Blind date; Vertroebeling van Victoriameer verstoort soortvorming bij vissen

In het Victoriameer speelt zich een ecologische ramp af. Door massale algenbloei vertroebelt het water. Vrouwtjes van de haplochrominen, bontgekleurde vissen, herkennen hun mannetjes niet langer aan hun kleur. De voortplanting loopt in het honderd, de soortenrijkdom takelt af.

ZEVEN JAAR geleden maakte Ole Seehausen zijn eerste duik in het Afrikaanse Victoriameer. Meteen viel hem iets vreemds op. In helder water zag hij een bonte verscheidenheid aan haplochrominen, prachtig gekleurde vissen die behoren tot de familie der cichliden. De ene spiegelde diep blauw, de ander felrood. Sommige van de soorten zag Seehausen ook in troebel water rondzwemmen. Maar zij misten de opvallende diversiteit aan kleuren. Ze waren saai geelbruin. “Ik vroeg me af hoe dat verschil tot stand kwam. Hoe langer ik erover nadacht, hoe meer het idee van een ecologische ramp zich aan mij opdrong”, zegt Seehausen die als promovendus is verbonden aan het Instituut voor Ecologische en Evolutionaire Wetenschappen (IEEW) van de Rijksuniversiteit Leiden.

Inmiddels kent Ole Seehausen de reden van het kleurverschil: eutrofiëring. Gisteren publiceerde hij de resultaten van zijn onderzoek in Science. Het Victoriameer is de laatste decennia overvoerd met voedingsstoffen, zoals fosfaat en nitraat. Seehausen: “De heuvels rondom het meer zijn op veel plaatsen ontbost. Tijdens regenbuien spoelt de vruchtbare bodem weg, het meer in. En sommige van de grote industrieën in steden als Mwanza en Kampala lozen hun afval in het water. Op veel plaatsen krijg je een explosieve algenbloei. De algen worden niet weggevreten, omdat de algen-etende vissoorten inmiddels zijn uitgestorven. De algen vormen een dichte laag waar het licht amper doorheen kan dringen. Het water vertroebelt.”

Die vertroebeling heeft rampzalige gevolgen voor de haplochrominen. Vrouwtjes kunnen hun partner in het donkere water niet langer op kleur onderscheiden. Ze gaan zich in het wilde weg voortplanten. Een vrouwtje dat haar eitjes normaal alleen door blauwe mannetjes laat bevruchten, paart ineens ook met nauwverwante rood- of geelgekleurde soorten. Bij veel vissoorten zou dat geen levensvatbare jongen opleveren. Bij de haplochromine cichliden vaak wel omdat de soorten erg nauw aan elkaar verwant zijn, zo ontdekte Seehausen. “Soorten gaan zich vermengen. Hun totale aantal neemt af, in de kustgebieden met ongeveer 30 procent.”

EXPLOSIE

Met zijn onderzoek heeft Seehausen een tweede belangrijke oorzaak gevonden voor het massaal verdwijnen van haplochrominen uit het Victoriameer. De eerste oorzaak werd zo'n tien jaar geleden gevonden. De biologen van het IEEW deden toen al ruim een decennium onderzoek aan de haplochrominen in de grote Afrikaanse meren. Ze wisten dat zich in het Victoriameer een evolutionair wonder had afgespeeld. Ruim 12.000 jaar geleden was dat voor het laatst drooggevallen. Daarna keerden het water en het aquatische leven terug. Er ontstond een meer dat twee keer zo groot is als Nederland. De haplochrominen ondergingen een evolutionaire explosie. Uit één voorouder - die op nog onbekende wijze zijn weg naar het meer vond - ontwikkelden zich in ruim tienduizend jaar tijds ongeveer 500 verschillende soorten. Een enorm aantal. De haplochrominen staan niet voor niks bekend als het meest sprekende voorbeeld van explosieve evolutie onder de gewervelde dieren.

Elke soort kenmerkt zich door zijn aanpassingen. In diep water komen soorten voor die op haringen lijken, in scholen zwemmen en zich voeden met plankton. Andere, grotere soorten ontwikkelden een forse kop en stevige kaken. Ze voeden zich met kleinere haplochrominen. Op de bodem leven soorten die zich in leven houden met uitwerpselen en dode algen. In ondiep water, nabij de kust, ontwikkelden zich totaal andere ecologische typen. De ene eet slakken, de andere schraapt algen van rotsen of planten. En dan zijn er nog typen die in beide milieus voorkomen: insecten- en garnaleneters, soorten die zich voeden met de schubben van andere haplochrominen of soorten die de opgroeiende larven uit de mond van de moeder zuigen. Elk ecologisch type omhelst een groot aantal soorten waarvan de mannetjes subtiele verschillen vertonen in hun kleur.

Tijdens hun onderzoek zagen de Leidse onderzoekers steeds meer soorten verdwijnen. Oorzaak bleek de Nijlbaars (Lates niloticus). De koloniale regeringen van Uganda en Kenia hadden deze forse baars uitgezet om de visserij te bevorderen. In de jaren tachtig vermeerdere de vis zich plotseling explosief, tot vreugde van de kwekers. Maar de baars bleek zich vooral met haplochrominen te voeden, tot ontzetting van de Leidse biologen, uitvoerig beschreven door Tijs Goldschmidt in zijn in 1994 verschenen boek Darwins hofvijver. De soortenrijkdom aan bont gekleurde vissen daalde snel. In de zuidelijke Mwanza Golf in Tanzania kwamen oorspronkelijk meer dan 150 soorten voor, in 1986 waren er nog maar 70 over. “Bovendien draagt de Nijlbaars bij aan de ontbossing”, zegt Seehausen. “De cichliden die men eerst ving waren klein en konden in de zon gedroogd worden. De Nijlbaars is groot en bevat meer oliën. Wil je voorkomen dat hij gaat rotten, dan moet je hem roken. Daarvoor is hout nodig.”

UITSTERVINGSCURVE

Toch bleek de Nijlbaars niet verantwoordelijk voor het verdwijnen van haplochrominen uit de kustwateren. Seehausen: “De baars leeft vooral in diep water. Hij voedt zich bijvoorbeeld niet met de rotsschrapers die je langs de kust aantreft. We zagen ook verschillen tussen de uitstervingscurves van het diepe en het ondiepe water. In diep water verdwenen de soorten binnen een kort tijdsbestek. In ondiep water verliep dat proces geleidelijker, en het viel niet samen met de explosieve toenbame van de Nijlbaars. Dat alles suggereerde een andere oorzaak.”

Seehausen ging op zoek naar een verklaring. Toen hij zijn onderzoek in Leiden begon, in 1991, was hij nog student aan de universiteit van Hannover. Drie jaar later kreeg hij een aanstelling bij het IEEW als promovendus. Zijn waarnemingen tijdens zijn eerste duiktochten zetten hem op het goede spoor. “Ik wilde weten waarom ik in troebel water voornamelijk saai gekleurde vissen zag, terwijl ze in helder water zo bont waren”, aldus Seehausen.

Hij dook vele malen in de Mwanza en de Speke Golf. Over een zuid-noord lengte van 70 kilometer bekeek hij het voorkomen van drie geslachten haplochrominen: de algen-eter Neochromis, de insecten-eter Paralabidochromis en de plankton-eter Haplochromis. Hetzelfde deed Seehausen over een oost-west lengte van 50 kilometer. Beide gebieden bevatten een aantal rotsachtige eilandjes. In beide gevallen kon hij een verband leggen tussen licht en voortplanting. Hoe breder het spectrum van het licht dat in het water doordrong, hoe meer soorten hij per geslacht naast elkaar aantrof en hoe kleurrijker vissen van een en dezelfde soort waren.

Lag de bandbreedte van het spectrum boven de 320 nanometer (nm), dan trof hij alleen bont gekleurde vissen (blauw of rood) aan; lag de bandbreedte tussen de 190 en 310 nm dan trof hij al wat meer saai gekleurde varianten aan. Bij een bandbreedte onder de 190 nm was het merendeel van de exemplaren bruingeel.

Vervolgens ving Seehausen enkele exemplaren en voerde hij in het laboratorium kweek- en gedragsexperimenten uit, die binnenkort gepubliceerd worden in The Journal of Behavioural Ecology and Sociobiology. Hij deed bijvoorbeeld proeven met een blauwe en een rode soort uit het Haplochromis nyererei-complex (die in totaal 20 soorten bevat). De promovendus had vier bakken met water. In alle vier zette hij mannetjes van de twee soorten. In twee bakken deed hij een 'blauw' vrouwtje, in de andere een 'rood' vrouwtje. Daarna selecteerde hij een bak met een 'blauw' en een 'rood' vrouwtje. Die bescheen hij met wit licht. De andere twee bakken bescheen hij met monochromatisch licht. Bij wit licht reageerde het blauwe vrouwtje alleen op het paargedrag van een blauw mannetje en het rode vrouwtje alleen op dat van een rood mannetje. In de andere bakken reageerden de vrouwtjes willekeurig.

Seehausen: “In helder water speelt zich een zogenoemd runaway process af. Je begint met een populatie waarin van nature een zekere mate van variatie voorkomt. Vrouwtjes die iets gevoeliger zijn voor rood licht, paren met mannetjes die iets roder gekleurd zijn. Vrouwtjes die iets gevoeliger zijn voor blauw licht, paren met mannetjes die iets blauwer zijn. Er ontstaat een koppeling tussen gevoeligheid en kleur die zichzelf over de generaties versterkt. Er ontstaan twee van elkaar gescheiden groepen die uiteindelijk tot aparte soorten kunnen evolueren. Daar is geen verklaring voor, dat gebeurt gewoon. In troebel water treedt die splitsing niet op. Daar wordt het licht met een korte golflengte door opgelost organisch materiaal geabsorbeerd. Blauw is dus niet zichtbaar.”

Door eutrofiëring neemt de soortenrijkdom in het Victoriameer drastisch af. Ook de mogelijkheid tot vorming van nieuwe soorten is in deze situatie beperkt. Toch ziet Seehausen een lichtpuntje in zijn onderzoek. “De Nijlbaars is niet meer controleerbaar. Daar kun je weinig aan doen. Maar eutrofiëring is, in ieder geval voor een deel, te verhelpen. Bijvoorbeeld door ontbossing tegen te gaan, of door de riolen van fabrieken te controleren. Hier valt nog iets te redden.”