Seasonal timing in a changing climate. The physiological basis of phenotypic plasticity and its evolutionary potential

Promotie: mw. S.V. Schaper, 11.00 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: Seasonal timing in a changing climate. The physiological basis of phenotypic plasticity and its evolutionary potential

Promotor(s): prof.dr. M.E. Visser

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

Eileg koolmees bij temperatuurstijging is genetisch bepaald

Sonja Schaper onderzocht de rol van de buitentemperatuur bij de timing van het leggen van eieren door de koolmees. De vraag hoe soorten zich aanpassen aan een veranderende omgeving staat centraal in de ecologie en de evolutiebiologie. Levensfasen die veel energie kosten, zoals voortplanting, moeten worden gesynchroniseerd met gunstige omgevingsfactoren om fitness te maximaliseren. Aangezien het optimale tijdstip van deze gebeurtenissen varieert van jaar tot jaar, zijn organismen in staat om de timing van voorplanting af te stemmen op hun omgeving.

Door klimaatverandering zijn de voorjaarstemperaturen in Midden-Europa gestegen. Als gevolg daarvan lopen de bomen eerder uit en ontwikkelen de rupsen die de jonge bladeren eten zich aanzienlijk vroeger. De periode waarin koolmezen hun eieren leggen is ook vervroegd, maar niet voldoende om deze veranderingen bij te houden. Deze wanverhouding in de timing tussen het grootbrengen van de jongen en de voedselpiek verlaagt de fitness, wat leidt tot een selectie van vogels die eerder eieren leggen.

Schaper onderzocht de mechanismen die ten grondslag liggen aan de timing van voortplanting in koolmezen met een focus op het gebruik van temperatuursignalen. Zij hield daartoe broedende koolmeespaartjes in geklimatiseerde volières onder verschillende temperatuurscenario’s. Onder gecontroleerde omstandigheden blijkt niet de gemiddelde temperatuur het meest relevante signaal te zijn die de start van de eileg bepaalt, maar veeleer het patroon van temperatuurstijging. Door genetisch verwante vrouwtjes te gebruiken wist Schaper gelijkenissen in families aan te tonen in de start en het eind van de eilegperiode als reactie op temperatuursignalen. Hiermee toont zij een genetische basis aan in de timing. Bepaalde fasen in de levenscyclus van vogels zijn dus in zekere mate afgestemd op het seizoensgebonden milieu, door middel van temperatuursignalen. Terwijl de start van de eileg lijkt te worden bepaald door de patronen van temperatuurverandering, blijkt dit niet het geval te zijn voor de onderliggende reproductieve fysiologie of het begin van de rui in de nazomer. Schapers onderzoek geeft een helderder beeld van hoe erfelijke variatie in de fysiologische mechanismen waarop de seizoenstiming is gebaseerd, het mogelijk maken zich aan te passen aan een veranderend klimaat.

Sonja Schaper (Duitsland, 1980) studeerde biologie aan de universiteit van Bremen, Zij promoveert bij de Rijksuniversiteit Groningen op onderzoek dat zij uitvoerde bij het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW) dat het tevens financierde.