Evolutie en Biodiversiteit

Maand: oktober 2014

Leve de panda

Bamboespecialist is een evolutionair succes

Wetenschappelijke artikelen zijn doorgaans zakelijk en objectief. Maar Fuwen Wei en collega’s slaan een andere toon aan in hun artikel over de reuzenpanda. Ze ergeren zich aan het veelgehoorde idee dat deze panda op evolutionair dood spoor zou zitten.

De reuzenpanda, die leeft in Chinese berggebieden, behoort tot de berenfamilie en stamt af van een vleeseter. Maar hij is overgeschakeld op een vegetarisch dieet van vrijwel uitsluitend bamboe. Dat lijkt een beroerde zet, want bamboe is niet voedzaam. Bovendien kunnen bamboeplanten van een soort massaal in bloei komen en vervolgens afsterven. Dat gebeurt niet vaak – slechts eens in tientallen jaren – maar één zo’n gebeurtenis kan de panda hard treffen.
Daarbij komt dat de zwart-witte beren zich maar langzaam voortplanten: in dierentuinen worden vrouwtjes moeilijk zwanger en de sterfte onder pasgeboren jongen is hoog. De populaties zijn klein. En de panda beweegt zich uiterst traag. Een evolutionaire mislukkeling zonder toekomst, zou je haast denken. En om eerlijk te zijn: dat heb ik ook weleens gedacht.

Maar Fuwen Wei en collega’s schrijven dat ze voor eens en altijd met zulke gedachten willen afrekenen. Want de reuzenpanda is juist een succesvol dier.

Bamboe

Hij heeft zich uitstekend aangepast aan zijn bamboedieet. Hij kan de plantenstengels goed vastpakken met zijn berenpoot dankzij een ‘pseudoduim’ (onechte duim), gevormd door een uitsteeksel aan het polsbeen. Met enorme kauwspieren en brede, platte kiezen kan hij ze goed vermalen en speciale darmbacteriën helpen de moeilijk afbreekbare vezels verteren. Naar vlees taalt hij niet, want hij proeft de hartige umami-smaak (de vijfde basissmaak naast zoet, zout, bitter en zuur) niet meer.
In de 2 miljoen jaar van zijn bestaan moet de panda duizenden keren de bloei en het afsterven van een bamboesoort hebben meegemaakt – en hoewel dan veel panda’s dood gaan heeft de soort het steeds overleefd. De beren stapten over op een andere bamboesoort of trokken weg. De voortplanting is in het wild geen probleem en er leven meer panda’s dan gedacht: zo’n 2500 individuen.

IJstijden

De reuzenpanda heeft in het verleden alleen ernstig te lijden gehad van de ijstijden, maar daarin verschilt hij niet van andere zoogdieren die in hetzelfde gebied leven, de rode panda en de bruine stompneusaap, en net als hen overleefde hij de koude periodes. Kortom: de panda is zeker geen kneus.

Toch staat hij model voor bedreigde diersoorten, en dat is niet voor niets. Hij staat onder druk door menselijk toedoen. Veel leefgebied van de panda is vernietigd, de restanten zijn versnipperd. Maar sinds 1988 is het dier beschermd en worden natuurreservaten aangewezen en leefgebieden hersteld, met als resultaat dat de populaties groeien, al zijn nog niet alle bedreigingen van de baan. Heeft de panda toekomst? Aan hemzelf zelf zal het volgens Wei niet liggen.

Willy van Strien

Foto: Fernando Revilla (Wikimedia Commons)

Bron: Wei, FW., Hu, YB., Yan, L., Nie, YG., Wu, Q. & ZJ. Zhang, 2014. Giant pandas are not an evolutionary cul-de-sac: evidence from multidisciplinary research. Molecular Biology and Evolution, 1 oktober online. Doi: 10.1093/molbev/msu278

Reuzen en dwergen

Slakkenhuizen verdelen mannetjes van vis Lamprologus callipterus

De vis Lamprologus callipterus heeft twee typen mannen, grote en kleine. Die tweedeling heeft te maken met de slakkenhuizen waarin de visjes broeden. Elk type staat zijn mannetje op zijn eigen manier, schrijven Sabine Wirtz Ocana en collega’s.

Lamprologus callipterus, een vissensoort uit het Tanganyikameer in Afrika, heeft een veilige plaats om te broeden: vrouwtjes leggen eitjes in lege slakkenhuizen. Mannetjes verzamelen die slakkenhuizen en stellen ze beschikbaar in hun territorium. Hoe groter een mannetje is, hoe groter de huizen die hij naar zijn territorium kan dragen. Een vrouwtje met rijpe eitjes komt de slakkenhuizen inspecteren. Is er een bij die haar bevalt, dan kruipt ze erin en zet er één voor één haar eitjes af op de binnenwand. Ze legt er tientallen, soms een paar honderd.
Het mannetje dat het slakkenhuis beheert blijft bij de mondopening en ejaculeert elke keer als zij een eitje heeft gelegd. Zo’n sessie duurt uren.

Als de eitjes zijn gelegd en bevrucht, blijft het vrouwtje nog twee weken om de eitjes, en later de jonge larven, te bewaken en het water in het slakkenhuis te verversen. Daarna zwemmen de jonge visjes weg en verdwijnt ook het vrouwtje.

Grote mannen

Dat broedgedrag veroorzaakte een enorm verschil in de afmeting van mannetjes en vrouwtjes. Het mannetje versjouwt de slakkenhuizen. Soms haalt hij zelfs een slakkenhuis met vrouwtje en eitjes erin bij een andere man weg; hij schudt dat huisje dan leeg en maakt het klaar voor een nieuw broedsel. Voortdurend bewaakt hij zijn territorium met soms wel 30 broedende vrouwtjes. Hij kan niet weg om te eten en teert in op zijn reserves. Een mannetje moet dus groot en stevig zijn als hij aan een broedcyclus gaat beginnen. Het vrouwtje daarentegen moet in een slakkenhuis passen, met broed en al. Zij moet dus juist klein zijn. En zo zijn mannetjes gemiddeld twee keer zo lang als vrouwtjes: 10 tegen 5 centimeter.

Maar naast gewone, grote mannetjes zijn er ook mannetjes die nog kleiner zijn dan vrouwtjes: slechts 3,5 centimeter.

Naar de top

Zij passen een heel andere strategie toe om zich voort te planten. Ze hebben geen territorium en verzamelen geen slakkenhuizen. Dat zouden ze niet kunnen. Maar als een vrouwtje eitjes aan het leggen is in haar slakkenhuis, probeert zo’n dwerg naderbij te komen. Omdat hij meer op een vrouwtje dan op een mannetje lijkt, heeft de territoriumhouder dat niet meteen in de gaten. En als die even niet oplet, duikt de dwerg het slakkenhuis in en wringt zich langs het vrouwtje naar de top. Daar blijft hij net zo lang als zij eitjes legt en stort zijn zaad erover uit. Het vrouwtje werkt hem niet tegen, had Tetsu Sato al laten zien. Zij geeft zelfs een beetje mee als hij langs haar heen het slakkenhuis binnenglipt.

Zo’n dwerg leeft als een parasiet. Hij maakt gebruik van het werk en de inzet van een grote man, die het slakkenhuis heeft gehaald en beschermt. Waar die grote man, door onderzoekers ook wel ‘burgerman’ genoemd, veel werk aan zijn territorium heeft, is de dwerg vrij van plichten. Hij heeft wel de lusten, maar niet de lasten.

Voordeel

Die lusten zijn groot, laat Sabine Wirtz Ocana nu zien. Als een dwerg zich in een slakkenhuis heeft gewurmd, weet hij daar maar liefst driekwart van de eitjes te bevruchten. De brave eigenaar wordt de vader van slechts van een kwart van de jongen. Het voordeel dat de dwerg namelijk heeft is dat hij zijn sperma dicht bij de eitjes kan lozen. Het zaad van het grote mannetje buiten moet een afstand van zo’n 2 centimeter overbruggen om de eitjes te bereiken. Zo legt de reus het af tegen de dwerg.

Ondanks dit succes zijn de kleine mannetjes zeer zeldzaam. Slechts bij 5 procent van de broedsels dringt zich een dwerg op. De strategie van de dwergen zou ook niet werken als ze met veel zijn, want dan zouden de territoriumhouders hen snel leren ontmaskeren. De kans om bij een vrouwtje in het slakkenhuis te kruipen zou dan verkeken zijn.

Of een mannetje een reus of een dwerg wordt, is erfelijk bepaald. Het verschil manifesteert zich al vroeg: dwergen groeien de eerste maanden van hun leven heel hard, maar stoppen daar binnen een jaar mee. Grote mannetjes groeien vanaf het begin langzaam, maar gaan gestaag door, hun leven lang.

Stiekem

Overigens hebben territoriumhouders niet alleen te duchten van dwergen. Ook jonge grote mannetjes die al wel geslachtsrijp zijn maar nog te klein om een verzameling slakkenhuizen aan te leggen en te beheren, doen soms een gooi naar het vaderschap. Als de eigenaar van een slakkenhuis met een vrouwtje dat eitjes legt even iets anders te doen heeft, proberen ze het huisje te benaderen en stiekem bij de mondopening te ejaculeren.
Maar al met al is het risico voor burgermannen niet groot: van de meeste jonge visjes die in hun territorium verschijnen zijn zij gewoon de vader.

Willy van Strien

Foto: Links zwemt een dwerg, rechts een normale man; in het midden een vrouwtje bij een slakkenhuis. Sabine Wirtz Ocana

Kijk hoe een mannetje Lamprologus callipterus waakt bij een slakkenhuis met vrouwtje en af en toe ejaculeert

Bronnen:
Wirtz Ocana, S., P. Meidl, D. Bonfils & M, Taborsky, 2014. Y-linked Mendelian inheritance of giant and dwarf male morphs in shell-brooding cichlids. Proc. R. Soc. B 281: 20140253, 17 september online. Doi: 10.1098/rspb.2014.0253
Schütz, D., G. Pachler, E. Ripmeester, O. Goffinet & M. Taborsky, 2010. Reproductive investment of giants and dwarfs: specialized tactics in a cichlid fish with alternative male morphs. Functional Ecology 24: 131-140. Doi: 10.1111/j.1365-2435.2009.01605.x
Sato, T., M. Hirose, M. Taborsky & S, Kimura, 2004. Size-dependent male alternative reproductive tactics in the shell-brooding cichlid fish Lamprologus callipterus in Lake Tanganyika. Ethology 110: 49-62. Doi: 10.1046/j.1439-0310.2003.00944.x

Droog en donker bewaren

De notenkraker houdt zijn voedselvoorraad goed

Notenkrakers weten precies waar ze hun voorraad dennenzaden moeten opslaan om te voorkómen dat de zaden ontkiemen en voor consumptie verloren gaan, schrijven Eike Lena Neuschulz en collega’s.

Aan het eind van de zomer rijpen de zaden van de alpenden. Van deze tijdelijke voedselbron moeten de notenkrakers, kraaiachtige vogels uit de Alpen, het hele jaar leven. Het is nagenoeg hun enige voedsel. Ook de jongen die ze in het vroege voorjaar grootbrengen eten vooral zaden van de alpenden. Er zit voor de vogels dus maar één ding op: ze moeten een voorraad zaden opslaan waar ze tien maanden uit kunnen putten. En waarschijnlijk nog langer, want de dennen produceren in sommige jaren weinig zaden en dan zijn de vogels aangewezen op hun oude voorraden.
En dus gaat een notenkraker in het najaar hamsteren. Hij verzamelt zaden en begraaft ze op veel verschillende plaatsen in zijn territorium, hoog in de bergen. Terugvinden is geen probleem voor hem: 80 procent haalt hij weer op.

Juiste keus

Maar als in mei de sneeuw gesmolten is, kunnen begraven zaden ontkiemen en dan zijn ze voor de vogels niet meer eetbaar.

Nu blijkt dat de vogels dat risico beperken door hun opslagplaatsen heel zorgvuldig te kiezen. De onderzoekers observeerden notenkrakers in de Zwitserse Alpen om te zien op wat voor plaatsen ze hun zaden in de grond stoppen. En met zaaiproeven gingen ze na op wat voor soort plekken de dennenzaden goed ontkiemen.

Notenkrakers zoeken beschaduwde, droge plaatsen uit voor hun voorraden. En dat blijkt precies de juiste keus, want op zulke plaatsen komen maar weinig zaden tot ontkieming. Daar hebben ze juist licht en vocht voor nodig. Zo weten de vogels hun voorraden lange tijd goed te houden.

Enorm aantal

Voor de alpenden lijkt dat ongunstig. De notenkraker is het enige dier dat de zaden uit de harde kegels weet te krijgen en verspreidt. De boom is dus van de vogel afhankelijk voor zijn voortbestaan. En laat die de zaden nou uitgerekend naar plekken brengen waar de kans op ontkieming minimaal is.
Maar de dennen kunnen erg oud worden en produceren in hun leven een enorm aantal zaden. Ook al brengen notenkrakers de zaden naar moeilijke plaatsen, er ontkiemen er toch genoeg om een populatie alpendennen in stand te houden.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: notenkraker. Eike Lena Neuschulz
Klein: alpenden. Christof Berger (Wikimedia Commons)

Bron:
Neuschulz, E.L., T. Mueller, K. Bollmann, F. Gugerli & K. Böhning-Gaese, 2014. Seed perishability determines the caching behaviour of a food-hoarding bird. Journal of Animal Ecology, 22 september online. Doi: 10.1111/1365-2656.12283

Bijna allemaal dochters

Sluipwespvrouwtjes verenigen hun krachten

Ruim dertig vrouwtjes op één mannetje: bij de sluipwesp Sclerodermus harmandi zijn de geslachten behoorlijk scheef verdeeld. Xiuyun Tang en collega’s geven daar een mogelijke verklaring voor: de vrouwtjes hebben elkaar hard nodig om grote gastheren met succes te kunnen aanvallen.

Sclerodermus harmandi is een uitzonderlijke sluipwesp. Sluipwespen leggen hun eitjes in of op andere insecten. De sluipwesplarven komen dan uit te midden van een grote voorraad voedsel, namelijk hun gastheer, die ze helemaal opeten. Een vrouwtje is het best af als de gastheren die ze gebruikt alleen haar nakomelingen aan boord hebben. Dan komen die nakomelingen niets te kort en hoeven ze niet met andere larven te concurreren om het voedsel. Dat geldt voor bijna alle soorten sluipwespen.

Joekel

Maar niet voor Sclerodermus harmandi.

Deze sluipwesp valt veel verschillende soorten gastheren aan. Daar zijn lastige jongens bij, zoals larven van de Japanse boktor Monochamus alternatus die in gangen in dennenhout leven. Als een sluipwespvrouwtje zo’n keverlarve vindt, zal ze hem eerst verlammen door een giftige stof te injecteren; vervolgens poetst ze hem schoon. De keverlarve verzet zich hevig en er is een kans dat het wespenvrouwtje haar poging om hem te overmeesteren niet overleeft. In elk geval kost het veel tijd, en pas na enkele dagen of weken kan ze tientallen eitjes op de keverlarve leggen.
Een keverlarve is klein of groot, afhankelijk van zijn leeftijd. Hoe groter de keverlarve, hoe meer sluipwesplarven ervan kunnen leven en hoe groter de nieuwe sluipwespen zijn die daar later, na verpopping, uitkomen. Maar een grote gastheer is ook moeilijk klein te krijgen. Het kost een vrouwtje veel tijd om zo’n joekel te verlammen, het risico dat ze erbij om het leven komt is groot en ze kan haar eitjes niet vlot kwijt.

Gedeelde zorg

Nu blijkt dat vrouwtjes die een grote keverlarve willen gebruiken er goed aan doen om hem samen met een groepje collega’s aan te pakken.

Experimenten van Xiuyun Tang en collega’s laten dat een vrouwtje op een kleine keverlarve de meeste nakomelingen voortbrengt als ze hem helemaal voor zichzelf heeft. Maar op een grote keverlarve heeft ze het meeste succes als andere vrouwtjes meedoen. Want in haar eentje is ze niet tegen hem opgewassen; als vrouwtjes met een stel zijn kunnen ze hem makkelijker verlammen en vlotter eitjes gaan leggen.

En het werk is nog niet afgelopen als de eitjes zijn gelegd. Een vrouwtje bewaakt haar eitjes en zet ze terug op de gastheer als ze eraf gevallen zijn. Komen de sluipwesplarven uit, dan maakt ze gaatjes in de huid van de keverlarve waardoor haar larfjes hun gastheer kunnen leegzuigen. En zitten de larven te dicht op elkaar, dan verplaatst zij ze. Af en toe spuit ze opnieuw gif in om de gastheer rustig te houden. Door die zorg hebben haar nakomelingen een grotere overlevingslans. Als meerdere vrouwtjes dezelfde keverlarve gebruiken, delen ze ook de zorg voor de jongen.
De nakomelingen van een vrouwtje dat met een groep opereert om een grote gastheer aan te pakken moeten deze voedselvoorraad delen met de anderen. Toch houdt zij er gemiddeld meer nakomelingen aan over dan wanneer ze zou proberen hem in haar eentje te benutten.

Dochters

Omdat meerdere vrouwtjes nodig zijn om grote keverlarven de baas te kunnen, denken de onderzoekers, doen de sluipwespmoeders er goed aan om zoveel mogelijk dochters te maken. Vrouwtjes hebben geen vleugels en die dochters blijven dus makkelijk bij elkaar. De moeders maken net voldoende zoons om alle dochters te bevruchten – en daar zijn er maar enkele voor nodig. Ze kunnen het geslacht van hun nakomelingen regelen door het sperma dat ze na een paring opslaan te doseren, want bevruchte eicellen leveren een dochter op, en onbevruchte een zoon. Vandaar die scheve geslachtsverhouding.

In de praktijk

Is deze verklaring bevredigend? Misschien, maar het verhaal is nog niet helemaal rond. Zo is het nog de vraag of sluipwespvrouwtjes in de praktijk samenwerken als ze met een grote gastheer geconfronteerd worden – in de experimenten hadden ze geen keus, want de onderzoekers stelden steeds een kleine of een grote keverlarve bloot aan een enkel sluipwespvrouwtje of een groepje. En zijn er echt zó veel dochters nodig om te verzekeren dat zij, indien nodig, genoeg partners kunnen vinden voor een gezamenlijke aanval?

Hoe dan ook: op de een of andere manier moet het voor vrouwtjes de beste optie zijn om bijna uitsluitend dochters voort te brengen. Anders zou een vrouwtje dat meer zonen maakt dan haar metgezellen via haar zonen een groter aantal kleinkinderen krijgen, en die erven haar neiging om meer zoons te produceren. Dan zou het snel zijn afgelopen met de gewoonte om zo idioot veel dochters te produceren.

Willy van Strien

Foto: Sclerodermus harmandi: enkele vrouwtjes en hun larven op een keverlarve. Baoping Li.

Bronnen:
Tang, X., , L. Meng, A. Kapranas, F. Xu, I.C.W. Hardy & B. Li, 2014. Mutually beneficial host exploitation and ultra-biased sex ratios in quasisocial parasitoids. Nature Communications 5:4942, 12 september. Doi: 10.1038/ncomms5942
Hu, Z., X. Zhao, Y. Li, X. Liu & Q. Zhang, 2012. Maternal care in the parasitoid Sclerodermus harmandi(Hymenoptera: Bethylidae). PLoS ONE 7: e51246. Doi:10.1371/journal.pone.0051246
Liu, Z., B. Xu, L. Li & J. Sun, 2011. Host-size mediated trade-off in a parasitoid Sclerodermus harmandi. PLoS ONE 6: e23260. Doi:10.1371/journal.pone.0023260

© 2024 Het was zo eenvoudig begonnen

Thema gemaakt door Anders NorenBoven ↑