Piet J. van den Hout

Het is laat in de middag. We zitten in de shuttlebus die ons door het National Park Denali in Alaska terugbrengt naar onze camping. De weg snijdt door een weidse zachtgroene toendra, verlevendigd met kleurige korstmossen en bloemetjes. Diep in het dal loopt een immens brede rivierbedding, waardoor iele wateradertjes hun weg zoeken. Hun water komt uit de licht besneeuwde bergen in de verte waarvan de scherpe kammen als reusachtige vuistbijlen afsteken tegen een woeste wolkenlucht.

We zijn nog vol van de goudplevieren, sneeuwhoenders, en niet te vergeten de grizzly die we vandaag op onze dwaaltocht in het vrije veld hebben gezien. We passeren een groepje zandhoenders met jongen, maar niemand in de bus schijnt ze op te merken. “Kijk daar, links!”. Ik wijs naar de kiekendief die links van ons met zijn slanke vleugels laag langs de heuvels glijdt. “Where, where?”, klinkt het meteen rondom ons. Passagiers staan half op uit hun stoel en kijken naar buiten. Even begrijp ik niet waarom iedereen ineens zo opgewonden is. En hoe kunnen ze me überhaupt verstaan hebben? Dan valt het kwartje: ze meenden ‘lynx’ te horen.

Hoe komt het dat we bij het zien van een leeuw, een luipaard, of een lynx, zo veel meer in vervoering raken, dan bij een ontmoeting met een zebra, een gnoe, of een impala? Dat moet, behalve doordat hun klauwen, tanden en gespierde lichamen ontzag wekken, ook wel komen doordat ze zo zeldzaam zijn. Zeldzaamheid is onlosmakelijk verbonden met grote roofdieren. Maar waarom zijn grote roofdieren zo zeldzaam?

Het is de beroemde bioloog Charles Elton uit Oxford die zich in 1921 deze vraag stelt. Als eenentwintigjarige student mag hij deelnemen aan de eerste Arctische expeditie van de universiteit. De reis gaat naar het eiland Spitsbergen, dat ten noorden van Scandinavië ingeklemd ligt tussen de Arctische Oceaan, de Groenlandzee en de Barentszzee.

Elton komt ogen te kort. Hij ziet vossen die jagen op sneeuwhoenders, steltlopers en gorzen. Hij ziet hoe de sneeuwhoenders op hun beurt zich tegoed doen aan bessen en toendraplantjes, en dat de steltlopers en gorzen insecten en wormen eten. Kortom, hij ziet dat de dieren door voedsel aan elkaar verbonden zijn. Maar wat hem eveneens opvalt aan deze ‘voedselketen’, is dat de vossen, niet alleen minder talrijk zijn, maar ook een slag groter dan de vogels waar ze op jagen en dat de vogels weer minder algemeen maar veel groter zijn dat de insecten die ze eten. De sprongen in grootte tussen vossen, vogels en insecten blijken telkens pakweg een factor tien te zijn. Elton ziet twee raadsels die op een of andere manier met elkaar lijken samen te hangen: waarom zijn kleine levensvormen talrijk en grote zeldzaam? En waarom verschillen dieren niet geleidelijk, maar stapsgewijs in grootte?

De tweede vraag heeft onmiskenbaar te maken met eten en gegeten worden: het leven evolueert in discrete groottes omdat de ene soort groter moet zijn dan de soort die hij eet. De vos moet groot genoeg zijn om gemakkelijk vogels te kunnen pakken en naar binnen te werken; de vogels moeten groot genoeg zijn om insecten of bessen te kunnen grijpen en inslikken. Dit mag in grote lijnen kloppen, maar het lost ons eerste probleem niet op: waarom zijn de kleintjes, op de bodem van de ‘pyramide van aantallen’, talrijk en de groten, aan de top, zo zeldzaam?

Grenzen aan de groei

Als we in de krochten van Eltons piramide afdalen, zien we kiertjes in het systeem die een beetje licht kunnen werpen in de duisternis. Zijn veel planteneters op de bodem van de pyramide immers niet groter dan hun belagers bovenin? Zijn herten niet veel groter dan wolven, gnoes niet veel groter dan leeuwen? Dat die grote grazers niet in het grijp-en-slikmodel van Elton passen, komt doordat planten heel andere voedseleenheden zijn dan dieren. Planteneters bijten een blad, een wortel, een bes van een plant af, maar hoeven niet een hele plant te doden om hem te kunnen eten. In feite eten ze geen planten, ze eten van planten. Daarom vinden we planteneters van zeer uiteenlopende formaat: zowel rupsen, konijnen als olifanten. Maar keren we terug naar het perspectief van het roofdier, dan kunnen we het probleem ook omdraaien: waarom worden wolven niet groter dan herten, en leeuwen niet groter dan gnoes? Er lijkt een grens te zitten aan hoe groot vleeseters kunnen worden. En waar zijn de meesten van ons groot mee geworden? Juist: pindakaas. Gezond en boordevol calorieën. We moeten ons niet blindstaren op grootte en evenmin op biomassa, ofwel ‘vleesgewicht’. We moeten kijken naar energie.

We kunnen een eenheid van biomassa dus ook uitdrukken in calorieën. Dat klinkt misschien vanzelfsprekend, aangezien wij vandaag de dag in onze strijd tegen overgewicht getraind zijn om in kilocalorieën te denken, toch zou het tot 1942 duren, vijftien jaar nadat Elton zijn ideeën had opgeschreven, voordat Raymond Lindeman met zijn ‘Trophic Dynamic Aspect of Ecology’ een doorbraak forceert.

Om een lichaam op te bouwen en te onderhouden en daar bovendien activiteiten mee te verrichten hebben organismen energie nodig. Al onze aardse energie komt uiteindelijk uit chemische verbindingen in de aardkorst of van de zon. Planten verstaan de kunst om door fotosynthese uit kooldioxide, water, een paar mineralen en zonlicht glucose te maken en die weer te gebruiken om levend weefsel te maken. Maar ze kunnen slechts ongeveer tien procent van de zonne-energie vastleggen als biomassa. Planteneters weten daar weer pakweg tien procent van om te zetten in weefsels; die pakken dus van de oorspronkelijke zonne-energie slechts één procent. Tien procent van de energie die in de planteneters zit gaat naar kleine vleeseters. Tien procent daarvan gaat naar hogere vleeseters zo verder tot aan de hoogste vleeseters die door niemand meer gegeten worden. Naarmate een dier hoger in de voedselketen komt krijgt het dus een kleinere fractie van de oorspronkelijke energie, waarmee het een groter lichaam moet onderhouden.

Daar komt bij dat een roofdier niet alleen energie nodig heeft om zijn lichaam in conditie te houden, hij moet ook jagen en dat kost veel energie; vooral als de prooidieren beter gaan opletten en zich daardoor moeilijker laten grijpen. En dat gebeurt naarmate gevaarlijke roofdieren talrijker worden — ze worden dan teruggefloten door hun eigen succes. Een vleeseter aan de top van de voedselketen, zoals een leeuw of een tijger, heeft per kilo lichaamsgewicht ongeveer honderd keer zoveel vlees nodig om in leven te blijven. Er zijn niet genoeg prooidieren voorhanden om veel van die energieslurpende vleeseters te onderhouden. Daarom zijn ze zeldzaam.

___________________________________________

Bronnen:

Brown, J.S. & Kotler, B.P. 2007. Foraging and the ecology of fear, in: D.W. Stephens, J.S. Brown and R.C. Ydenberg, eds. Foraging: behaviour and ecology. University of Chicago Press, Chicago/London: 437-480.

Carbone, C. & Gittleman, J.L. 2002. A common rule for the scaling of carnivore density. Science 295: 2273-2276.

Colinvaux, P. 1978. Why big fierce animals are rare – an ecologist’s perspective. New Jersey: Princeton University Press.

Elton, C.S. 1927. Animal Ecology, New York: The Macmillan Company.

Lindeman, R.L. 1942. The trophic aspect of ecology, Ecology and Evolution 23: 339-417.