We dachten het zo goed te weten: de achterliggende reden waarom vissoorten kleiner worden naarmate de watertemperatuur toeneemt. Recent onderzoek toont echter aan dat de leidende theorie op dit gebied niet waar is – en dus staan we ineens weer voor een groot mysterie.
Het fenomeen van krimpende vissoorten is inmiddels al vaak geobserveerd. Onderzoekers weten al lang dát het gebeurt en hebben er zelfs een naam voor bedacht: de Temperature Size Rule (TSR). Kortgezegd komt het erop neer dat vissen krimpen als het water dat hen omringt, opwarmt. “We weten dat klimaatverandering gaande is en onze oceanen en rivieren warmer worden,” aldus onderzoeker Joshua Lonthair. “En we weten dat veel dieren – niet alleen vissen – door die warmere temperaturen een steeds kleinere lichaamsomvang krijgen als volwassene. We hebben daar zelfs een naam voor: de Temperature Size Rule. Maar ondanks dat er al decennia onderzoek naar is gedaan, begrijpen we nog steeds niet waarom hun omvang afneemt als de temperatuur stijgt.”
Theorie
Maar onderzoekers hebben er wel theorieën over. En de leidende theorie staat bekend als de Gill Oxygen Limitation (GOL). Deze theorie beschrijft het idee dat de grootte van vissen wordt gelimiteerd door hoeveel zuurstof de kieuwen uit het water kunnen halen. Het is wetenschappers hierbij opgevallen dat warmer water ervoor kan zorgen dat biochemische processen in de vis zelf versnellen, waardoor deze dus meer zuurstof nodig heeft om te kunnen overleven. De kieuwen van een vis beslaan een beperkt oppervlak, wat uiteindelijk betekent dat vissen door hun versnelde biochemische processen maar een bepaalde omvang kunnen bereiken.
Theorie valt in het water
Maar het nieuwe onderzoek wijst nu uit dat de theorie geen hout snijdt. Onderzoekers hebben namelijk aangetoond dat de kieuwen van sommige vissoorten – ook in warmer water – meer dan genoeg zuurstof kunnen opnemen. Hierdoor valt het achterliggende idee van de GOL dus spreekwoordelijk in het water. Het onderzoek is gepubliceerd in het blad Journal of Experimental Biology.
Bronforellen
Het is niet makkelijk om een leidende theorie onderuit te halen – ook niet als wetenschapper. Het onderzoeksteam is dan ook zeer stapsgewijs te werk gegaan. Wetenschapper Lisa Komoroske vertelt hoe dat proces begon. “Het viel ons op dat veel voorgaande onderzoeken naar de GOL gebruik maakten van data die niet specifiek was geproduceerd voor het testen van de theorie: voorheen probeerden wetenschappers de GOL vaak te testen door data afkomstig van andere onderzoeken te hergebruiken. We hebben voor dit onderzoek dan ook een specifieke reeks langdurige experimenten ontworpen waarmee we voor het eerst de GOL empirisch konden testen.”
Onderzoek
Voor het onderzoek heeft het team gebruik gemaakt van bronforellen, oftewel Salvelinus fontinalis. De wetenschappers hadden voor het onderzoek twee aquaria ingericht. Het eerste aquarium had een temperatuur van 15 graden Celsius, het tweede aquarium had een watertemperatuur van 20 graden Celsius. Na een eerste weegsessie liet het onderzoeksteam een aantal jonge bronforellen los in elk aquarium. Vervolgens werden deze vissen goed in de gaten gehouden. Zo werden ze elke maand gewogen en werd het zuurstofgebruik van de vissen gemeten op specifieke momenten: de eerste meting was na twee weken, de tweede meting was na drie maanden en de derde en laatste meting was na zes maanden. Op deze manier konden de onderzoekers meer te weten komen over het metabolisme van de vissen. Tenslotte keken de wetenschappers ook goed naar de kieuwen, waarbij ze actief op zoek waren naar veranderingen in het oppervlak van de kieuw. Ook verzamelden ze monsters voor analyses in het lab.
Resultaten
Tijdens de analyse van de verkregen data werd een aantal zaken al snel duidelijk. Ten eerste waren de vissen in het warmere aquarium inderdaad een stuk kleiner, precies zoals de TSR voorschrijft. Echter bleek uit de analyse ook dat de viskieuwen van de bronforellen meer dan genoeg zuurstof op konden nemen. Niet alleen dat; ook blijkt dat de biochemische processen na zes maanden weer terugkeerden naar hun normale snelheid, waardoor de vissen dus geen extra zuurstof nodig hadden. Samen betekenen deze twee ontdekkingen dus dat de GOL niet klopt: ten eerste kunnen de kieuwen dus wél meer dan genoeg zuurstof opnemen, ten tweede zakt het zuurstofgebruik van biochemische processen na zes maanden waardoor de opname van extra zuurstof dus niet (meer) nodig is.
Voorspellingen
Het onderzoek is interessant, omdat wetenschappers door de verkregen resultaten wederom weer voor een raadsel staan. Mede-wetenschapper Joshua Lonthair legt uit wat de bevindingen precies betekenen: “Uit ons onderzoek blijkt dat de GOL-theorie niet kan verklaren waarom vissen kleiner worden in warm water. Dit heeft grote gevolgen voor het voorspellen van de impact van de klimaatverandering. Denk hierbij bijvoorbeeld aan de visvangst van toekomstige visserijen en het ecosysteem in het algemeen.” Momenteel hebben veel organisaties en wetenschappers voorspellingen gemaakt wat betreft de gevolgen van de klimaatverandering. Echter ging men er hierbij vanuit dat de GOL-theorie klopt, wat nu dus niet het geval blijkt te zijn.
Helaas heeft het team van Lonthair nog geen vervanger voor de GOL-theorie kunnen vinden tijdens het onderzoek. “We hebben vooralsnog geen idee waarom vissen in warmer water niet zo groot worden,” laat Lonthair weten. “Het zou goed kunnen dat het uiteindelijk een combinatie blijkt te zijn van verschillende factoren, waar zuurstof er één van is. Voor nu hebben we echt meer onderzoeken nodig waarbij wetenschappers van verschillende disciplines meer samenwerken. Dat is echt de meest succesvolle manier om te ontdekken hoe we ons het beste aan kunnen passen aan een wereld die langzaam aan het opwarmen is.”
