Opvallend, en toch niet te zien

Felgekleurde pijlgifkikker verdwijnt tegen de achtergrond

Van een afstand is pijlgifkikker Dendrobates tinctorius moeilijk zichtbaar

Hoe kleurrijk het pijlgifkikkertje Dendrobates tinctorius ook is, van een afstand zien roofvijanden hem niet, blijkt uit onderzoek van James Barnett en collega’s. Het kleurrijke beestje heeft een schutkleur.

De felle kleurpatronen van pijlgifkikkers werken als een waarschuwingssignaal aan roofvijanden: eet me niet, ik ben giftig. De vijanden leren door schade en schande dat ze beter van deze kleurige prooien af kunnen blijven.
Toch biedt het markante uiterlijk geen volledige bescherming, stellen James Barnett en collega’s. Want een onervaren roofvijand die de waarschuwing nog niet begrijpt kan toehappen en dan is zo’n kikker er geweest. Bovendien zijn sommige vijanden ongevoelig voor het gif, en andere hebben zo’n honger dat ze de waarschuwing negeren en het risico van vergiftiging nemen. Een pijlgifkikker heeft daarom aanvullende bescherming nodig.

Het patroon van heldere en contrasterende kleuren blijkt nu ook voor die aanvullende bescherming te zorgen. Het werkt namelijk, verrassend genoeg, als schutkleur en maakt het beestje onzichtbaar. Althans bij de pijlgifkikker Dendrobates tinctorius.

Camouflage

Van dichtbij steekt dit kikkertje duidelijk af tegen zijn natuurlijke achtergrond van afgevallen bladeren op de bodem van regenwouden in Frans Guyana, zo laten de onderzoekers zien. De kikker heeft kleuren die in die achtergrond nauwelijks voorkomen: geel en blauw. Het kleurpatroon is een duidelijk signaal.
Maar van een afstand werkt het heel anders. Natuurlijke vijanden zien het kleurpatroon dan niet scherp meer en de kleuren versmelten tot een gemiddelde tint die overeenkomt met de achtergrondkleur. Zo werkt het patroon op afstand juist camouflerend; het geeft de kikker een schutkleur die hem onzichtbaar maakt voor vogels, slangen en zoogdieren die niet heel vlakbij zijn.

Modelkikkers

Dat is misschien moeilijk te geloven, maar experimenten laten zien dat het inderdaad zo is. De onderzoekers maakten kikkers na van plasticine (boetseerklei) en gaven de modellen een natuurlijk kleurpatroon of een effen gele of een bruin-met-zwarte kleur. Ze stelden verschillende achtergronden samen: bladeren, papier met een print van bladeren, kale bodem en papier in een afwijkende kleur. Ze zetten de modelkikkers in het veld op de verschillende achtergronden en turfden hoe vaak vogels de modellen aanvielen.

Zoals verwacht werden gele modelletjes op elke achtergrond even vaak gepikt, terwijl bruinzwarte diertjes op bladeren of papier met bladprint relatief veilig waren.
En de kikkermodellen met een natuurlijk kleurpatroon?
Ook die hadden, net als de bruinzwarte, op een natuurlijke blad-achtergrond de grootste kans om ongezien te blijven.

Het felle kleurpatroon van pijlgifkikker Dendrobates tinctorius heeft dus een dubbele functie. Van dichtbij werkt het als waarschuwing, maar van veraf gezien is het een schutkleur.
Het kan verklaren dat ik nooit op eigen kracht zo’n kikkertje heb gevonden toen ik in Frans Guyana was.

Willy van Strien

Foto: Dendrobates tinctorius. ©James B. Barnett

Bron:
Barnett, J.B., C. Michalis, N.E. Scott-Samuel & I.C. Cuthill, 2018. Distance-dependent defensive coloration in the poison frog Dendrobates tinctorius, Dendrobatidae. PNAS, 4 juni online. Doi: 10.1073/pnas.1800826115

Zwarter dan zwart

Veren van paradijsvogels houden vrijwel al het licht vast

Veel paradijsvogels hebben superzwarte veren

Veel paradijsvogels hebben schitterende kleuren. De helderheid ervan is deels een illusie die ontstaat door de donkere veren rondom de kleuren. Die zijn niet gewoon zwart, maar superzwart, laten Dakota McCoy en collega’s zien.

Paradijsvogels, die vooral voorkomen in Nieuw-Guinea, hebben hun naam niet voor niets. De vogelfamilie omvat veel soorten waarvan de mannetjes schitterende kleuren hebben, uitbundige versieringen dragen en spannende dansen uitvoeren. Met hun spectaculaire verschijning proberen ze vrouwtjes te verleiden.
Bij de balts spelen zwarte veren een belangrijke rol, schrijven Dakota McCoy en collega’s. De zwarte veren waarmee deze vogels pronken zijn namelijk niet gewoon zwart, maar superzwart: ze absorberen vrijwel al het licht – meer dan 99,5 procent – dat er op valt. Tegen die diepzwarte achtergrond komen blauwe en gele tinten feller over dan ze zijn; het lijkt alsof de kleuren licht geven. Zulk superzwart materiaal is uiterst zeldzaam in de natuur.

De onderzoekers laten zien dat het diepzwarte uiterlijk het gevolg is van de afwijkende oppervlaktestructuur die de kleinste onderdelen van de veren hebben. Een veer bestaat uit een schacht waarop vlaggen zijn ingeplant die weer zijn bezet met baardjes. Normaal gesproken zijn die baardjes glad, met alleen haakjes die in elkaar grijpen en de veer stevig maken. Ook de zwarte veren van bijvoorbeeld kraaien en raven hebben zulke gewone baardjes, net als de zwarte veren van paradijsvogels die geen rol spelen in hun show, zoals rugveren.
Maar de baardjes van superzwarte veren zijn anders. Ze hebben zeer rafelige, opgekrulde randen, waartussen zich diepe en grillige holten bevinden. Die structuur houdt vrijwel al het licht dat er op valt gevangen. Een normaal zwart oppervlak absorbeert 95 à 97 procent van het opvallende licht en kaatst de overige 3 à 5 procent terug. Maar in de microrimboe van rafels en holten van superzwarte veren stuit het licht keer op keer op obstakels die het verstrooien, en elke keer verdwijnt een deel van het licht in het materiaal, waar het wordt geabsorbeerd. Uiteindelijk kaatst nog geen halve procent van het licht terug, zodat de veren er superzwart uitzien voor wie voor zo’n mannetje staat – bijvoorbeeld een kieskeurig vrouwtje.

Willy van Strien

Foto: Baltsende man van Victoria’s geweervogel, Ptiloris victoriae. Francesco Veronesi (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 2.0)

Er zijn mooie filmbeelden van baltsende paradijsvogels te zien op YouTube: een filmpje van BBC Earth, nog een van BBC Earth, en een van Cornell University over de prachtgeweervogel.

Bron:
McCoy, D.E., T. Feo, T.A. Harvey & R.O. Prum, 2018. Structural absorption by barbule microstructures of super black bird of paradise feathers. Nature Communications 9:1. Doi: 10.1038/s41467-017-02088-w

Plantaardige beestjes

Leven groene zeenaaktslakken op zonne-energie, of niet?

Groene zeenaaktslakken nemen bladgroenkorrels op uit algen en houden die vast. De bladgroenkorrels vangen vervolgens zonlicht in en leggen koolstofdioxide vast, net zoals ze in de algen deden. Dankzij die gestolen bladgroenkorrels kunnen de dieren een lange tijd zonder voedsel. Het idee was dat ze op zonne-energie leven. Maar dat doen ze niet, denken Jan de Vries en collega’s.

Van bovenaf gezien hebben de groene zeenaaktslakken Elysia chlorotica en Elysia timida (en nog vijf soorten) veel weg van een blaadje. Dat is geen toeval, want de dieren zitten vol bladgroenkorrels die zonlicht invangen en koolstofdioxide vastleggen en verwerken tot koolhydraten en vetten. De beestjes leven als planten, was het idee; ze doen aan fotosynthese. Dankzij deze fotosynthese kunnen ze maanden zonder voedsel leven op zonne-energie; de kampioen, Elysia chlorotica, houdt dat zelfs zijn hele leven vol, bijna een jaar.
De bladgroenkorrels hebben ze niet van zichzelf. Het zijn gestolen celorgaantjes. De zeenaaktslakken zuigen ze op uit algen waarvan ze eten en huisvesten ze in speciale cellen langs hun wijdvertakte darmstelsel. Omdat de dieren plat zijn, liggen de bladgroenkorrels daar vlak onder de oppervlakte. Bladgroenkorrelleverancier voor Elysia chlorotica (die leeft in zoutwatermoerassen aan de oostkust van Noord-Amerika) is de alg Vaucheria litorea. Elysia timida (mediterraan gebied, Canarische eilanden) ontleent ze aan de alg Acetabularia acetabulum.

Maar het verhaal is omgeven met raadsels.

Zo blijkt het twijfelachtig of de zeenaaktslakken de fotosynthese eigenlijk wel nodig hebben, zoals gedacht werd. Oftewel: leven ze werkelijk op zonne-energie? Gregor Christa en collega’s kwamen op het idee om dat uit te proberen met Elysia timida en Plakobrancus ocellatus, ook een groene zeenaaktslak die lang kan overleven zonder voedsel.
De dieren houden het inderdaad een lange periode vol zonder iets te eten. Maar tot verrassing van de onderzoekers lukt ze dat in het donker even goed als in het licht. Het lijkt alsof de fotosynthese er niet toe doet; die verbetert de overleving namelijk niet.
Toch hebben de dieren de bladgroenkorrels nodig om te overleven. Wat hebben ze er aan? Misschien gebruiken ze de korrels simpelweg als voedselvoorraad waar ze lang op kunnen teren: de korrels zitten vol met eiwitten, vetten en koolhydraten. De zeenaaktslakken moeten die voedselvoorraad goed houden, maar dat de bladgroenkorrels daarbij fotosynthetisch actief blijven, is bijzaak. De naaktslakken hebben de korrels zelf nodig, niet hun producten. Met andere woorden: de dieren leven misschien niet op zonne-energie.
Nu hebben Jan de Vries en collega’s de reactie van Elysia timida op uithongering vergeleken met die van Elysia cornigera, een soort uit het Caribische gebied. Beide soorten halen bladgroenkorrels uit dezelfde alg, Acetabularia. Elysia timida kan met die bladgroenkorrels maanden zonder voedsel overleven, Elysia cornigera sterft met diezelfde korrels binnen twee weken. Dat blijkt niet te liggen aan de activiteit van de bladgroenkorrels. In beide soorten gaan die langzaam slechter presteren, maar Elysia cornigera sterft al voordat zijn bladgroenkorrels helemaal ophouden met fotosynthese.
Elysia timida blijkt simpelweg beter toegerust te zijn om een magere periode te kunnen overbruggen, is de conclusie. Dat moet ook wel, want hij leeft in een gebied waar gedurende een tijd van het jaar geen voedsel te vinden is.

Een ander raadsel is hoe de bladgroenkorrels in de zeenaaktslakken fotosynthetisch actief kunnen blijven. Bij fotosynthese zijn namelijk een paar duizend eiwitten betrokken die dagelijks gerepareerd of vervangen moeten worden. Er zijn een paar duizend genen die voor deze eiwitten coderen en die moeten dus aanwezig zijn. De groene zeenaaktslakken lijken echter niet over die genen te beschikken. De bladgroenkorrels zelf hebben wat eigen erfelijk materiaal, maar dat bevat slechts 10 procent van die onderhoudsgenen, een paar honderd.
In de algen kunnen de bladgroenkorrels functioneren omdat de algen de overige onderhoudsgenen bezitten in hun celkernen. Maar de zeenaaktslakken nemen de celkernen van de algen niet op.
Het lijkt erop dat de dieren wel een deel van de onderhoudsgenen op de een of andere manier uit het erfelijk materiaal (dna) van de algen hebben gekopieerd en ingebouwd in hun eigen dna. Jonge zeenaaktslakken erven die genen van hun ouders. Drie jaar geleden meldde Sidney Pierce dat ruim zestig algengenen in Elysia chlorotica actief zijn, naast de genen van de gestolen bladgroenkorrels zelf.
Maar ook dan ontbreken er nog steeds een slordige duizend onderhoudsgenen. Het is dus wonderlijk dat groene zeenaaktslakken hun bladgroenkorrels maandenlang aan de praat kunnen houden.

Hoe dan ook: de groene zeenaaktslakken hebben gezonde bladgroenkorrels nodig. Karen Pelletreau beschreef in 2012 hoe jonge zeenaaktslakjes (Elysia chlorotica) ze verzamelen. Ze kweekte de dieren bij een regime van 12 uur licht, 12 uur donker. De naaktslakjes beginnen met niks, want de eitjes zijn vrij van bladgroenkorrels; uit de eitjes komen larven en die nemen geen bladgroenkorrels op. Pas na metamorfose verschijnen kleine zeenaaktslakken in hun uiteindelijke gedaante – en uit labwaarnemingen bleek dat zij meteen bladgroenkorrels uit hun voedsel, de alg Vaucheria litorea, gaan halen.
Ze moeten daar minstens een week mee doorgaan wil het werken. Als de onderzoekers de algen weghaalden voordat de dieren zes dagen oud waren, redden die het niet. Ze krompen, werden vormeloos en verloren de bladgroenkorrels die ze al hadden opgenomen. Kregen de jongen minimaal zes dagen algen, dan konden ze daarna een periode zonder voedsel doorstaan. Ze groeiden dan nauwelijks, maar ze behielden hun bladgroenkorrels, ontwikkelden zich normaal en hervatten de groei zo gauw er weer algen waren.
Er is kennelijk eerst een periode waarin de verzamelde bladgroenkorrels tijdelijk worden opgeslagen. Pas na een week blijven ze permanent aanwezig.

Willy van Strien
Dit stuk is een bewerking en uitbreiding van twee artikelen die ik schreef voor Bionieuws.

Foto’s:
Groot: Elysia timida. Parent Géry (Wikimedia Commons)
Klein, midden: Acetabularia acetabulum. Isabel Rubio (Creative Commons)
Klein, onder: Elysia chlorotica. Patrick Krug (Creative Commons)

Bronnen:
Vries, J. de, C. Woehle, G. Christa, H. Wägele, A.G.M. Tielens, P. Jahns & S.B. Gould, 2015. Comparison of sister species identifies factors underpinning plastid compatibility in green sea slugs. Proc. R. Soc. B 282: 20142519, 4 februari online. Doi: 10.1098/rspb.2014.2519
Christa, G., V. Zimorski, C. Woehle, A.G.M. Tielens, H. Wägele, W.F. Martin & S.B. Gould, 2014. Plastid-bearing sea slugs fix CO2 in the light but do not require photosynthesis to survive. Proc. R. Soc. B 281: 20132493. Doi: 10.1098/rspb.2013.2493
Pierce, S.K., X. Fang, J.A. Schwartz, X. Jiang, W. Zhao, N.E. Curtis, K.M. Kocot, B. Yang & J, Wang, 2012. Transcriptomic evidence for the expression of horizontally transferred algal nuclear genes in the photosynthetic sea slug, Elysia chlorotica. Molecular Biology and Evolution 29: 1545–1556. Doi:10.1093/molbev/msr316
Pelletreau, K.N., J.M. Worful, K.E. Sarver & M.E. Rumpho, 2012. Laboratory culturing of Elysia chlorotica reveals a shift from transient to permanent kleptoplasty. Symbiosis 58: 221-232. Doi: 10.1007/s13199-012-0192-0

Ei op kleur

Vogelembryo krijgt wat daglicht, maar geen ultraviolette straling

Vogeleieren hebben hun kleuren en spikkelpatronen niet voor niets, denken Golo Maurer en collega’s. Dankzij de kleurstoffen op de eischaal kan de juiste hoeveelheid daglicht van de juiste kleur het embryo bereiken.

Een vogelembryo in een ei leeft niet in complete duisternis, want de eischaal laat wat licht door. En dat beetje licht doet ertoe. Daglicht bevordert een goede hersenontwikkeling. De groene component uit het licht komt de groeisnelheid ten goede. En dankzij blauw licht pikt het embryo een dag- en nachtritme op. Maar licht is ook gevaarlijk, met name de ultraviolette straling die DNA kan beschadigen.
Golo Maurer en collega’s wilden weten hoeveel licht de eischalen van verschillende soorten vogels passeert, en van welke kleur. Ze maten eischalen van 74 Europese soorten door; het waren schalen van leeggeblazen eieren uit een museumcollectie.

Eischalen laten over het algemeen vooral licht van langere golflengtes door, constateerden ze, dus in verhouding weinig blauw en veel rood. Maar er zijn grote verschillen van soort tot soort, en die hebben te maken met de kleur van de eischaal, zowel van de achtergrond als van de spikkels daarop.
Oorspronkelijk, is het idee, waren vogeleieren effen wit, net als de eieren van reptielen waar vogels van afstammen. Maar vogeleieren kregen in de loop van de tijd verschillende kleuren en spikkelpatronen. Daar zijn twee kleurstoffen verantwoordelijk voor: het blauwgroene biliverdine en het roodbruine protoporphyrine. Het zijn andere pigmenten dan de stoffen die veren, snavel en poten kleuren.
De hoeveelheid van de twee kleurstoffen in een eischaal, laten de onderzoekers zien, bepaalt hoeveel licht erdoorheen komt en filteren het op kleur. Beide kleurstoffen blokkeren schadelijke ultraviolette straling.

Maurer vroeg zich ook af of de eischalen het licht in de juiste mate doseren. Daar lijkt het tot op zekere hoogte wel op. Vogels die duistere nesten hebben, bijvoorbeeld in boomholten of nestkasten, leggen namelijk meestal effen witte of lichtblauwe eieren. Deze kleuren laten het beetje licht dat het nest binnenkomt het best door. De eieren van vogels met open nesten zijn vaak wat donkerder.
Verder laten eischalen van vogels die lang moeten broeden voordat de kuikens uitkomen minder ultraviolet licht door dan die van vogels met een korte broedperiode. Zo blijft de hoeveelheid ultraviolet waar de kwetsbare embryo’s aan blootgesteld worden beperkt, ondanks de lange embryonale periode.

Toch zal de eischaal ei niet altijd de optimale kleur hebben om de juiste hoeveelheid licht door te laten. Want ten eerste hangt de hoeveelheid licht die het embryo bereikt niet alleen van de kleur van het ei af. Als de ouders constant op de eieren zitten, liggen de embryo’s steeds in het donker. Dan maakt de kleur van de eischaal niets uit voor het lichtregime in het ei.
Ten tweede hebben de pigmenten ook andere functies. Ze kunnen de eieren camoufleren, of ze zorgen ervoor dat vogels hun eieren kunnen herkennen en onderscheiden van koekoekseieren. Ook daar moeten de kleuren dan op zijn afgestemd.

Willy van Strien

Foto: nest van eidereend met eieren en dons. Finn Rindahl (Wikimedia Commons)

Bronnen:
Maurer, G., S.J. Portugal, M.E. Hauber, I. Mikšík, D.G.D. Russell & P. Cassey, 2014. First light for avian embryos: eggshell thickness and pigmentation mediate variation in development and UV exposure in wild bird eggs. Functional Ecology, 29 juli online. Doi: 10.1111/1365-2435.12314
Maurer, G., S.J. Portugal & P. Cassey, 2011. Review: an embryo’s eye view of avian eggshell pigmentation. J. Avian Biol. 42: 494-504. Doi: 10.1111/j.1600-048X.2011.05368.x

Steeds meer kleur

Gele, oranje, rode, paarse en roze veren zijn modern

Vogels kunnen de meest fantastische kleuren hebben. Maar er zijn niet altijd zoveel kleurige vogels geweest als nu. Vrolijk gekleurde veren zijn vooral iets van de laatste tijd, schrijven Daniel Thomas en collega’s. Dat wil zeggen: door een evolutionaire bril gezien.

Veren zijn er al langer dan vogels; ook sommige dinosauriërs waren gevederd. Maar aanvankelijk hadden veren voornamelijk de saaie standaardkleuren zwart, bruin, beige of grijs. Vrijwel alle vogels van nu dragen die tinten nog. Ze zijn te danken aan een groep pigmenten die ook ons haar kleuren: melaninen. Deze stoffen geven een veer niet alleen kleur, maar maken hem ook stevig en slijtvast.
Een andere oude veerkleur is blauw. Het ontstaat door de microscopische structuur van een veer, die opvallend licht zó breekt dat het als blauw wordt teruggekaatst.

Maar veel vogels van nu pronken met geel, rood, oranje, paars en roze. Voor die kleuren zijn meestal carotenoïden verantwoordelijk, een grote groep van gele en rode kleurstoffen. Daniel Thomas wilde weten wanneer die kleuren in het uiterlijk van vogels verschenen. Hij ging daarom na welke soorten carotenoïde pigmenten in de veren hebben en hoe zij over de vogelstamboom zijn verdeeld.
Dat is moeilijker dan het lijkt omdat er soms andere pigmenten in het spel zijn. Papegaaien bijvoorbeeld danken hun gele en rode kleuren niet aan carotenoïden, maar aan andere kleurstoffen; dat geldt ook voor pinguïns met gele accenten.

Vogels maken carotenoïden niet zelf, maar halen het uit hun voedsel. De pigmenten komen uiteindelijk van planten. Alle vogels kunnen deze kleurstoffen opnemen in hun bloed, maar sommige soorten ontwikkelden het vermogen om ze in te bouwen in hun veren.
Volgens de analyse van Thomas is dat tientallen keren opnieuw gebeurd, steeds ergens anders op de stamboom. De eerste vogel die zich een fris kleurtje aanmat was een zangvogel die zo’n 60 miljoen jaar geleden leefde. De soorten die van deze kleurpionier afstammen hebben de fraaie veren geërfd. Daarna kwamen er geleidelijk meer vogels met vrolijke kleuren bij. ‘Pas’ de laatste 20 miljoen jaar zijn het er veel. Een op de drie vogelsoorten van nu springt in het oog met gele, oranje, rode, roze of paarse tinten gebaseerd op carotenoïden. Daar zijn in verhouding veel zangvogels bij, maar ook onder meer reigers, flamingo’s, fazanten, spechten, bijeneters en ijsvogels.

De kleur groen ontstaat, net als blauw, door de structuur van de veer, of het is een combinatie van structuur en een geel pigment. Een witte veer heeft geen enkel pigment.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: blauwborstbijeneter. Bjørn Christian Tørrissen (Wikimedia Commons)
Klein, staand: koereiger. Pierre Dalous (Wikimedia Commons)
Klein, liggend: rode rotshaan. Bill Bouton (Wikimedia Commons)

Bron:
Thomas, D.B., K.J. McGraw, M.W. Butler, M.T. Carrano, O. Madden & H.F. James, 2014. Ancient origins and multiple appearances of carotenoid-pigmented feathers in birds. Proc. R. Soc. B: 281: 20140806, 25 juni online. Doi: 10.1098/rspb.2014.0806

Flitsend machtsvertoon

Kleurwisseling weerspiegelt vechtlust en overwicht van kameleon

Oei. Die wil knokken en hij zal een gevecht waarschijnlijk winnen ook. Wegwezen! Kameleon-mannen weten wat ze aan elkaar hebben, laten Russell Ligon en Kevin McGraw zien. De dieren lezen strijdlust en overwinningskansen van een tegenstander af aan diens kleurverandering.

Zet twee mannen van de jemenkameleon bijeen en het wordt hommeles. Ze zijn zeer agressief naar elkaar. Maar tot een daadwerkelijk gevecht komt het zelden. Voor het zover is, heeft vaak een van de twee de aftocht geblazen. Daar gaat een inschattingsprocedure aan vooraf die een tijdje duurt. De twee tegenstanders beoordelen elkaar eerst op afstand en vervolgens van dichtbij voordat ze eventueel (maar meestal dus niet) een kop-aan-kop gevecht beginnen. Jemenkameleons, grote dieren met een flinke helm op de kop, leven in Jemen en Saoedi-Arabië.
Hoe schatten mannen van deze kameleons elkaars vechtlust en overwicht in? Dat moet iets met hun kleurpatroon te maken hebben, dachten Ligon en McGraw. Dat verandert namelijk tijdens een confrontatie. Zoals alle kameleons kunnen ook jemenkameleons razendsnel van kleur verschieten. Met opvallende kleurwisselingen brengen ze misschien boodschappen over, veronderstelden de onderzoekers. In een serie proeven zetten ze steeds twee mannen bij elkaar, maakten elke vier seconden een foto en analyseerden de kleuren en kleurveranderingen op de foto’s.

De mate waarin de kleuren veranderen en vooral de snelheid waarmee dat gebeurt geven de vechtlust en het lef van een man aan, zo bleek. Hoe feller de strepen op de flanken van een man worden, hoe groter zijn neiging is om op zijn tegenstander af te gaan. Hoe sneller de kleur van zijn kop vervolgens opflakkert, hoe waarschijnlijker het is dat hij zal doorzetten.
De man die minder snel en minder intens van kleur verandert trekt zich bijtijds terug. Hij begrijpt de boodschap en neemt geen risico.

Willy van Strien

Foto: Steven G. Johnson (Wikimedia Commons)

De onderzoekers filmden dreigende kameleons

Bron:
Ligon, R.A. & and K.J. McGraw, 2013. Chameleons communicate with complex colour changes during contests: different body regions convey different information. Biol. Lett. 9: 20130892, 11 december online. Doi: 10.1098/rsbl.2013.0892

 

Kleurenspel

Vanwege lastige libellenmannetjes zijn er verschillende vrouwtjes

Sommige vrouwtjes van de Noord-Amerikaanse libellensoort Nehalennia irene zien er met hun blauwe kleur praktisch hetzelfde uit als mannetjes. Maar andere vrouwtjes zijn met hun gelige kleur duidelijk anders. Dit kleurverschil ligt erfelijk vast. Dat is wonderlijk, want de meeste diersoorten hebben een vast kleurpatroon. Waarom zijn deze libellenvrouwtjes niet gewoon allemaal blauw of allemaal geel?
Arne Iserbyt laat zien dat deze tweekleurigheid in stand blijft doordat de libellenmannetjes nogal opdringerig zijn.
Want lastig zijn ze, die heren. Ze zijn altijd in voor seks, want elke paring kan hen extra nakomelingen opleveren. Treft een mannetje een vrouwtje, dan probeert hij haar achter haar kop vast te pakken met het tangetje achter aan zijn achterlijf. Als zij wil paren, dan buigt ze het uiteinde van haar achterlijf naar de penis vlak achter zijn borststuk. Zo ontstaat een ‘paringswiel’. De paring duurt twintig minuten. Vervolgens houdt hij haar nog urenlang vast om te voorkómen dat ze met een ander paart voordat ze eitjes gaat leggen. De libellen vliegen dan als ‘tandem’ rond.
Natuurlijk willen vrouwtjes ook wel paren, maar voor hen hoeft het niet zo vaak. Ze slaan het sperma op en zolang ze nog een voorraad hebben, is er geen behoefte aan seks. Zij proberen zich dus meestal de vrijers van het lijf te houden. Die afweerpogingen en de paringen die toch plaats vinden – soms is toegeven makkelijker dan afweren – kosten tijd en energie. Vrouwtjes foerageren daardoor minder dan goed is, en uiteindelijk produceren ze minder eitjes.

Iserbyt en collega’s deden onderzoek aan Nehalennia irene op zes verschillende plaatsen in Canada. Op sommige plaatsen waren er evenveel mannetjes als vrouwtjes, op andere plaatsen waren er drie keer zoveel mannetjes. In populaties met een mannenoverschot produceren vrouwtjes minder eitjes dan in populaties met gelijke aantallen mannetjes en vrouwtjes, constateerden de onderzoekers. Dat is een sterke aanwijzing dat de opdringerigheid van mannetjes inderdaad het succes van vrouwtjes vermindert.

Het interessantste van het onderzoek is dat de last die een vrouwtje van mannetjes ondervindt, blijkt af te hangen van haar kleur. Of beter gezegd: het hangt ervan af of haar kleur veel of weinig voorkomt.
Iserbyt en collega’s hadden al laten zien dat zoekende mannetjes zich concentreren op het vrouwtjestype dat het meest voorhanden is; zo hebben ze het snelst beet. Dus zijn gele vrouwtjes in de meerderheid, dan vallen de mannetjes vooral gele dames lastig. Maar zijn er voornamelijk blauwe vrouwtjes, dan gaan ze daarop af, ook al zijn die moeilijker van mannetjes te onderscheiden dan gele vrouwtjes.

Nu verschilden de populaties in Canada sterk van elkaar in de samenstelling van de vrouwelijke bevolking. Op sommige plaatsen waren bijna alle vrouwtjes blauw, op andere plekken waren ze haast allemaal geel en elders kwamen veel blauwe en gele vrouwtjes naast elkaar voor. Waarom die samenstelling zo verschillend was, is onduidelijk. Maar het bood de onderzoekers de mogelijkheid om de populaties met elkaar te vergelijken. Ze wilden weten of de voorkeur van mannetjes voor het meest voorkomende vrouwtjestype nadelig voor dat type uitpakt, zoals ze verwachtten.
Dat bleek inderdaad het geval. Naarmate een vrouwentype meer voorkwam en dus meer aandacht kreeg, produceerde dat type minder eitjes. Het gevolg is dat op plaatsen waar voornamelijk blauwe vrouwtjes leven, zij minder eitjes produceren dan gele vrouwtjes. Omgekeerd: waar vooral gele vrouwtjes zijn, maken die minder eitjes aan. Het overheersende vrouwentype blijkt dus het minst vruchtbaar te zijn.
Daardoor kan de tweekleurigheid in stand blijven. Want waar een vrouwenkleur de overhand heeft behaalt dat type – door grote hinder van mannen – een kleiner voortplantingssucces en zo verliest haar kleur terrein op de zeldzame kleur. Het zeldzame kleurtype zal dus nooit helemaal worden verdrongen.

Tweekleurigheid bij vrouwtjes die in stand blijft door mannelijke opdringerigheid: het komt bij meer libellensoorten voor. Een voorbeeld uit Europa is het veel voorkomende lantaarntje, Ischnura elegans. Bij deze soort zijn de mannetjes blauw en de vrouwtjes blauw of bruin. Voor hen gaat hetzelfde verhaal op.

 

Willy van Strien

Foto’s:
Arne Iserbyt (Universiteit Antwerpen, onderzoeksgroep Evolutionaire Ecologie). Groot: parend stel met blauw vrouwtje – klein, midden: de vrouwtjestypen van Nehalennia irene.
Klein, onder: stel lantaarntjes met bruin vrouwtje. Saxifraga/Ab Baas.

Bron:
Iserbyt, A., J. Bots, H. Van Gossum & T.N Sherratt, 2013. Negative frequency-dependent selection or alternative reproductive tactics: maintenance of female polymorphism in natural populations. BMC Evolutionary Biology 13:139. Doi:10.1186/1471-2148-13-139

Oranje kampioenen

Hoe donkerder de vleugels, hoe beter monarchvlinders vliegen

Monarchvlinders zijn ongelooflijk goede vliegers. Beroemd zijn de vlinders die hoog in de bergen van zuidwest Mexico overwinteren en de zomer doorbrengen rond de grote meren van Noord Amerika – een slordige 3000 kilometer verder. Momenteel draait in het Omniversum in Den Haag een film over deze langeafstandstrekkers. Daniel Hanley ontdekte dat de kleur van de vleugels een rol speelt bij hun fenomenale vliegvermogen.

De vliegkampioenen leven in Noord Amerika ten oosten van de Rocky Mountains. Ten westen van die bergketen is er een kleine populatie monarchvlinders die over een korte afstand trekt en buiten Noord Amerika komen monarchvlinders voor die helemaal niet trekken.
De overwintering van de Noord-Amerikaanse oostelijke trekkers in Mexico is ook al spectaculair. Ze hangen in dichte trossen aan de takken en stammen van de heilige zilverspar. In het vroege voorjaar worden ze actief; ze paren en zetten koers naar het noordoosten. Onderweg leggen de vrouwtjes een of enkele keren eitjes op de zijdeplanten waarop de rupsen zich kunnen ontwikkelen. De rupsen verpoppen en er verschijnen nieuwe vlinders die de reis richting Canada vervolgen. Oude en nieuwe vlinders moeten steeds door om de juiste planten te vinden. De zijdeplanten groeien alleen als het niet te koud, maar ook niet te warm is. In het voorjaar schuift de zone met geschikte planten van zuid naar noord, en de vlinders gaan mee. De meeste oude vlinders, die in Mexico overwinterd hadden, sterven ergens onderweg, maar een deel van hen, minimaal 10 procent, komt in het zomergebied aan, ontdekte Nathan Miller. De voortplanting gaat tot ver in de zomer door.
In de nazomer verschijnt een nieuwe generatie die zich niet voorplant, maar die zich vol eet en de terugreis naar Mexico aanvaardt. De meeste vlinders voltooien dan de hele reis. Enkele leggen onderweg nog eitjes en ook de nieuwe vlinders vliegen naar Mexico. Daar brengen ze de winter door en in het voorjaar begint de cyclus weer opnieuw.

Biologen wisten al dat de kleur van vlindervleugels belangrijk is voor hun vliegvermogen. Donkere tinten – vooral zwart, maar ook rood – absorberen namelijk zonnewarmte en dat stelt de vlinders in staat om ook te vliegen als het koel is. Hanley onderzocht in hoeverre de vleugelkleur van monarchvlinders bepaalt hoe groot de afstand is die ze tijdens de trek kunnen overbruggen.
Monarchen hebben oranje vleugels met zwarte banen over de vleugeladers en een zwarte rand met witte stippen. De vleugels van mannetjes zijn dieper oranje dan die van de vrouwtjes en hebben smallere zwarte banen. Maar ook binnen de groepen mannetjes en vrouwtjes verschillen de vlinders iets van elkaar. Bij het ene exemplaar neigt het oranje naar rood, bij de ander ligt de kleur dichter bij geel, en ook de hoeveelheid zwart verschilt.
Hanley ving een aantal vlinders op hun zomerverblijf en mat hoe donker de oranje kleur van de voorvleugels was en hoeveel zwart erop zat. Van een klein stukje vleugel bepaalde hij  de chemische samenstelling en daaruit, in combinatie met de mate van slijtage, kon hij afleiden waar de vlinders als rups waren opgegroeid. In zijn vlinderverzameling bleken dieren te zitten die de hele afstand vanuit Mexico hadden afgelegd (en dus van het vorige jaar waren en hadden overwinterd) en vlinders die waren komen aanvliegen van verschillende plaatsen tussen Mexico en de grote meren (en dus dit jaar geboren waren). En er waren vlinders bij die in het zomergebied zelf waren opgegroeid.

Vlinders die van ver kwamen, constateerde hij, hadden het meeste zwart op de vleugels en bij de mannetjes (die minder zwart hebben) was bovendien de oranje kleur intenser. De verschillen waren klein, maar toch. De vlinders uit Mexico waren het donkerst. Dat kwam niet doordat de vlinders die vanuit Mexico waren vertrokken allemaal donker waren, want daar waren ook lichter gekleurde exemplaren bij. Maar alleen de diepst gekleurde vlinders hadden de tocht helemaal kunnen volbrengen. Dus: hoe meer zwart de vleugels van een vlinder hebben – en voor een mannetje: hoe intenser de oranje kleur is –, hoe groter de afstand die hij kan afleggen.
Dat sluit aan bij het werk van Andrew Davis, die vlinders in het lab had laten vliegen in een speciaal molentje. De hoeveelheid zwart speelde in zijn proeven geen rol, waarschijnlijk omdat de temperatuur aangenaam was en de vlinders warm genoeg. Maar de oranje kleur van hun vleugels deed er nog wel toe: hoe dieper oranje, hoe langer de vlinders bleven vliegen. Gemiddeld hielden ze het één uur achter elkaar vol, maar sommige vlogen ruim twee uur door. Het is nog wel de vraag of het betere vliegvermogen inderdaad het gevolg is van warmteabsorptie.
De kleur van de vleugels heeft overigens meerdere functies. Hij waarschuwt roofvijanden dat de vlinders bitter smaken en giftig zijn, en hij speelt een rol bij de partnerkeus.

Willy van Strien

Foto: Dwight Sipler (Wikimedia Commons)

Bronnen:
Hanley, D., N.G. Miller, D.T.T. Flockhart & D.R. Norris, 2013. Forewing pigmentation predicts migration distance in wild-caught migratory monarch butterflies. Behavioral Ecology, 8 mei online. Doi:10.1093/beheco/art037
Davis. A.K., J. Chi, C. Bradley & S. Altizer, 2012. The redder the better: wing color predicts flight performance in monarch butterflies. PLoS ONE 7: e41323. Doi:10.1371/journal.pone.0041323
Miller, N.G., L.I. Wassenaar, K.A. Hobson & D.R. Norris, 2012. Migratory connectivity of the monarch butterfly (Danaus plexippus): patterns of spring re-colonization in Eastern North America. PLoS ONE 7: e31891. Doi:10.1371/journal.pone.0031891

Tovervel

De blauwgeringde octopus wisselt razendsnel van outfit

Het ene moment onopvallend, het andere moment oogverblindend: de grote blauwgeringde octopus, Hapalochlaena lunulata, heeft nog geen halve seconde nodig om ongeveer zestig stralend blauwe ringen te voorschijn te toveren op kop, mantel en armen. Er zijn meer inktvissen die hun kleurpatroon snel kunnen veranderen, maar dit octopusje van maximaal 20 centimeter lang is kampioen. Hij heeft een unieke truc om vliegensvlug van uiterlijk te wisselen, ontdekte Lydia Mäthger.

Het geheim zit in zijn huid, die zoals bij alle inktvissen zeer elastisch en gespierd is. In die huid liggen – in ringen gegroepeerd – speciale cellen die kleurloos zijn, maar regelmatig gestapelde dunne plaatjes bevatten. Als daar licht op valt, kaatst het eerste plaatje een deel terug. De rest van het licht gaat door en buigt daarbij iets af. Bij het volgende plaatje kaatst opnieuw een deel terug en gaat een deel door, en zo verder. Licht bestaat uit kleuren met verschillende golflengtes en elke golflengte buigt onder een andere hoek af. Daardoor worden bepaalde kleuren na buiging en terugkaatsing versterkt en andere uitgedoofd. Dat gebeurt ook op een cd; daar zie je een patroon van zogenoemd iriserende kleuren. De reflecterende cellen van deze octopus zijn zo gebouwd, dat alleen blauw licht versterkt wordt, onder welke hoek je er ook naar kijkt.
Maar meestal is van die helderblauwe kleur niets te zien. Het grootste deel van de dag houdt de octopus, die leeft in ondiep water langs kusten van Stille Oceaan en Indische Oceaan, zich verborgen; hij is dan goed gecamoufleerd tegen de achtergrond van rotsen en koralen. Slechts af en toe flitst opeens zijn kleurige patroon op.

Hoe kan hij zijn blauwe ringen verborgen houden en zo plotseling te voorschijn halen? De ringen van reflecterende cellen liggen in een huidplooi, ontdekte Mäthger, die door aangespannen spiercellen dicht gehouden wordt. Door die spiercellen te ontspannen legt de octopus zijn ringen bloot. Zulke ‘gordijntjes’ over reflecterende cellen waren nog niet eerder gezien.
Binnen en rondom de ringen liggen cellen die zakjes met een donkere kleurstof; die zakjes kunnen dichtgetrokken of uitgezet zijn. Flitsen de ringen op, dan zetten de pigmentzakjes uit zodat de ringen in een donkere vlek komen te liggen en hun kleur er extra fel uit knalt.

Hoe prachtig het kleurpatroon ook is, de octopus heeft het niet om mooi te zijn. Integendeel, de bliksemsnel opflitsende ringen dienen om zijn roofvijanden af te schrikken: andere inktvissen, vissen, vogels, walvissen en zeehonden. En zo’n heftig waarschuwingssignaal is zeker op zijn plaats, want de blauwgeringde octopus is levensgevaarlijk. Hij kan bijten en een dodelijk gif injecteren. Het is, ook voor mensen, een van de giftigste dieren in zee.

Willy van Strien

Foto: Roy Caldwell

Bron:
Mäthger, L.M., G.R.R. Bell, A.M. Kuzirian, J.J. Allen & R.T. Hanlon, 2012. How does the blue-ringed octopus (Hapalochlaena lunulata) flash its blue rings? The Journal of Experimental Biology 215: 3752-3757. doi: 10.1242/​jeb.076869

Giftig kleurtje

Hoe feller de wesp, hoe slechter hij smaakt

Wesp is giftiger naarmate hij feller gekleurd is

Als dieren opvallend gekleurd zijn, is dat vaak een waarschuwing aan hun vijanden: pas op, want ik ben giftig. De predatoren leren het snel af om zulke dieren op te eten. Tenminste, als de felgekleurde dieren inderdaad giftig zijn. Het waarschuwingssignaal werkt alleen als het een eerlijk signaal is. En in dat geval zou moeten gelden: hoe intenser de kleur, hoe giftiger het beestje. Een dier in goede conditie kan zowel veel kleurstoffen als veel gifstoffen maken, zo is het idee.
Bij de Franse veldwesp, Polistes dominula, klopt dat mooi, schrijven Manuel Vidal-Cordero en collega’s. Deze wesp, die open papieren nesten bouwt en één à twee centimeter lang is, heeft een felle geel-zwarte tekening. Het ene exemplaar is wat feller, het andere wat fletser van kleur.
De wesp jaagt op andere insecten, die hij doodt door te steken met zijn angel die met een gifklier is verbonden. Dat gif werkt op twee manieren: de wesp kan er niet alleen zijn prooien mee doden, maar het maakt ook de wesp zelf oneetbaar. Een insectenetende vogel kan de wespen dus maar beter met rust laten. En de grootte van de gifklier, stellen de onderzoekers, is een goede maat voor de giftigheid van de wesp.
Ze deden een eenvoudig, maar grappig onderzoek aan een aantal werksters; ze bepaalden hoe intens de zwarte en gele kleur op de bovenkant van het achterlijf waren en ze maten de gifklier op. Het bleek dat de felst gekleurde wespen de grootste gifklier hadden. Dus voor deze wespen geldt inderdaad: hoe feller van kleur, hoe giftiger.

Willy van Strien

Foto: Joaquim Alves Gaspar (Creative Commons)

Bron:
Vidal-Cordero, J.M., G. Moreno-Rueda, A. López-Orta, C. Marfil-Daza, J.L. Ros-Santaella &F.J. Ortiz-Sánchez, 2012. Brighter-colored paper wasps (Polistes dominula) have larger poison glands. Frontiers in Zoology, 9:20, 20 augustus online. doi:10.1186/1742-9994-9-20