Evolutie en Biodiversiteit

Categorie: lopen, vliegen, zwemmen (Pagina 1 van 2)

Woestijnmier maakt oriëntatiepunt

Nestheuvel geeft houvast in kale zoutvlakte

Woestijnmier Cataglyphis fortis heeft uitstekend navigatievermogen

Vaak is er bij een nest van de woestijnmier Cataglyphis fortis niets te zien dat foeragerende werksters kan helpen om het nest terug te vinden. In dat geval maken de mieren zelf een herkenningspunt, laten Marilia Freire en collega’s zien.

Een foerageertocht is een overlevingstocht voor de woestijnmier Cataglyphis fortis, die leeft in zoutpannen in Tunesië; zoutpannen zijn uitgestrekte kale vlakten waar ooit water was, maar waar alleen een zoutkorst is overgebleven. Werksters gaan er in hun eentje op uit om daar insecten en andere kleine beestjes te zoeken die aan de onbarmhartige woestijnhitte zijn bezweken. Als ze iets hebben gevonden, moeten ze met de buit tussen de kaken zo snel mogelijk terug het nest in, anders bezwijken ze zelf ook.

Maar de ingang van het ondergrondse nest is nauwelijks zichtbaar. Daarom maken de mieren zo nodig een oriëntatiepunt, ontdekten Marilia Freire en collega’s.

Navigatie

Het voedsel is schaars, en daarom moeten foeragerende woestijnmieren zich vaak ver van het nest begeven om iets te vinden. Ze wagen zich tot 350 meter. Omdat ze een uitstekend navigatievermogen hebben, komen ze meestal veilig terug.

Een werkster die op pad gaat, houdt met een inwendig zonnekompas voortdurend bij in welke richting ze loopt en met een soort stappenteller meet ze de afstand die ze in die richting aflegt. Als ze voedsel vindt, heeft ze meestal een kronkelig traject achter de rug, maar dankzij deze zogenoemde pad-integratie kan ze in een rechte lijn, dus via de kortst mogelijke route, teruglopen naar het nest. Althans: zo komt ze er bijna.

Als ze zich binnen een paar meter van het nest bevindt, heeft ze zichtbare herkenningspunten nodig om de exacte plaats van de nestingang te vinden, want pad-integratie werkt niet perfect. Hoe verder een mier van het nest is gekomen, des te meer onzekerheid er in de terugweg sluipt en des te groter de kans is dat ze te lang moet zoeken en bezwijkt. Voor het allerlaatste stukje gaat ze af op de nestgeur.

Alleen: midden in een zoutpan is helemaal niets te zien. Wat dan?

Oriëntatiepunt

als er geen herkenningspunten zijn, bouwt woestijnmier die zelf

Het was Freire en de andere onderzoekers opgevallen dat de woestijnmieren vaak een heuvel bij het nest opwerpen, en dat nestheuvels midden in een zoutpan hoger zijn dan aan de rand, waar wat struikjes staan. Een nestheuvel in het midden is gemiddeld 12 centimeter hoog (de hoogste die ze vonden was 30 centimeter), een nestheuvel aan de rand maar 5. Daarom vroegen ze zich af of de heuvels misschien als zichtbare herkenningspunten dienen voor werksters die terugkeren van een voedseltocht.

Om het antwoord te vinden, vingen ze een aantal mieren bij het nest en zetten ze op een paar meter afstand neer. Omdat de mieren niet zelf gelopen hadden, konden ze geen gebruik maken van pad-integratie. Maar ze werden geplaatst op afstanden waarbij ze zich door herkenningspunten naar het nest moeten laten leiden. De onderzoekers hadden bij een deel van de nesten de heuvels weggehaald, om te zien of dat uitmaakte.

Dat bleek het geval, vooral voor nesten midden in een zoutpan. Zonder heuvel slaagden mieren er niet in om rechtstreeks naar zo’n nest te lopen en vonden ze de ingang minder vaak terug. De heuvels dienen dus als herkenningspunten. Volgende vraag: maken mieren ze speciaal daarvoor? De heuvels zouden ook een andere hoofdfunctie kunnen hebben, bijvoorbeeld om de temperatuur in het nest te regelen.

Alleen als nodig

Maar de onderzoekers laten zien dat de woestijnmier wel degelijk zijn heuvels bouwt als oriëntatiepunten door proeven te doen waarbij ze bij zestien nesten in het midden van een zoutpan de heuvels weghaalden. Bij acht van die nesten zetten ze kunstmatige oriëntatiepunten neer, namelijk twee zwarte cilinders. Drie dagen later bleken de mieren bij sommige van die zestien nesten een nieuwe nestheuvel te hebben gebouwd. Dat was vooral bij nesten zonder kunstmatige oriëntatiepunten, en bij die nesten waren de heuvels groter.

Conclusie van dit alles: woestijnmieren bouwen heuvels bij hun nest als herkenningspunten voor foeragerende werksters. Maar ze doen die moeite alleen als er geen andere herkenningspunten te zien zijn, zoals bosjes of, in de proeven, zwarte cilinders.

Willy van Strien

Foto’s: ©Markus Knaden
Groot: Cataglyphis fortis
Klein: nestheuvel midden in zoutpan

Woestijnmieren kunnen zich ook op andere manieren aanpassen aan een leven in de hitte

Bronnen:
Freire, M., A. Bollig & M. Knaden, 2023. Absence of visual cues motivates desert ants to build their own landmarks. Current Biology 33: 1-4 (31 mei online). Doi: 10.1016/j.cub.2023.05.019
Steck, K., B.S. Hansson & M. Knaden, 2009. Smells like home: desert ants, Cataglyphis fortis, use olfactory landmarks to pinpoint the nest. Frontiers in Zoology 6: 5. Doi: 10.1186/1742-9994-6-5
Wittlinger, M., R. Wehner & H. Wolf, 2007. The desert ant odometer: a stride integrator that accounts for stride length and walking speed. The Journal of Experimental Biology 210: 198-207. Doi: 10.1242/jeb.02657
Wehner, R., 2003. Desert ant navigation: how miniature brains solve complex tasks. Journal of Comparative Physiology A 189: 579-588. Doi: 10.1007/s00359-003-0431-1

Driepoot

Papegaai klimt rechts-links-midden-rechts-links-midden

perzikkopagapornis klimt met drie poten

Een papegaai die omhoog klautert heeft een extra poot ter beschikking: zijn snavel. Dat blijkt uit onderzoek van Melody Young en collega’s aan de perzikkopagapornis.

Spechten, boomklevers, boomkruipers en papegaaiachtigen: het zijn vogels die recht omhoog kunnen gaan tegen een boomstam. Spechten, boomklevers en boomkruipers komen dan hippend vooruit, met sprongetjes waarbij beide poten tegelijk even loskomen van de ondergrond. Papegaaien doen het anders. Ze klauteren – met hun snavel als derde poot, laten Melody Young en collega’s zien.

Dat papegaaien en parkieten hun bek gebruiken als ze omhoogklimmen heeft iedereen weleens gezien. Maar gebruiken ze die dan echt als poot, of alleen voor steun en evenwicht, zoals vogels ook vaak hun staart gebruiken? Om dat te achterhalen onderzocht Young de klauterkunsten van de perzikkopagapornis, Agapornis roseicollis, een dwergpapegaai uit Zuidwest Afrika.

Nieuwe functie

Ze haalde zes dieren naar het lab en liet ze lopen over een loopbaan onder verschillende hellingshoeken. Ze filmde hun gang met een hogesnelheidscamera en mat de kracht die poten, bek en staart op de ondergrond uitoefenden.

De papegaaitjes gebruikten hun snavel en staart vaak bij het lopen als de loopbaan steiler was opgesteld dan 45°. Stond hij helemaal rechtop, dan waren bek en staart altijd nodig. De snavel functioneerde dan als extra poot, zo bleek. De dieren zetten beide poten en snavel om de beurt naar voren: rechterpoot, linkerpoot, snavel, rechterpoot, linkerpoot, snavel. Ook uit de gemeten krachten bleek dat de snavel dezelfde rol speelt als de poten om vooruit te komen.

De staart helpt steun te bieden en de vogel in evenwicht te houden.

Papegaaiachtigen hebben hun snavel dus een tweede functie gegeven als extra poot om mee te klimmen. Ook de nekspieren moeten aan die nieuwe taak zijn aangepast.

Willy van Strien

Foto: Perzikkopagapornis. User Nbansal4732 of the English Wikipedia (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 2.5)

Bron:
Melody W. Young, M.W., E. Dickinson, N.D. Flaim & M.C. Granatosky, 2022. Overcoming a ‘forbidden phenotype’: the parrot’s head supports, propels and powers tripedal locomotion. Proceedings of the Royal Society B 289: 20220245. Doi: 10.1098/rspb.2022.0245

Hoogvliegers

Grote karekiet laat zich niet braden door de zon

grote karekiet kan extreem hoog vliegen

Tijdens de trek stijgt de grote karekiet soms tot extreme hoogte, laten Sissel Sjöberg en collega’s zien. Vermoedelijk is dat om op temperatuur te blijven.

Stel je eens voor: de grote karekiet, een zangvogel van gemiddelde grootte, kan tijdens de trek klimmen tot maar liefst 6 kilometer boven het aardoppervlak. Die ontdekking van Sissel Sjöberg en collega’s verraste de onderzoekers zelf ook.

De vogels broeden in Europa en overwinteren in tropisch Afrika; op beide plaatsen verblijven ze in rietlanden. Twee keer per jaar maken ze dus een grote reis. Ze vliegen in principe ’s nachts en gebruiken de dag om te rusten en te eten.

Non-stop

Maar als grote karekieten de Middellandse Zee oversteken, kunnen ze niet landen. En als ze over de Saharawoestijn vliegen, heeft het ook geen zin om naar beneden te gaan, want daar is niets te eten. Als ze zulke barrières oversteken, vliegen ze overdag door, meer dan 30 uur non-stop als dat moet.

Om het vlieggedrag tijdens de trek te bestuderen, rustte Sjöberg een aantal vogels uit met dataloggers die onderweg verschillende gegevens vastleggen: licht, omgevingstemperatuur en hoogte. Bovendien registreren de dataloggers de bewegingen van de vogels: of ze vliegen, rusten of over de grond bewegen op zoek naar voedsel.

De vogels vliegen ’s nachts op een hoogte van gemiddeld 2400 meter, zo bleek, wat al behoorlijk hoog is. Maar als ze overdag doorvliegen, gaan ze meer dan twee keer zo hoog. Bij de dageraad klimmen ze snel op tot 5400 meter, met uitschieters boven de 6000. Tegen zonsondergang zakken ze in even korte tijd weer af.

Waarom doen ze dat?

Vanaf 1500 meter hoogte zijn temperatuur en windsnelheid overdag niet anders dan ’s nachts; de temperatuur op 2400 meter is zo’n 14 °C. Dus dat is geen reden om het overdag hogerop te zoeken.

Straling

Een verschil tussen dag en nacht is wel de aanwezigheid van de zon. De grote karekieten, die van de vlieginspanningen al warm worden, kunnen de zonnestraling er niet bij hebben, denkt Sjöberg. Ze dreigen daardoor oververhit te raken. Op 5400 meter is het 9 °C onder nul; daar raken ze niet oververhit door de zon. Dus in de uren dat de zon schijnt, kunnen de vogels maar beter flink omhoog gaan.

Bijkomend voordeel is misschien dat de vogels overdag hoog boven de grond het landschap beter kunnen overzien. En dat ze buiten bereik zijn van roofvogels, met name Eleonora’s valk die tot 3500 meter hoogte jaagt.

De tweejaarlijkse trek is een grote prestatie. De lange reisperiodes waarin de grote karekiet overdag extreem hoog vliegt maken het extra indrukwekkend. Petje af.

Willy van Strien

Foto: Grote karekiet in zijn broedgebied. Zeynel Cebeci (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 4.0)

Bron:
Sjöberg, S., G. Malmiga, A. Nord, A. Andersson, J. Bäckman, M. Tarka, M. Willemoes, K. Thorup, B. Hansson, T. Alerstam & D. Hasselquist, 2021. Extreme altitudes during diurnal flights in a nocturnal songbird migrant. Science 372: 646-648. Doi: 10.1126/science.abe7291

Ontsnappingsscene

Jonge bladluizen proberen een lift te krijgen

jonge erwtenluis leeft mee met een volwassen luis

Jonge erwtenluizen laten zich graag door een volwassen luis dragen als ze over de grond moeten lopen, schrijven Moshe Gish en Moshe Inbar. Ze krijgen lang niet altijd hun zin: de grote luizen proberen eronderuit te komen.

Als de plant gaat schudden en er een warme, vochtige lucht langs trekt, dreigt er gevaar voor de erwtenluizen (Acyrthosphon pisum) die op het blad sap zitten te zuigen: een grazer. Net voordat de plant wordt opgegeten, laten ze zich massaal op de grond vallen om te ontsnappen.
Maar ook daar zijn ze niet veilig; ze kunnen vertrapt worden, uitdrogen, verhongeren of ten prooi vallen aan roofvijanden die op de grond jagen, zoals spinnen. En dus zetten ze het op een lopen, op zoek naar een nieuwe plant.

Dat valt voor jonge luizen (de nimfen) niet mee. De grond zit vol hobbels en bobbels: aardklonten, scheurtjes, stenen, afgevallen takjes en bladeren. De kleintjes komen veel langzamer vooruit dan volwassen beestjes. Maar daar is een oplossing voor, ontdekten Moshe Gish en Moshe Inbar: meeliften op een grote luis.

Klein drama

De onderzoekers zetten ontsnappingen in scene in een serie labexperimenten. Ze plaatsten ongeveer tien vrouwelijke luizen op een tuinboonplant. Na een nacht waren er jonge luizen geboren; de erwtenluis kan zich maagdelijk voortplanten, vrouwtjes krijgen dan dochters zonder dat ze gepaard hebben. Door tegen de plant te tikken en hun adem erover uit te blazen, brachten de onderzoekers de luizen ertoe om zich te laten vallen. Op enige afstand van de tuinboonplant stond een kring van linzenplanten waar de beestjes heen konden, de bodem was bedekt met aarde.
Ze zagen hoe zich in zo’n geval een klein drama afspeelt. De jonge luizen proberen na de landing meteen op een volwassen luis te klauteren. Ze klimmen ook op groene plastic bolletjes en op dode luizen als ze die tegenkomen, maar daar stappen ze snel weer van af. Als ze op een levende luis zijn geklommen die vervolgens stil blijft staan, stappen ze na een tijdje ook af. Alleen als de draagster zich in beweging zet, zitten ze goed. Dan rijden ze mee naar een nieuwe plant, waar ze sneller aankomen dan wanneer ze zelf zouden hebben gelopen.
Maar de volwassen luizen helpen de jonkies niet van harte.

Lastig

Integendeel: ze lijken passagiers maar lastig te vinden. Als een jonge luis een groot exemplaar wil beklimmen, gaat die vaak hoog op de poten staan om het moeilijk te maken, of ze loopt weg. Zijn er al kleintjes aan boord, dan blijft ze vaak onbeweeglijk staan wachten totdat de passagiers weer afstappen. Of ze buigt haar kop of achterste naar beneden om ze kwijt te raken. Midden op de rug zit een jonge luis dus het beste. Uiteindelijk gaat de draagster met hooguit één passagier op pad.
Als ze, na vertraging, eenmaal is vertrokken, bereikt ze even snel een nieuwe plant als een luis zonder meelifter, dus de loopsnelheid verandert niet door de last. Maar het kost wel energie.

Willy van Strien

Foto: © Stav Talal

Zie ook: ook kikkervisjes willen een lift

Bronnen:
Gish, M. & M. Inbar, 2018. Standing on the shoulders of giants: young aphids piggyback on adults when searching for a host plant. Frontiers in Zoology 15: 49. Doi: 10.1186/s12983-018-0292-7
Gish, M., A. Dafni & M. Inbar, 2010. Mammalian herbivore breath alerts aphids to flee host plant. Current Biology 20: R628-R629. Doi: 10.1016/j.cub.2010.06.065

Zijn eigen bubbel

Alkalivlieg houdt het droog in ‘zeer nat’ water

alkalivlieg overleeft in het zoute Mono Lake

Elk insect zou verdrinken in Mono Lake, een zoutmeer in Californië. Behalve dan de alkalivlieg: die heeft unieke aanpassingen aan dit extreme milieu, laten Floris van Breugel en Micael Dickinson zien.

Bij het Mono Lake in Californië, dat zo zout is dat er verder slechts bacteriën, algen en pekelkreeftjes kunnen leven, is de alkalivlieg Ephydra hians in zijn element. Het is een bijzonder beestje. De larven groeien op in het pekelzoute water, op een dieet van algen. De volwassen vliegen, die massaal langs de oevers voorkomen, duiken regelmatig onder om algen te eten of eitjes te leggen.
Dat is bijzonder. Alkalivliegen zijn de enige insecten die dit water in kunnen gaan en er levend weer uit komen, schrijven Floris van Breugel en Michael Dickinson.

Waslaag

Er zijn wel meer soorten insecten die een onderdompeling in water kunnen overleven, dankzij een waterafstotende laag van koolwaterstoffen (een waslaag) en haartjes die een luchtlaag vasthouden, maar in Mono Lake zouden ze onherroepelijk verdrinken. Dat komt doordat er een grote hoeveelheid natriumcarbonaat, oftewel soda, in het water zit. Dan kunnen de insecten de luchtlaag niet intact houden; zulk water is ‘natter’ dan zuiver water en dringt de luchtlaag binnen. Natriumcarbonaat is een van de zouten die het water sterk basisch of alkalisch (het tegenovergestelde van zuur) maakt.

Alleen de alkalivlieg duikt hier makkelijk onder en komt kurkdroog weer boven. De onderzoekers laten zien hoe dat komt: de duikvlieg heeft een extra dichte beharing en een extra sterk waterafstotende waslaag. Als de vlieg het water ingaat, vormt zich een stabiele luchtbel die hem in staat stelt om een kwartier onder water te blijven; de bubbel beschermt hem tegen het vijandige water en levert zuurstof.

Zoutpilaren

Het Mono Lake is de afgelopen 60.000 jaar geleidelijk zouter en basischer geworden doordat het geen afvoer heeft. Aangezien er water verdampt en de zouten achterblijven, stijgt de zoutconcentratie. Er zijn zelfs zoutpilaren ontstaan, waarlangs de alkalivliegen het water inkruipen.
De voorouder van de alkalivlieg moest ooit te water gaan toen het meer nog niet zo zout was, vermoeden de auteurs, in een tijd dat er weinig anders dan algen te eten was. Toen het meer langzaam basischer werd, paste de vlieg zich aan. Hij kan nu veilig onder water grazen, want vissen leven er niet. De vliegen zijn voedsel voor veel vogels die bij het meer komen foerageren, zoals meeuwen.

Ondanks hun unieke aanpassingen verdrinken de duikvliegen soms toch. Dat gebeurt als er een laagje olie op het water drijft, afkomstig van rottend organisch materiaal of van zonnebrandcrème en andere cosmetische producten.

Willy van Strien

Foto: Alkalivlieg in zijn luchtbel onder water. Floris van Breugel/Caltech

Bron:
Van Breugel, F. & M.H. Dickinson, 2017. Superhydrophobic diving flies (Ephydra hians) and the hypersaline waters of Mono Lake. PNAS, 20 november online. Doi: 10.1073/pnas.1714874114

Ongetraind op reis

Jonge ooievaars zweven nog niet lekker

Zesduizend kilometer vliegen zonder ervaring: het lijkt een onmogelijke opgave. Jonge ooievaars hebben er inderdaad moeite mee, laten Shay Rotics en collega’s zien. Maar na een moeizaam begin gaat het steeds beter.

Jonge ooievaars vliegen maar weinig gedurende de eerste maanden van hun leven. En dan moeten ze opeens zonder training een tocht van zesduizend kilometer gaan maken, van hun geboortegrond naar het overwinteringsgebied. Geen wonder dat ze daar moeite mee hebben. Voor volwassen vogels met reiservaring is de trek al een hele inspanning, voor jonge dieren is het helemaal een helse toer. Mede door die veeleisende najaarstrek overleeft slechts één op de drie ooievaars het eerste jaar.

Rugzakje

Om te achterhalen hoe het volwassen en jonge vogels tijdens de reis vergaat, volgden Shay Rotics en collega’s een aantal ooievaars die via het Midden Oosten van Duitsland naar Afrika vlogen. Ze gaven de vogels een rugzakje mee met een gps-logger en een versnellingsmeter. Zo konden ze de locatie en de snelheid van de dieren bijhouden; ze konden bovendien uit de gegevens afleiden wanneer ze vlogen, hoe ze vlogen en wanneer ze op de grond waren.

Ooievaars trekken in groepen waar zowel jonge als volwassen vogels deel van uitmaken. Uit de resultaten blijkt dat de jonge ooievaars problemen met vliegen hebben. Volwassen vogels maken zoveel mogelijk gebruik van warme opstijgende lucht (thermiek): ze laten zich optillen en leggen grote afstanden zwevend af. Jonge vogels zijn daar nog niet zo handig in en slaan veel meer hun vleugels om hoogte te winnen en vooruit te komen. Dat kost extra energie.

Hopeloos

Ze zouden langere eet- en rustpauzes moeten nemen dan volwassen dieren om hun energievoorraad aan te vullen. Maar dat doen ze niet. In plaats daarvan proberen ze uit alle macht om bij hun reisgezelschap te blijven. Daar hebben ze een goede reden voor: ze kunnen zelf de weg niet vinden.
Zo put de energieverslindende tocht de jonge ooievaars uit. Ze vliegen langzamer en na een dag of vijf blijven ze hopeloos achter. Sommige dieren overleven het niet. Andere moeten de groep laten gaan en proberen aansluiting te vinden bij een volgende groep.
Al met al zijn jonge ooievaars langer onderweg. Maar ze vertrekken vroeg in het najaar, zodat ze extra tijd hebben.

Gaandeweg verbeteren de jonge ooievaars hun vliegtechniek, zagen de onderzoekers ook, en als ze eenmaal in Afrika zijn, vliegen ze net zo goed als de volwassen dieren. Maar veel jonge vogels zijn voor die tijd dus al afgevallen. Het is een harde leerschool.

Willy van Strien

Foto: Ooievaars in zweefvlucht tijdens de najaarstrek. Henrike Mühlichen (Wikimedia Commons)

Bron:
Rotics, S., M. Kaatz, Y.S. Resheff, S. Feldman Turjeman, D. Zurell, N. Sapir, U. Eggers, A. Flack, W. Fiedler, F. Jeltsch, M. Wikelski & R. Nathan, 2016. The challenges of the first migration: movement and behavior of juvenile versus adult white storks with insights regarding juvenile mortality. Journal of Animal Ecology, 19 mei online. Doi: 10.1111/1365-2656.12525

Dinovlucht

Vogels vliegen dankzij eigenschappen van hun voorouders

Toen de vogels verschenen, hadden ze al alle eigenschappen die nodig zijn om te vliegen, stellen Mark Puttick en collega’s: een erfenis van de dinosauriërs waar ze van afstammen.

Vogels zijn onmiskenbaar. Ze zijn warmbloedig en bedekt met veren, hebben holle botten, lopen of hippen op de achterpoten en hebben vleugels in plaats van voorpoten, oftewel hun voorpoten zijn vleugels. Dankzij deze eigenschappen en nog een aantal anatomische kenmerken kunnen ze vliegen.
Die typische vogeleigenschappen zijn ouder dan de vogels zelf. De dinosauriërs waarvan de vogels afstammen hadden ze namelijk ook al. Veel dino’s die nauw aan vogels verwant zijn maakten waarschijnlijk glijvluchten, schrijven Mark Puttick en collega’s.

Hoewel de evolutionaire geschiedenis van vogels nog niet tot in alle details duidelijk is, zijn biologen het er wel over eens dat ze afstammen van een groep dinosauriërs. Ze behoren tot de Paraves (sommige wetenschappers spreken van Eumaniraptora), een groep die zo’n 160 miljoen jaar geleden ontstond. Ook de dinofamilies Dromaeosauridae en Troodontidae zijn Paraves (sommige dinokenners noemen die twee families samen Deinonychosauria).

Draagkracht

We weten al langer dat de vroege Paraves warmbloedig waren, goed in de veren zaten om warm te blijven en grote slagpennen hadden aan de voorpoten; hun botten waren hol; Paraves liepen op de achterpoten en hadden nog wat kenmerken met moderne vogels gemeen. Ook de groep waar de Paraves van afstammen, de Coelurosauria, had deze kenmerken al grotendeels.

Toen de vogels ontstonden, kregen ze dus al heel wat eigenschappen mee die ze nodig zouden hebben om te vliegen.
Maar alleen kleine dieren kunnen daadwerkelijk de lucht in; er is een bovengrens aan het gewicht van een vlieger. De vleugels moeten bovendien groot genoeg zijn om voldoende draagkracht te leveren. En inderdaad: vogels zijn klein vergeleken met dinosauriërs en hebben in verhouding lange voorpoten. De vraag was wanneer deze laatste veranderingen plaatsvonden die het vliegen mogelijk maakten: pas bij de vogels zelf of ook al bij hun voorouders.

Goed formaat

Mark Puttick en collega’s deden een vergelijkend onderzoek aan fossielen van een groot aantal soorten, en concludeerden dat het bij de voorouders was. Vlak voordat de Paraves zouden ontstaan werden hun voorouders in hoog tempo kleiner. De voorpoten gingen daar niet in mee en werden dus in verhouding groter.
De vroege Paraves waren dan ook kleine, langarmige dieren en de soorten die van hen afstammen waren dat ook. De vogels hadden van meet af aan een formaat waarmee vliegen mogelijk was.

Glijvluchten

Maar dat gold net zo goed voor dinosoorten van de families Dromaeosauridae en Troodontidae. Zouden die dan ook hebben kunnen vliegen? Veel van die dino’s konden dat inderdaad, denkt Puttick. Althans: ze konden glijvluchten maken. Dat was al bekend van Microraptor, een lid van de familie Dromaeosauridae; hij had vleugels aan voor- en achterpoten.
De vraag is of je de Dromaeosauridae en Troodontidae misschien ook vogels zou moeten noemen. Op die vraag gaat Puttick niet in.

Op de tak vogels (Aves) die van de Paraves afsplitste verscheen de bekende Archaeopteryx als eerste, gevolgd door verschillende andere oervogels. Moderne vogels die het vliegen perfectioneerden kwamen zo’n 100 miljoen jaar geleden op.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: ooievaar. Maarten Visser (Wikimedia Commons)
Klein: Microraptor, een aan vogels verwante dinosauriër. Matt Martyniuk (Wikipedia)

Bronnen:
Puttick, M.N., G.H. Thomas & M.J. Benton, 2014. High rates of evolution preceded the origin of birds. Evolution, 23 februari online. Doi: 10.1111/evo.12363
Dyke, G., R. de Kat, C. Palmer, J. van der Kindere, D. Naish & B. Ganapathisubramani, 2013. Aerodynamic performance of the feathered dinosaur Microraptor and the evolution of feathered flight. Nature Communications 4: 2489. Doi: 10.1038/ncomms3489
Turner, A.H., P.J. Makovicky & M.A. Norell, 2012. A review of Dromaeosaurid systematics and Paravian phylogeny. Bulletin of the American Museum of Natural History 371: 1-206. Doi: 10.1206/748.1

Het broed als reddingsboei

Mierenvlot drijft op larven en poppen

Als een nest van de mier Formica selysi onder water komt te staan, ontsnappen de dieren door van zichzelf een vlot te maken en weg te drijven. Het broed nemen ze mee. Het avontuur loopt vaak goed af, mede dankzij de aanwezigheid van larven en poppen, ontdekten Jessica Purcell en collega’s.

De mier Formica selysi leeft in de Alpen en de Pyreneeën en bouwt zijn nesten langs rivieren. In voorjaar en zomer willen die nog wel eens overstromen. De mieren van een ondergelopen nest bouwen dan van zichzelf een levend vlot door elkaar met poten en kaken vast te pakken. Zo blijft de kolonie bij elkaar totdat ze op een nieuwe plek stuiten. Ook de jonge generatie overleeft, want het broed – eitjes, larven en poppen – gaat mee.
Het mierenvlot dobbert op het water totdat het vaste grond raakt en de mieren weer op het land kunnen klimmen.

De mieren zullen hun kostbaarste en kwetsbaarste bezit – de koninginnen en het broed – een veilige plek geven op zo’n vlot, veronderstelden Jessica Purcell en collega’s. In het lab keek Purcell of dat zo was. Ze zette groepen mieren met koninginnen, larven en poppen op een platform, zette dat langzaam onder water en filmde de mierenvlotten die ontstonden van onder en van boven.

Broed onderop

Drijvende mierenvlotten bestaan uit drie of vier lagen van werksters. De koninginnen (bij deze mierensoort zijn er meerdere per nest) krijgen inderdaad een veilige plek in het centrum, waar ze aan alle kanten door werksters zijn omgeven.

Maar alle larven en de poppen komen onderop, zagen de onderzoekers tot hun verbazing. Het broed drijft direct op het water, de werksters die het broed in hun kaken houden zitten er op.

Werksters droog

Toch is dat de beste plek voor de larven en poppen, bleek uit nader onderzoek. Ze hebben namelijk een beter drijfvermogen dan volwassen mieren. De larven en poppen aan de onderkant van het vlot houden het hele zaakje drijvend.
Bovendien hebben de larven en poppen niet onder het avontuur te lijden. Al drijven ze uren op het water, dan nog hebben ze later een even grote kans om zich te ontwikkelen tot volwassen mieren als larven en poppen die geen watersnood meemaken.

Volwassen mieren overleven een paar uur op het water ook wel, maar als nat geworden werksters weer droge grond bereiken moeten ze eerst herstellen voordat ze in actie kunnen komen. Dat komt slecht uit omdat er juist dan veel werk te doen is: koninginnen en broed moeten snel het land op gedragen worden. Hoe meer werksters meteen kunnen helpen, hoe beter het is. Op een drijvende laag van larven en poppen blijven nagenoeg alle werksters droog, zodat ze na aankomst snel aan de slag kunnen.

Er zijn andere miersoorten die zulke vlotten bouwen als hun nest onder water komt te staan, waaronder de Zuid-Amerikaanse rode vuurmier, Solenopsis invicta.

Willy van Strien

Foto: Werksters van Formica selysi maken een vlot; Dumas Galvez

Een filmpje over het vlot van de rode vuurmier. En nog een dobberend vlot van de rode vuurmier op film.

Bronnen:
Purcell, J., A. Avril, G. Jaffuel, S. Bates, M. Chapuisat, 2014. Ant brood function as life preservers during floods. PLoS ONE 9(2): e89211, 19 februari . Doi: 10.1371/journal.pone.0089211
Adams, B.J., L.M. Hooper-Bùi, R.M. Strecker & D.M. O’Brien, 2011. Raft formation by the red imported fire ant, Solenopsis invicta. Journal of Insect Science 11: 171.
Mlot, N.J., C.A. Tovey & D.L. Hu, 2011. Fire ants self-assemble into waterproof rafts to survive floods. PNAS 108: 7669-7673. Doi: 10.1073/pnas.1016658108

Slang maakt glijvlucht

Paradijsslang verandert in een beweeglijke vleugel

Een paradijsslang vervormt zich om te kunnen vliegen, schrijven Daniel Holden, Jake Socha en collega’s. Hij maakt van zichzelf een flexibele vleugel.

Hij heeft geen vleugels, en ook geen huidplooien of vliezen die hem kunnen dragen. Niets. En toch kan de paradijsslang vliegen, althans: hij kan een indrukwekkende glijvlucht uitvoeren. Hoe doet hij dat, wilden Daniel Holden, Jake Socha en collega’s weten.


De paradijsslang leeft in Zuidoost-Azië, net als een handvol andere soorten ‘vliegende slangen’ die aan hem verwant zijn. Hij begint een vlucht meestal met een sprong vanaf een boomtak. Dan laat hij zich een stuk omlaag vallen voordat hij overgaat op een langzaam dalende glijvlucht. Die duurt een paar seconden; met een snelheid van 10 meter per seconde legt een vliegende paradijsslang rustig 20 meter af. Hij kan in de lucht van richting veranderen en landt netjes op de grond of in de vegetatie, zonder ongelukken.

Afgeplat

Wat opvalt is dat de slang tijdens zijn vlucht de vorm van zijn lichaam verandert door zijn ribben (slangen hebben tientallen paren ribben tussen kop en staart) naar voren en naar boven te draaien. Hij heeft dan geen cilindervorm meer: op dwarsdoorsnede is hij niet rond, maar breed en hol van onderen en bol van boven.
De onderzoekers maakten een kunststof staaf naar het model van zo’n afgeplatte slang, lieten die zakken in een watertunnel loodrecht op de stroomrichting en keken hoe de staaf de waterstroom vervormde. De stroming van water is vergelijkbaar met die van lucht.
De afgeplatte vorm bleek goede ‘aerodynamische’ eigenschappen te hebben, oftewel: hij levert genoeg draagkracht en niet te veel weerstand voor een glijvlucht.

Veranderlijke S

Als de paradijsslang vliegt, houdt hij zijn lijf in een S-vorm, meestal met drie of vier bochten. Grote delen van het dier staan dan loodrecht op de vliegrichting en die delen leveren de draagkracht.

Daarmee is de vliegende paradijsslang nog niet helemaal begrepen. Want er valt nog iets op. Terwijl de slang door de lucht zeilt, maakt hij ook zijwaartse golfbewegingen die vanaf de kop naar achteren lopen, zodat de S-vorm steeds verandert. Bovendien zwaait hij op een complexe manier met zijn achterlijf. Ongetwijfeld is dat van belang voor zijn vliegprestatie, maar het is nog de vraag hoe. Dat willen de onderzoekers nu gaan uitvogelen.

Willy van Strien

Foto’s: Jake Socha

Filmpje van vliegende paradijsslang
Hoe komt de vliegende paradijsslang aan draagkracht? De onderzoekers leggen het uit op video (in het Engels).

Bronnen:
Holden, D., J.J. Socha, N.D. Cardwell & P.P. Vlachos, 2014. Aerodynamics of the flying snake Chrysopelea paradisi: how a bluff body cross-sectional shape contributes to gliding performance. The Journal of Experimental Biology 217: 382-394. Doi: 10.1242/jeb.090902
Socha, J.J., 2011. Gliding flight in Chrysopelea: turning a snake into a wing. Integrative and Comparative Biology, 51:  969-982. Doi: 10.1093/icb/icr092

Desnoods een klauterpartij

Keizerspinguïns zoeken het hogerop als zee-ijs tegenvalt

Wat onbeholpen schuifelen de keizerspinguïns over de bevroren zee rond Antarctica, het continent aan de Zuidpool. Het idee was dat de pinguïns nooit op het hooggelegen vaste ijs kunnen komen. Maar ze kunnen het wél, blijkt uit waarnemingen van Peter Fretwell en collega’s.

Keizerspinguïns broeden in de gure Zuidpoolwinter. Dan bevriest de zee rond Antarctica tot een enorme vlakte waarop de vogels hun broedkolonies vestigen. In maart en april (als het najaar op het zuidelijk halfrond begint) maken ze een kilometerslange tocht over het zee-ijs om een goede plaats te bereiken. Ze vormen paren en in mei of begin juni leggen de vrouwtjes een ei.

Terwijl de mannetjes dat uitbroeden gaan de vrouwtjes naar zee om voedsel te zoeken. Pas twee maanden later komen ze terug met een voorraadje vis in hun maag voor de kleintjes. Die zijn dan meestal net uitgekomen en hongerig – net als hun vaders die al die tijd hebben moeten vasten. De mannetjes vertrekken om te eten, en daarna wisselen man en vrouw elkaar af.
Als de kuikens groter zijn, kunnen de ouders tegelijk weg en blijven de kuikens in de kolonie achter. Pas in december zijn de jongen volgroeid en gaan ze mee naar zee. Dan is het inmiddels bijna zomer en is het zee-ijs op grote schaal aan het afkalven.

Stevig zee-ijs

De pinguïnkolonies zijn aangewezen op een goed stuk zee-ijs om succesvol te kunnen broeden. In april, als de vogels beginnen aan hun broedseizoen, moet er al ijs zijn waarop ze terecht kunnen. Het ijs moet dik en stevig worden en een flink stuk van het niet-bevroren zeewater verwijderd zijn, zodat het in stand blijft tot de jongen naar zee gaan.
In sommige jaren is zulk vroeg en stevig zee-ijs er op sommige plaatsen niet. De steile, hoge muren van de vaste ijskap verderop lijken een niet te nemen barrière. Men was er daarom van overtuigd dat de keizerspinguïns het broeden dan een jaar moeten overslaan.

Klimmen

Maar Peter Fretwell en collega’s zagen tot hun verbazing op satellietbeelden en luchtfoto’s dat keizerspinguïns in zulke jaren wel bovenop de vaste ijskap weten te komen. Ook al moeten ze daarvoor tientallen meters klimmen. De beelden lieten loopsporen zien in inhammen in het ijs. Via zulke inhammen hobbelen de dieren kennelijk omhoog. Het moet een pittige tocht voor ze zijn en boven is de kou nog ijziger dan op de bevroren zee. Geen fijne plek, maar het biedt een uitkomst als er weinig zee-ijs is.

De onderzoekers weten niet of de keizerspinguïns pas de laatste jaren nieuwe broedplekken zijn gaan opzoeken nu er door klimaatverandering soms minder zee-ijs is. Het kan ook zijn dat ze ook vroeger al de ijskap opklauterden als dat nodig was, maar dat niemand dat ooit had opgemerkt.

Willy van Strien

Foto: Dbush (Wikimedia Commons)

Bron:
Fretwell, P.T., P.N. Trathan, B. Wienecke & G.L. Kooyman, 2014. Emperor penguins breeding on iceshelves. PLoS ONE 9(1): e85285, 8 januari online. Doi: 10.1371/journal.pone.0085285

« Oudere berichten

© 2024 Het was zo eenvoudig begonnen

Thema gemaakt door Anders NorenBoven ↑