Not all isotopes make good geolocators: trophic transfer reveals contrasting geolocation potential in eastern spruce budworm

Wetenschappers zoeken al lang naar een manier om te kunnen zien waar een dier is geweest, enkel door naar zijn lichaam te kijken. Het idee berust op een eenvoudige waarheid: het water, de bodem en de lucht op verschillende plaatsen bevatten unieke chemische handtekeningen. Wanneer planten uit lokaal water drinken of voedingsstoffen uit de lokale bodem opnemen, absorberen zij deze handtekeningen. Dieren die die planten eten, dragen vervolgens diezelfde chemische kenmerken in hun eigen weefsels. Door deze kenmerken te meten, kunnen onderzoekers een insect of een vogel vaak herleiden naar de geboorteplaats of het migratiepad. Deze methode, bekend als stabiele isotoop-geolocatie, is een standaardinstrument geworden voor het volgen van wilde dieren, vooral voor wezens die te klein zijn om elektronische tags te dragen. De gehele aanpak rust echter op een cruciale aanname: dat de chemische signalen op een voorspelbare, betrouwbare manier van de plant naar het dier bewegen. Als het dier het signaal te veel verandert tijdens het verteren van zijn voedsel, of als het signaal verloren gaat tijdens het proces, wordt de kaart waardeloos.

Een team van onderzoekers zette zich scharpe om deze aanname te testen met behulp van de oosterse sparrenrups, een mot die zich voedt met naaldbomen in Oost-Canada. Ze verzamelden motten en de naalden van hun waardbomen op bekende locaties door de hele regio. In het laboratorium maten ze vijf verschillende chemische markers in zowel het gebladerte als de motten om te zien hoe goed elk kenmerk van de plant naar het insect reisde. De resultaten toonden aan dat niet alle chemische markers gelijk zijn. Sommige werden met opmerkelijke precisie overgedragen, terwijl andere bijna volledig faalden.

De studie vond dat twee specifieke markers uitblonken als uitstekende instrumenten voor het volgen van deze motten. Eén marker, gerelateerd aan de manier waarop zwavel in de natuur zich gedraagt, bewoog van de boomnaalden naar de mot met bijna geen enkele verandering in de waarde. Het vertoonde een bijna perfecte overeenkomst tussen de plant en het insect, en omdat de zwavelpatronen in heel Oost-Canada al goed in kaart zijn gebracht, biedt deze marker een duidelijk pad om te pinpointen waar een mot vandaan kwam. Een tweede marker, die de ouderdom van de gesteenten in de lokale bodem reflecteert, presteerde ook goed. Hoewel individuele motten soms te klein waren om op zichzelf een duidelijke meting te geven, scheen het signaal van de bodemgesteenten duidelijk door wanneer de onderzoekers monsters van meerdere motten combineerden, waarbij het de lokale geologie met hoge nauwkeurigheid mat.

Een andere marker, gekoppeld aan stikstof, werd eveneens zeer getrouw van de boom naar de mot overgedragen. De onderzoekers observeerden een consistente verschuiving in de waarde, wat betekent dat ze precies konden voorspellen hoe het lichaam van de mot het signaal van de plant aanpaste. Dit maakt het een krachtig instrument, mits wetenschappers eerst de stikstofpatronen in de bomen door de regio in kaart kunnen brengen. De studie bracht echter ook significante beperkingen aan het licht. Een marker gebaseerd op koolstof vertoonde slechts een matige connectie tussen de plant en de mot, met te veel variatie van de ene plek naar de andere om nuttig te zijn voor nauwkeurige tracking. De meest verrassende was de marker gebaseerd op waterstof, die momenteel het meest gebruikte hulpmiddel is voor de geolocatie van insecten, en die zeer slecht presteerde. De waterstofwaarden in de motten waren nauwelijks gerelateerd aan de waarden in de bomen die ze aten, met zoveel willekeurige variatie dat het signaal effectief verloren ging.

Deze bevindingen dagen het idee uit dat een chemische marker inherent goed of slecht is voor het volgen van dieren. In plaats daarvan laat de studie zien dat het nut van een marker afhangt van een complexe mix van factoren: hoe de omgeving de chemische stof verdeelt, hoe de plant deze absorbeert en hoe het dier deze verwerkt. Voor de oosterse sparrenrups bieden zwavel en strontium een betrouwbare kaart, terwijl waterstof, ondanks zijn populariteit, het verhaal niet kan vertellen. Dit betekent dat wetenschappers niet simpelweg een standaardlijst van markers kunnen toepassen op elke soort. Om een dier nauwkeurig te volgen, moeten onderzoekers eerst begrijpen hoe dat specifieke dier interageert met de chemie van zijn lokale voedsel en omgeving.