Effecten verzuring en vermesting in bossen: achteruitgang sperwer tot (in) de bodem uitgezocht Of: Honger door slechte voedselkwaliteit Arnold van den Burg Stichting BioSFeer BSF
Honger = gebrek aan voedingstoffen Meestal geassocieerd met macro-nutrienten, zoals eiwitten, koolhydraten of vetten Er kunnen echter ook tekorten van micro-nutrienten optreden, zoals mineralen, vitaminen en bepaalde aminozuren Deze presentatie: 1) Micro-nutrient tekorten bij Sperwers, aard en effecten 2) De bron van micro-nutrient tekorten bij de Sperwer: situatie in planten, rupsen en zangvogels 3) Milieuvariabelen en bodemchemie als bron van micro-nutrient tekorten in planten 4) Oplossingsrichtingen
1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 3 km Broedpaar/Breeding pair Nest zonder broedsel/nest without eggs Bezet, geen nest/pair present, no nest
Populatietrends Sperwers 350 300 stuwwalbos stuifzandbos 250 Po p u latiein d ex 200 150 100 50 0 1990 1995 2000 2005 2010 Tijd (jaren)
16 12 8 4 0 2 6 10 14 18 22 26 30 Leeftijd Percentage sterfte
Aminozuren = bouwstenen van eiwitten 20 veel voorkomende losse aminozuren 10 essentieel = nodig in het dieet Tijdens vertering worden eiwitten tot aminozuren afgebroken Eiwitten geven structuur aan cellen en zijn de werkpaarden van de cel (bijv. enzymen).
Problemen met aminozuren blijken uit borstspierdata en metingen aminozuren in eieren Kans chance op niet-uitkomen of egg failure eieren 0.50 0.20 y = -0.3448x + 0.1197 R 2 = 0.3912-1 -0.5 0 0.5 1-0.10 PC1 (investering aminozuren)
Trend borstspier Sperwers
18 16 Trend borstspier Sperwers Breast muscle condition (mm) Conditie borstspier (mm) 14 12 10 8 6 4 2 after laying averages before laying 0 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 Year Jaar
Sperwers hebben een dieet dat grotendeels uit eiwitten bestaat, die op hun beurt vooral uit aminozuren bestaan. Is het dan niet gek dat sperwers moeite hebben met de aminozuurvoorziening van hun eieren? De aminozuren die sperwers zelf niet kunnen maken, worden wel door planten (en sommige bacteriën) gemaakt en moeten een weg door de voedselketen afleggen om bij sperwers uit te komen. Zijn er problemen bij de productie en/of volgende stappen in de voedselketen?
Bostypen Heide- en stuifzandbebossingen: bijv. Noord- en Zuid-Ginkel Stuwwalbos: bijv. Edese Bos, Kernhem, Bennekomse Bos
Aminozuren in eiken van stuwwal- en stuifzandbos 12 10 8 6 4 2 0 N = 10 Ginkel Ginkel Kernhem Am.eik Zom.eik Zom.Eik tryptophan valine threonine serine methionine lysine leucine isoleucine glycine glutamic acid cystine aspartic acid arginine alanine Lagere aminozuurproductie in stuifzandbos, maar is het ook TE laag?
Fractie overleving van pre-pop tot pop 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 Overleving wintervlinderrupsen op Zomereik Am. Eik 35 35 Bronplant rupsen Am. Eik 37 35 Zomereik 28 30 6 (2003) 11(2002) 11 (2002) Dagen in incubatie en jaar Stuifzandbos Stuwwalbos
Er is dus meer aan de hand dan alleen de aminozuurgehalten 25 Zomereik Kernhem aminozuren (%) 20 15 10 5 Amerikaanse eik Ginkel Zomereik Ginkel Kjeldahl-conversion npn 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 N (%) Er hoopt zich non-protein stikstof op, wat veel andere effecten in de voedselketen kan verklaren
Vitamine B2 (in plant): C uit fotosynthese naar aminozuur opbouw B2 (ug/g) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 4 5 6 7 8 Maand B2 (ug/g) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Bennekom Ginkel 4 5 6 7 8 Maand Bennekom Ginkel
Accumulatie vitamine B2 in rupsen verloopt minder goed in stuifzandbossen 70 B2 (ug/g) 10 1 Bennekom Ginkel 0.1 4 5 6 7 8 Maand Month Accumulatie B- vitaminen met behulp van dragereiwitten
In stuwwalbossen: Optreden rupsenplagen nachtvlinders: Vanaf begin jaren 1980 komen plagen veel vaker voor. 200 Kleine wintervlinder Plaagincidentie 150 100 50 Grote wintervlinder Groene eikenbladroller 0 1946 1956 1966 1976 1986 1996 2006 Jaar Bron: Landelijke dataset insectenplagen, Leen Moraal/Alterra.
Accumulatie vitamine B2 in zangvogels verloopt minder goed in stuifzandbossen 0.20 Frequentie 0.16 0.12 0.08 0.04 0.00 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Gehalte vitamine B2 in ei Pied Flycatcher Bonte Vliegenvanger Great Koolmees Tit
Accumulatie vitamine B2 in zangvogels verloopt minder goed in stuifzandbossen B2 concentratie 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Interval tussen nestbouw en leg (dag)
Sperwers hebben problemen voldoende eiwitten te maken voor de eiproductie Eikenbomen hebben problemen met hun aminozuursynthese Rupsenpopulaties ontwikkelen slecht op bomen met verstoorde aminozuursynthese (sterfte pre-popfase) Rupsen hebben verlaagde vitamine B2 accumulatie op bomen met een verstoorde aminozuursynthese, terwijl de vitamine B2 beschikbaarheid hoger is (eiwit-gerelateerd) Zangvogels in bossen waar bomen een verstoorde aminozuursynthese hebben moeite met vitamine B2 investeringen in hun eieren, onafhankelijk van de vitamine B2 beschikbaarheid (eiwitgerelateerd) Hoewel het mechanisme tussen de verschillende niveaus in de voedselketen nog niet duidelijk is, kunnen we wel onderzoeken welke milieuvariabelen van invloed zijn op de vraat van rupsen op eikenbomen.
Indicatoren voor weinig en veel rupsenvraat Zure omgeving met weinig bufferstoffen (mineralen), stikstof in de vorm van ammonium Veel mineralen, mangaan (nitraatreductie), stikstof in de vorm van nitraat PC2 weinig vraat 0.4 0.3 0.2 Fe Al NH4 S Mn Al 0.1 Fe S NH4-0.2 Mg Zn Zn Ca Mn 0 Zn -0.1 0 0.1 0.2 Mn NO3 0.3 P N NO3-0.1 Al Mg K NH4 Fe Ca N K 0.4 S NO3 Mg -0.2 K P N C Ca P -0.3 veel vraat -0.4 PC1 organische stof bodem 0-10 bodem 80-100
Milieuprobleem 1: nog altijd te hoge stikstofdepositie totaal NH x NO y Nordijk,2007
Milieuprobleem 2: Zure depositie uit het verleden en zuurbelasting van ammoniumdepositie
Rol van Mangaan: bij mangaan gebrek treedt NPNophoping op effecten verzuring en depositie zware metalen Volgens literatuur: optimum schade chlorofyl 70 60 vraat boven (%) 50 40 30 20 10 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Mn (umol/g) (blad)
Veranderingen in Mangaan over de tijd? Zware metalen-emissie sterk naar beneden in jaren 90, o.a. mangaan (maar hiervan geen data bij RIVM). Zorgt weggevallen mangaanbemesting voor meer NPN in interactie met (nog altijd) hoge N-depositie?
Wat nu?? Brongerichte maatregelen tegen stikstofdepositie (overmatige vraat op mineralenrijke bodems: weinig andere opties) Herstel mineralenbalans (bufferstatus) in de bodem op mineralenarme bodems Luisteren naar de bijdrage van Bart Nijssen na de pauze Effecten van NPN op voedselkwaliteit?
De ins en outs en het dankwoord nalezen in: http://dt.natuurkennis.nl/uploads/obn186_ DZ_Voedselkwaliteit_en_biodiversiteit_in_ droge_bossen_op_hoge_zandgronden.pdf.