Over zand en zee

Distelvlinder pendelt tussen Europa en tropisch Afrika

Distelvlinder is een lange-afstandstrekker

Sinds twee jaar is bekend dat distelvlinders in het najaar naar het zuiden vliegen en de tropische savannen van Afrika bereiken. Nu bewijzen Gerard Talavera en collega’s dat hun nakomelingen in het voorjaar de omgekeerde route afleggen.

De meeste Europese insecten maken ’s winters een rustperiode door. Zo niet de distelvlinders, die ’s zomers vrijwel overal in Europa te vinden zijn. Als het najaar aanbreekt, vertrekken ze. Op grote hoogte en profiterend van de meewind vliegen ze over Europa, inclusief berggebieden; ze steken de Middellandse Zee over en vervolgens de Sahara, extreem hoge en lage temperaturen trotserend. Een individuele vlinder kan wel vierduizend kilometer binnen een week afleggen: een ongelooflijke prestatie voor zo’n fragiel ogend beestje.
Uiteindelijk komen de vlinders massaal aan in de savannen van tropisch Afrika ten zuiden van de Sahel, zo lieten Gerard Talavera en collega’s twee jaar geleden zien. Daar loopt dan net het regenseizoen ten einde en de vegetatie is uitbundig. De vlinders leggen eitjes en de rupsen eten zich vol op jonge groene plantenbladeren. Er verschijnt een nieuwe generatie terwijl het in Europa winter is.

Cyclus

Maar hoe het verder gaat met de nakomelingen van de herfstmigranten, was onduidelijk. Als de droge tijd begint, verdorren de savannen en wordt het gebied snel onleefbaar voor de distelvlinders. Ze verdwijnen, maar de vraag was: waar blijven ze? Misschien kozen de vlinders die tot diep in tropisch Afrika trokken een doodlopend pad en sterven ze daar uit. Misschien trekken ze verder naar het zuiden om frisse groene planten te vinden. Of misschien steken ze nogmaals zand en zee over om terug te keren naar Europa, waar ze in het voorjaar weer verschijnen.

Talavera en collega’s vermoedden het laatste. De populatie distelvlinders zou dan jaarlijks op en neer trekken om beurtelings te profiteren van de Europese zomer en de groene periode ten zuiden van de Sahara. Zo’n cyclus zou minstens zes vlindergeneraties beslaan. Bewezen was het nog niet.

Maar nu hebben de onderzoekers kunnen aantonen dat distelvlinders inderdaad vanuit de Afrikaanse savannen noordwaarts trekken. Aan de chemische samenstelling van de vleugels van een vlinder is te zien waar hij als rups is opgegroeid. Vlinders die in het vroege voorjaar rondom de Middellandse Zee opduiken, hebben zich in tropisch Afrika ontwikkeld, bleek uit zo’n chemische analyse. En ze zijn op weg naar het noorden.

Vliegvermogen

De distelvlinder doet dus niet onder voor de monarchvlinder, een bekende lange-afstandstrekker van Noord-Amerika. Integendeel: de distelvlinder legt per cyclus tot zo’n twaalfduizend kilometer af, de monarch ‘slechts’ tienduizend.
De monarchvlinders hebben een andere vleugeltekening, maar wel met dezelfde kleuren: voornamelijk zwart en oranje. Voor hen geldt: hoe meer zwart op de vleugels en hoe dieper de oranje kleur, hoe beter het vliegvermogen. Wie weet gaat dat ook op voor de distelvlinders. Dat is een mooie vraag voor verder onderzoek.

Willy van Strien

Foto: Distelvlinder, Vanessa cardui. Fritz Geller-Grimm (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 2.5)

De onderzoekers maakten een filmpje over de distelvlinder: Vanessa’s reis

Zie ook: de trek van monarchvlinders

Bronnen:
Talavera, G., C. Bataille, D. Benyamini, M. Gascoigne-Pees & R. Vila, 2018. Round-trip across the Sahara: Afrotropical Painted Lady butterflies recolonize the Mediterranean in early spring. Biology Letters 14: 20180274. Doi: 10.1098/rsbl.2018.0274
Talavera, G. & R. Vila, 2016. Discovery of mass migration and breeding of the painted lady butterfly Vanessa cardui in the Sub-Sahara: the Europe–Africa migration revisited. Biological Journal of the Linnean Society 120: 274-285. Doi: 10.1111/bij.12873
Stefanescu, C., D.X. Soto, G. Talavera, R. Vila & K.A. Hobson, 2016. Long-distance autumn migration across the Sahara by painted lady butterflies: exploiting resource pulses in the tropical savannah. Biology Letters 12: 20160561. Doi: 10.1098/rsbl.2016.0561

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.
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.
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

Weg van die kou

Meeste trekvogels ontvluchten de barre winter

Zijn Amerikaanse trekvogels van oorsprong zuidelijke soorten die in het rustige noorden gingen broeden, of noordelijke vogels die hun overwinteringsgebied verlegden naar het warmere zuiden? Het antwoord dat Benjamin Winger en collega’s geven gaat in tegen de meest populaire opvatting.

Er zijn nogal wat soorten vogels die tweemaal per jaar een indrukwekkende tocht ondernemen. Ze vliegen van de streek waar ze ’s zomers broeden naar hun overwinteringsgebied en terug.
Die neiging zit er bij vogels, evolutionair gezien, van oudsher al ingebakken, maar is niet dwingend: er zijn vogels die trekken, maar ook vogels die honkvast zijn. Veel trekvogels stammen af van een standvogel, een vogel die het hele jaar op dezelfde plaats leeft; omgekeerd stammen veel blijvers af van een trekker.

Waar ligt de oorsprong van trekvogels die afstammen van standvogels? Leefden hun niet-trekkende voorouders jaarrond in een warm klimaat? En hebben zij op een goed moment de gewoonte ontwikkeld om in het voorjaar hun concurrenten te verlaten om te gaan broeden in een gematigde of koele streek, waar ’s zomers volop voedsel is en de dagen lang zijn? Of zaten ze oorspronkelijk juist in een gematigde streek en zijn ze in de subtropen of tropen gaan overwinteren om de kou en honger van de winter te ontvluchten?
De eerste mogelijkheid – dat migranten hun broedgebied verlegden ten opzichte van (sub)tropische voorouders – sprak biologen het meest aan. Want de tropen tellen veel meer soorten vogels dan de gematigde streken, dus dan lijkt het logisch dat trekvogels van oorsprong tropische vogels zijn die ’s zomers de drukte zijn gaan ontlopen.
Toch ligt het anders, melden Benjamin Winger en collega’s. In elk geval voor Amerikaanse trekkers. De meeste van hen hebben niet hun broedgebied, maar hun overwinteringsgebied verschoven; ze stammen af van soorten uit gematigd of koel Noord-Amerika.

De onderzoekers kwamen daar achter door uit te gaan van de evolutiestamboom van een grote groep zangvogels, bestaande uit onder meer Amerikaanse zangers, mussen, gorzen, troepialen, kardinalen en tangaren. Hun gezamenlijke voorouder kwam ooit Noord-Amerika binnen via de toenmalige Beringlandbrug tussen Siberië en Alaska. Bij elkaar zijn er nu ruim 800 soorten die van die pionier afstammen.
De onderzoekers onderscheidden standvogels uit Noord-Amerika (dat zijn er maar een paar), standvogels uit Midden- en Zuid-Amerika (dat zijn de meeste) en trekkers (120 soorten), en gaven die indeling aan op de stamboom. Het klinkt eenvoudig, maar het vereiste een pittige computerklus.
Het resultaat is een duidelijke patroon. Er zijn trekkers die afstammen van Noord-Amerikaanse standvogels, en er zijn trekkers die afstammen van Midden- en Zuid-Amerikaanse blijvers. Maar die eerste groep is veel groter – tegen de oude gedachte in.

De Amerikaanse zangers en troepialen vormen een goed voorbeeld. Ze vormen een grote groep soorten die afstammen van een Noord-Amerikaanse standvogel die, lang geleden, zijn overwinteringsgebied verlegde naar het warme zuiden en de uitputtende en riskante tocht op de koop toe nam.
De zangers en troepialen die van die vroege migrant afstammen zijn niet allemaal trekkers gebleven. Veel soorten vertoeven jaarrond in Midden- en Zuid-Amerika. Kennelijk gaf een deel van de migranten hun reis op om het hele jaar in de warme tropen te blijven. Dat is één van de redenen, denkt Winger, dat de tropen zo rijk aan soorten zijn. Van die tropische soorten heeft een klein aantal later het broedgebied naar het noorden verlegd; deze vogels gingen weer trekken.
Al met al een dynamisch plaatje. Het laat zien dat vogels, op evolutionaire schaal bekeken, vrij gemakkelijk kunnen overgaan tot trekgedrag, of daar weer van afstappen.

Zouden ook vogels die trekken tussen Europa en Afrika voornamelijk afstammen van noordelijke soorten die de winter ontvluchtten? Ik ben benieuwd. Het zou leuk zijn als iemand dat eens uitzocht.

Willy van Strien

Foto: Blauwvleugelzanger, Vermivora cyanoptera, een Amerikaanse trekvogel. Wolfgang Wander, Wwcsig (Wikimedia Commons)

Bron:
Winger, B.M., F.K. Barker & R.H. Ree, 2014. Temperate origins of long-distance seasonal migration in New World songbirds. PNAS 111: 12115-12120. Doi: 10.1073/pnas.1405000111

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