Nieuw rekenmodel voorspelt: grotere vissen hebben sneller ademnood

Grote vissen krijgen sneller ademnood in warm water dan kleinere soortgenoten, blijkt uit een nieuwe studie van onderzoekers van de Radboud Universiteit, McGill University en de University of Montana. Het opwarmen van de oceanen door klimaatverandering zal daardoor impact hebben op de energiehuishouding van vissen met gevolgen voor de populatieopbouw van deze dieren. De onderzoekers concluderen dit aan de hand van een nieuw model waarmee de invloed van activiteit, lichaamstemperatuur en -grootte op zuurstofverbruik beter uitgerekend kan worden. Ze publiceren erover in PNAS in de week van 30 november.

Nieuw rekenmodel voorspelt: grotere vissen hebben sneller ademnood

Zuurstof is essentieel voor dieren om energie te genereren waarmee ze kunnen groeien, voortplanten en overleven. Het verbruik ervan hangt samen met factoren zoals hun lichaamstemperatuur of –grootte. Kleine dieren verbruiken bijvoorbeeld relatief meer zuurstof dan grote dieren van dezelfde soort. Ook weten we dat vissen die leven in warme gebieden meer zuurstof nodig hebben dan vissen in koude gebieden.

Ingewikkelde wisselwerking

Biologen gebruiken kennis over het zuurstofverbruik om te voorspellen hoe dieren reageren op externe veranderingen, zoals klimaatopwarming. Trekken vissen als gevolg van opwarmende oceanen bijvoorbeeld naar koelere gebieden? Of stoppen ze eerder met groeien om te voorkomen dat ze ademnood krijgen, ook al heeft dat mogelijk grote gevolgen voor hun vruchtbaarheid - zoals Radboud-biologen beschreven in een recent overzichtsartikel?

Biologen worstelen met het samenspel van grootte, temperatuur en zuurstofopname om goede voorspellingen te doen. 'De reden hiervoor is dat de relaties op elkaar ingrijpen en dit maakt het erg ingewikkeld om te onderzoeken’, vertelt eerste auteur Juan Rubalcaba (McGill en Montana). ‘Als bijvoorbeeld door opwarming het zuurstofverbruik van vissen toeneemt, is er minder zuurstof in het water direct rondom hun kieuwen, wat er weer toe leidt dat de kieuwen nog moeilijker zuurstof opnemen. Vissen ventileren daarom hun kieuwen, maar de efficiëntie hiervan is afhankelijk van de watertemperatuur en lichaamsgrootte’.

Zuurstof toch beperkend

Om beter inzicht te krijgen in dit werkingsmechanisme, heeft het team van onderzoekers een nieuw rekenmodel geconstrueerd waarbij de rol van de zuurstofspanning direct rondom de kieuwen expliciet wordt gemodelleerd. Radboud-bioloog Wilco Verberk: ‘We hebben voorspellingen over de zuurstofopname uit ons nieuwe model vergeleken met metingen bij meer dan 200 soorten vissen. Dat paste naadloos op elkaar en we zagen dat een zuurstofbeperking eerder optreedt in grotere vissen, in warmer water en bij hoge activiteit.’

Rubalcaba: ‘Eerder gebruikte modellen keken vooral naar de zuurstofconsumptie van dieren óf in rust óf bij lage temperaturen, maar uit ons model blijkt dat zuurstof wel degelijk beperkend kan zijn als je alle drie de factoren tegelijkertijd meeneemt.’

Het nieuwe model heeft een grotere ecologische relevantie dan de oude modellen die alleen vissen in rust beschouwen. Verberk: ‘Het zoeken naar voedsel, groeien en voortplanten of het ontsnappen aan vijanden kost allemaal extra energie en dus zuurstof. Vooral de activiteit van grote individuen binnen een vissensoort zal door de opwarming van meren, oceanen en rivieren onder druk komen staan. Zij zullen dus minder goed bestand zijn tegen klimaatopwarming.’

Publicatie:

Oxygen limitation may affect the temperature and size dependence of metabolism in aquatic ectotherms

https://doi.org/10.1073/pnas.2003292117

Meer weten? Neem contact op met

  • Wilco Verberk, w.verberk [at] science.ru.nlclass="externLink"
  • Persvoorlichting & Wetenschapscommunicatie Radboud Universiteit, media [at] ru.nl, 024 361 6000

Aan deze website wordt nog gewerkt. Meer informatie: 'een nieuwe website'.