Categorie: hitte en kou

Woestijnsprinkhaan-man beschermt vrouw tegen zon

Ruim twee uur kost het een woestijnsprinkhaan-vrouw om een pakket eitjes te leggen in het hete zand van de Sahara. Meestal zit er dan een man op haar rug, en die fungeert als zonnescherm, schrijven Koutaro Ould Maeno en collega’s.

Zo’n honderd eitjes per keer moeten woestijnsprinkhaan-vrouwen kwijt. Ze boren hun achterlijf in het zand en zitten vervolgens gemiddeld ruim twee uur stil terwijl de eitjes naar buiten komen. Als ze dat karweitje overdag doen, moeten ze een verzengende hitte doorstaan. Hoe houdt het insect dat vol, vroegen Koutaro Ould Maeno en collega’s zich af.

Ze bestudeerden het gedrag van woestijnsprinkhanen, Schistocerca gregaria, in Mauritanië tijdens de zogenoemde gregaire fase, dat wil zeggen als de dieren in groepen leven. Mannen verzamelen zich overdag op baltsplaatsen om vrouwen te lokken en te paren.

Bezitterig gedrag

Na paring slaat een vrouw het sperma op; één paring levert voldoende sperma voor meerdere eilegsessies. Een man investeert veel in een paring, want hij besteedt er uren aan. Om erop toe te zien dat zij zijn sperma vervolgens inderdaad gebruikt, blijft hij haar meestal bewaken tot ze eitjes heeft gelegd. Rivalen houdt hij uit de buurt. Dat bezitterige gedrag belemmert haar vrijheid om nog een andere partner te kiezen, maar daar staat tegenover dat ze niet wordt lastiggevallen door andere mannen.

En het blijkt nog een voordeel te hebben.

De meeste vrouwen leggen na zonsondergang eitjes, maar sommige wachten tot de volgende ochtend. Ze ontlopen dan roofvijanden die tijdens de koele nacht actief zijn. Maar er komt een ander gevaar voor in de plaats: het wordt gevaarlijk heet. Woestijnsprinkhanen kunnen veel hitte aan, een temperatuur van 55°C is pas fataal. Maar zo warm kan het in de zon wel worden. Hier komt de mannelijke begeleider van pas. Als een vrouw eitjes legt, zit hij op haar rug en functioneert dan mooi als parasol, schrijven de onderzoekers.

Voor een parend stel geldt waarschijnlijk hetzelfde.

Koeler

Vrouwen die overdag eitjes leggen, koelen iets af doordat hun achterlijf een stuk in de bodem steekt; daar is het minder heet dan aan het oppervlak. Daarbij, zo stellen de onderzoekers nu vast, is een ei-leggende vrouw met een man op haar rug koeler dan een vrouw zonder bewaker. Ze is ook koeler dan het zand.

Ook de bewaker zelf wordt minder heet dan het zand, omdat hij wat hoger staat. Als mannen op een baltsplaats vrouwen lokken, gaan ze ook zo hoog mogelijk op de poten staan om niet oververhit te raken. Daarnaast draaien de dieren zich zó dat ze zo min mogelijk zonnestraling opvangen.

Woestijnsprinkhanen kunnen gregair leven; dan zoeken ze elkaar op, vermenigvuldigen zich snel en kunnen ze uitgroeien tot een plaag die vrijwel alles wat groen is opeet en die zich snel en ver kan verplaatsen. Maar in droge perioden zijn ze solitair en komen ze in lage aantallen voor; de dieren leven dan langer.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: parende woestijnsprinkhanen. Adam Matan (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 3.0)
Klein: ei-leggende vrouw woestijnsprinkhaan zonder bewakende man. Christiaan Kooyman (Wikimedia Commons, Creative Commons, public domain)

Zie ook: zilvermier weerstaat woestijnhitte op andere manier

Bronnen:
Maeno, K.O., S. Ould Ely, S.A. Ould Mohamed, M.E.H. Jaavar, A.S. Benahi & M.A. Ould Babah Ebbe, 2024. Mate-guarding male desert locusts act as parasol for ovipositing females in an extremely hot desert environment. Ecology e4416, 15 september online. Doi: 10.1002/ecy.4416
Maeno, K.O., S. Ould Ely, S.A. Ould Mohamed, M.E.H. Jaavar & M.A. Ould Babah Ebbe, 2023. Thermoregulatory behavior of lekking male desert locusts, Schistocerca gregaria, in the Sahara Desert. Journal of Thermal Biology 112: 103466. Doi: 10.1016/j.jtherbio.2023.103466

Kuifpapegaaiduiker raakt oververhit van vlucht

Vliegen gaat moeizaam bij kuifpapegaaiduikers, de inspanning doet hun temperatuur oplopen. Na landing moeten ze afkoelen, en hun snavel helpt daarbij, schrijven Hannes Schraft en collega’s.

Papegaaiduikers zijn vogels die hun voedsel uit zee halen. Ze hebben in verhouding korte vleugels waarmee ze prima kunnen duiken en onder water zwemmen, op zoek naar visjes en andere prooien. Maar voor vliegen zijn die vleugels minder geschikt. Om in de lucht te blijven en vooruit te komen, moeten ze snel op en neer klappen; dan hebben de stevige borstspieren heel wat werk te verrichten en daarbij komt veel warmte vrij.
Buiten broedtijd blijven papegaaiduikers meestal op zee. Maar als ze jongen hebben, pendelen ze regelmatig tussen nest en zee. Komt een papegaaiduikers met een bek vol visjes bij het nest aan om zijn jong te voeden, dan is hij vaak oververhit.

De vogels hebben een snavel die er mag zijn: hij is opvallend groot. Dat helpt om tijdens en na de vlucht overtollige hitte kwijt te raken, laten Hannes Schraft en collega’s zien. Ze deden onderzoek aan de kuifpapegaaiduiker, die broedt ten noorden van de Stille Oceaan, onder meer op rotskusten van Alaska en Kamtsjatka en op de Koerilen.

Netwerk van bloedvaatjes

De onderzoekers maakten met een speciale camera infraroodopnamen van vogels die rustten nadat ze geland waren; ze deden dat van een afstand van vijf à tien meter om de dieren niet te storen. Ze maakten elke twee minuten foto’s van snavel en rug. Uit de beelden konden ze temperatuur en warmte-uitwisseling berekenen.
De temperatuur van de rug bleef constant, maar de snavel werd geleidelijk koeler; na een half uur was hij ongeveer 5°C koeler geworden. Ook de afgifte van warmte via de snavel nam na landing geleidelijk af, en het deel dat via de snavel werd afgegeven werd kleiner; een papegaaiduiker raakt ook via de poten warmte kwijt. Vooral kort na de vlucht is de snavel dus belangrijk voor afkoeling.

De snavel kan warmte afvoeren dankzij een uitgebreid netwerk van bloedvaatjes; warm bloed koelt tijdens de tocht door die vaatjes wat af. Het werkt net als bij de helm van een kasuaris.

De witgele kuiven waaraan de kuifpapegaaiduiker zijn naam dankt, draagt hij alleen in het broedseizoen. Zowel mannetjes als vrouwtjes zijn er dan mee versierd. Een stel brengt één jong per jaar voort, en de taken zijn verdeeld: zowel pa als ma broeden en voeden.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: Kuhnmi (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY 2.0)
Klein: Matthew Zalewski (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 3.0)

Zie hoe de kasuaris koel blijft

Bron:
Schraft, H.A., S. Whelan & K.H. Elliott, 2019. Huffin’ and puffin: seabirds use large bills to dissipate heat from energetically demanding flight. Journal of Experimental Biology 222: jeb212563. Doi:10.1242/jeb.212563

Helmkasuaris loost overtollige warmte via helm

Hoe blijft de tropische helmkasuaris koel als de temperatuur oploopt? Danielle Eastick en collega’s laten zien dat hij zijn opvallende helm gebruikt tegen oververhitting.

Alleen al vanwege zijn formaat en sterke poten – met een vervaarlijke dolkachtige klauw die 10 centimeter lang kan zijn – is de helmkasuaris een indrukwekkende vogel. En dan draagt hij ook nog een opvallende helm. Waartoe dient die eigenlijk?
Dat was tot nu toe onduidelijk. Misschien versterkt de helm het diepe geluid dat de vogel kan maken, dachten sommigen. Of misschien is het een extra versiering om de aandacht van mogelijke partners te wekken, naast de blauwe kop en de blauw en rode nek met lellen, was een andere veronderstelling. Of wellicht beschermt hij de kop als de vogel op hoge snelheid door de dichte vegetatie rent of in een gevecht verwikkeld is.
Maar Danielle Eastick en collega’s komen nu met een ander antwoord.

Snel oververhit

De helmkasuaris leeft in tropische bossen van Nieuw-Guinea en Australië. Als groot en donker dier kan hij bij hoge temperaturen snel oververhit raken, dus moet hij een mogelijkheid hebben om warmte kwijt te kunnen. Eastick bedacht dat de helm die mogelijkheid zou kunnen bieden en ging na of dat klopte.
En dat was zo.

De helm bestaat uit fragiel, sponsachtig bot en is deels hol; hij is bekleed met een laag hoorn. Vlak onder de oppervlakte ligt een omvangrijk netwerk van bloedvaatjes.
Uit infrarode opnamen die de onderzoekers maakten met een speciale camera bleek dat die bloedvaatjes zich verwijden bij hogere temperaturen, zodat de helm opwarmt. Dan kan de kasuaris warmte via de helm aan de lucht afgeven. Maar is het koud, dan trekken de helmbloedvaatjes samen, zodat er weinig bloed door de helm stroomt. Hij koelt af terwijl het dier zijn warmte vasthoudt.

De poten en het puntje van de snavel helpen op dezelfde manier om de temperatuur te regelen, maar de helm is het belangrijkst. Als het heel heet is, dompelt de vogel soms zijn kop in het water om extra warmte te verliezen.

Vormgeving

De mogelijkheid van temperatuurregulatie was al eens geopperd, maar nooit uitvoerig onderzocht.
Er zijn nog enkele tropische vogels met een helmachtige structuur die misschien dient om warmte af te voeren; zo hebben sommige neushoornvogels een helm op de snavel. En wellicht was ook de helm van sommige dinosauriërs indertijd een middel om warmte te verliezen.

Die functie voor de warmtehuishouding sluit niet uit dat de helm van de kasuaris ook een rol speelt bij de partnerkeus. Hoewel de vormgeving eerlijk gezegd niet zo bijzonder is.

Willy van Strien

Foto: Paul IJsendoorn (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY 2.0)

Bronnen:
Eastick, D.L., G.J. Tattersall, S.J. Watson, J.A. Lesku & K.A. Robert, 2019. Cassowary casques act as thermal windows. Scientific Reports 9: 1966. Doi: 10.1038/s41598-019-38780-8
Naish, D. & R. Perron, 2014. Structure and function of the cassowary’s casque and its implications for cassowary history, biology and evolution. Historical Biology 28: 507-518. Doi: 10.1080/08912963.2014.985669
Phillips, P.K. & A.F. Sanborn, 1994. An infrared, thermographic study of surface temperature in three ratites: ostrich, emu and double-wattled cassowary.  Journal of Thermal Biology 19: 423-430. Doi: 10.1016/0306-4565(94)90042-6

Bromvlieg blaast bellen om warmte te verliezen

Een bromvlieg laat vaak even een vloeistofbel tussen zijn monddelen naar buiten komen en haalt hem dan weer naar binnen. Zo voert hij overtollige warmte af, laten Guilherme Gomes en collega’s zien.

Hoe vermijdt een druk zoemende bromvlieg eigenlijk dat hij oververhit raakt? Weinig mensen zullen zich dat ooit hebben afgevraagd, maar Guilherme Gomes en collega’s deden dat toevallig wel. En ze ontdekten dat de bromvlieg Chrysomya megacephala goed is staat is zich koel te houden door….. een bel te blazen.
Is het warm, dan kan een bromvlieg een druppeltje vloeistof uit zijn mondholte naar buiten persen en aan zijn monddelen laten hangen. Doordat wat vloeistof verdampt koelt de druppel snel af, en vervolgens haalt de vlieg hem weer binnen. Vaak herhaalt hij deze handeling; een druppel kan tot zes keer op en neer gaan. De vlieg slikt de afgekoelde druppel uiteindelijk door en zo verlaagt hij zijn lichaamstemperatuur. De vloeistof is een mix van sappen die uit het voedsel komen en speeksel.

Overdag en ’s nachts

De bromvlieg past deze bellentruc overdag toe als het warmer is dan 25 °C. Bij die temperatuur is het beestje opgewarmd en druk in de weer, zodat zijn spieren veel warmte produceren; afkoeling is dan noodzakelijk. Als het echt heet wordt, boven de 30 °C, komt de vlieg tot rust en produceert hij geen warmte meer. Hij maakt dan geen spuugbellen om af te koelen.
’s Nachts bubbelt hij meer dan overdag om koel te blijven. Zo verlaagt hij zijn stofwisseling en spaart hij energie.

Als de luchtvochtigheid hoog is, wil de vloeistof niet goed verdampen en zal een spuugbel dus niet afkoelen. Als de vlieg dan al een druppel naar buiten te brengt, zal hij hem niet meer innemen, maar uitspugen.

Alleen voor kleine beestjes

Het afkoelen via een spuugdruppel is alleen weggelegd voor kleine beestjes, en er zijn meer insecten die het lijken te doen. Grotere dieren kunnen geen vloeistofbel maken en hanteren die groot genoeg is voor een afkoelend effect. Wij hoeven het dus niet te proberen. Gelukkig maar – het zou geen gezicht zijn. Wij zweten om af te koelen, en dat kan een insect weer niet met zijn harde omhulsel met waslaagje.

Willy van Strien

Foto: Bromvlieg Chrysomya megacephala. gbohne (via Flickr, Creative Commons CC BY-SA 2.0)

Bron:
Gomes, G., R. Köberle, C.J. von Zuben & D.V. Andrade, 2018. Droplet bubbling evaporatively cools a blowfly. Scientific Reports 8:5464. Doi: 10.1038/s41598-018-23670-2

Zilvermier weerstaat woestijnhitte met driehoekige haren

Pas als het goed heet wordt in de Sahara komt de zilvermier uit zijn nest te voorschijn. Door zijn zilveren glans kan hij in actie komen als andere dieren aan de hitte bezwijken of een veilig heenkomen zoeken, laten Norman Nan Shi en collega’s zien.

Het zand van de Sahara wordt overdag gloeiend heet. Daar houdt geen enkel beestje het op uit, zou je denken. Toch is er één die zich juist laat zien als de temperatuur van het zand is opgelopen tot een schroeiende 60˚C: de zilvermier, Cataglyphis bombycina.
Hij heeft een goede reden om dan te voorschijn te komen. Insecten en andere kleine beestjes die hij eet zijn dood neergevallen en het voedsel lig dus voor het oprapen. Maar nog belangrijker: zijn eigen roofvijanden, hagedissen, trekken zich terug in een koel hol. De kust is veilig om het voedsel te gaan verzamelen.
De zilvermieren komen massaal hun nest uit, het hete zand op.

Oververhit

Maar al snel raken ook zij oververhit. Ze moeten regelmatig op een steentje of een stengel klimmen om af te koelen; vlak boven de grond is de temperatuur al merkbaar lager. En dan nog kunnen ze maximaal slechts een minuut of tien buiten blijven. Proberen ze langer de brandende zon te trotseren, dan leggen ze het loodje. Veel mieren zijn niet snel genoeg terug in hun nest en gaan dood.
Toch verdragen ze de hitte veel beter dan andere dieren. Hoe doen ze dat?

Driehoekig

Norman Nan Shi en collega’s schrijven het toe aan de dichte beharing die de rug en de zijden van de mieren bedekt en die ze hun zilveren glans geeft. Ze laten zien dat die haren een unieke vorm hebben: ze zijn driehoekig op doorsnee. Twee van de drie zijden hebben een geribbeld oppervlak, de derde zijde, aan de onderkant, is glad.

Die haren hebben twee koelende effecten, blijkt uit een serie proeven met mierenlijfjes. Sommige waren intact en andere onthaard, en de onderzoekers vergeleken hun eigenschappen. Op de eerste plaats weerkaatsen de haren een groot deel van het opvallende zonlicht, zo constateerden ze. Daardoor warmen de mieren minder snel op. Op de tweede plaats maken de haren het mogelijk dat de dieren, met een lichaamstemperatuur rond de 50˚C, wat van hun warmte uitstralen naar buiten als ze op een verhoging staan af te koelen: ze laten die warmtestraling namelijk goed door.

Aan de buikzijde missen de mieren die zonlichtweerkaatsende en warmtedoorlatende beharing. En dat is precies goed: zonlicht bereikt de onderkant toch niet en de warmte die het gloeiende woestijnzand afgeeft moet zoveel mogelijk buiten blijven.

Willy van Strien

Foto: Zilvermieren rond een prooi. Bjørn Christian Tørrissen (Wikimedia Commons)

David Attenborough vertelt over de zilvermier Cataglyphis bombycina

Bron:
Shi, N.N., C-C. Tsai, F. Camino, G.D. Bernard, N. Yu & R. Wehner, 2015. Keeping cool: Enhanced optical reflection and heat dissipation in silver ants. Science, 18 juni online. Doi: 10.1126/science.aab3564