Has climate change altered Jan Mayen Island Arctic Charr life-history traits and feeding ecology?

In de koude, afgelegen hoeken van de Arctische gebieden bestaat het leven op een dunne lijn, waar één graad opwarming een heel ecosysteem kan hervormen. Decennialang hebben wetenschappers geobserveerd hoe stijgende temperaturen de dieren beïnvloeden die deze bevroren landschappen als thuis beschouwen, in het bijzonder vissen zoals de Arctische char. Deze vissen zijn meesters in aanpassing en splitsen zich vaak op in verschillende vormen binnen een enkel meer: sommigen blijven klein en eten kleine insecten, terwijl anderen groot genoeg worden om hun eigen soort te eten. Deze splitsing, bekend als een levensstrategie, is meestal een langzame dans van evolutie, gedreven door voedselbeschikbaarheid en concurrentie. Maar wanneer het klimaat snel verandert, rijst de vraag: verandert de vis zijn lichaam en zijn gedrag om te overleven, of probeert hij simpelweg het tempo bij te houden? Het begrijpen van deze veranderingen is cruciaal, omdat de Arctische regio sneller opwarmt dan bijna elders op aarde, en de wezens die daar leven een helder venster bieden op hoe de natuur reageert wanneer de regels van het spel veranderen.

Op het kleine, vulkanische eiland Jan Mayen, dat in de Groenlandse Zee drijft, vindt al bijna driehonderd jaar een uniek experiment plaats. In 1732 zorgde een vulkaanuitbarsting ervoor dat het land omhoog werd geduwd, waardoor een meer genaamd Nordlaguna van de oceaan werd afgesloten. De vissen in het meer, een populatie Arctische char, waren afgesneden van de zee en werden gedwongen om volledig op zichzelf te overleven. De afgelopen zestig jaar is het eiland aanzienlijk opgewarmd. De gemiddelde temperatuur tijdens de zomermaanden wanneer het meer ijsvrij is, is gestegen van 3,8 graden Celsius in het begin van de jaren 1960 naar 5,6 graden Celsius in recente jaren. Een team van onderzoekers keerde onlangs terug naar dit geïsoleerde meer om te zien of deze opwarming de vissen had veranderd. Ze wilden weten of de char groter was geworden, sneller volwassen was geworden of van dieet was veranderd, en of deze veranderingen tekenen waren van een populatie die worstelt om zich aan te passen of een populatie die floreert in een nieuwe wereld.

De onderzoekers gingen in augustus ب2019 van start om vissen te vangen in Nordlaguna, met netten die ontworpen waren om de kleinere, talrijkere vissen te vangen, terwijl de weinige grote exemplaren die als predatoren fungeren, gespaard bleven. Ze vergeleken hun bevindingen met gegevens die wetenschappers in de jaren 1960 hadden verzameld, waarbij ze zochten naar verschillen in grootte, leeftijd en gezondheid. De resultaten toonden een duidelijke verschuiving in het levensverhaal van de vis. De kleinere vissen die in 2019 werden gevangen, waren fysiek groter op dezelfde leeftijd dan hun tegenhangers uit de jaren 1960. Belangrijker nog, ze groeiden sneller op. In de jaren 1960 bereikten de meeste van deze kleine vissen de geslachtsrijpheid pas op latere leeftijd, maar tegen 2019 was de meerderheid klaar om zich voort te planten op een veel jongere leeftijd, vaak al op drie jaar oud. Dit suggereilt dat het warmere water hun groei heeft versneld, waardoor ze eerder in hun leven volwassen worden.

Ondanks deze veranderingen in grootte en leeftijd, leken de vissen niet in een betere conditie te verkeren. Sterker nog, de onderzoekers stelden vast dat de voedselvoorraad in het meer extreem arm blijft. Het meer is zo voedselarm dat het de minuscule zwevende diertjes, of zoöplankton, mist waar veel andere Arctische vissen op vertrouwen. Het enige voedsel dat in significante hoeveelheden beschikbaar is, is een kleine, bodembewonende kreeftachtige. Omdat het voedsel zo schaars is, kunnen de vissen niet onbeperkt groeien. De onderzoekers vermoeden dat het warmere water het metabolisme van de vissen verhoogt, waardoor ze energie sneller verbranden, maar het gebrek aan voedsel voorkomt dat ze die extra energie gebruiken om tot reuzen uit te groeien. In plaats daarvan hebben de vissen hun strategie aangepast: ze groeien sneller wanneer ze jong zijn om een omvang te bereiken waarbij ze zich kunnen voortplanten voordat het voedsel opraakt of ze sterven. Het is een race tegen de klok, waarbij vroegtijdige rijping de enige manier is om te garanderen dat de volgende generatie overleeft.

Het dieet van de vissen vertelde ook een verhaal van verandering, hoewel het geen volledige omwenteling was. In de jaren 1960 aten de vissen een mix van verschillende kleine wezens. Tegen 2019 was hun dieet aanzienlijk versmald, waarbij bijna alle vissen zich voedden met die ene specifieke soort kleine kreeftachtige. De weinige grote vissen die in het meer achterbleven, die bekend staan om het eten van andere vissen, waren nog specialisatiesder geworden en aten bijna uitsluitend hun kleinere buren. Deze verschuiving geeft aan dat hoewel de vissen zich aanpassen aan de hitte, ze dat doen binnen de strikte grenzen van een zeer arme omgeving. Ze breiden hun menu niet uit; ze vernauwen hun focus op het enige voedsel dat beschikbaar is.

Misschien was de meest verrassende ontdekking wel het kijken naar het DNA van de vissen. In veel meren, wanneer vissen zich in verschillende groepen splitsen—de ene groep eet insecten en de andere groep eet vissen—worden ze uiteindelijk genetisch zo verschillend dat ze niet meer met elkaar kunnen paren. Dit is hoe nieuwe soorten vaak ontstaan. Echter, de genetische analyse van de Jan Mayen-vissen toonde geen dergelijke splitsing aan. Zelfs al zien de kleine en de grote vissen er heel anders uit en gedragen ze zich heel anders, ze maken allemaal deel uit van dezelfde genetische familie. Ze hebben geen aparte identiteiten in hun genen ontwikkeld. In plaats daarvan maken ze gebruik van een flexibele biologische tool genaamd fenotypische plasticiteit, die een enkele groep dieren in staat stelt om hun uiterlijk en gedrag te veranderen op basis van hun omgeving zonder hun genetische code te wijzigen. Dit betekent dat de populatie nog steeds één enkele eenheid is, in staat om haar strategie te verschuiven naarmate de omstandigheden veranderen, in plaats van vast te zitten in aparte evolutionaire paden.

Toen de onderzoekers de Jan Mayen-vissen vergeleken met Arctische char uit andere plaatsen in de Noord-Atlantische Oceaan, zoals Groenland, IJsland en Noorwegen, was het verschil groot. De Jan Mayen-populatie is genetisch uniek en staat apart van alle andere groepen. Deze isolatie, veroorzaakt door de vulkanische gebeurtenis die hen drie eeuwen geleden in het meer opsloot, heeft hen de kans gegeven om op een geheel eigen manier te evolueren. Hoewel ze enkele verre genetische banden delen met vissen uit IJsland en Oost-Groenland, zijn ze een afzonderlijke lijn die is gevormd door de unieke uitdagingen van hun kleine, opwarmende eilandhuis.

De studie concludeert dat de Arctische char van Jan Mayen reageert op klimaatverandering, maar niet op de manier die men zou verwachten. Ze groeien niet uit tot enorme, dominante predatoren omdat het meer hen niet kan ondersteunen. In plaats daarvan worden ze jonger volwassen en groeien ze sneller als juvenielen, een overlevingstactiek gedreven door de combinatie van warmer water en schaars voedsel. Ze hebben hun levensgeschiedenis aangepast aan een harde realiteit, maar ze blijven één enkele, genetisch verenigde populatie. Dit kleine, geïsoleerde meer dient als een natuurlijk laboratorium, dat laat zien hoe een soort snel zijn gedrag en biologie kan aanpassen aan een opwarmende wereld, zelfs wanneer de middelen om groot te worden simpelweg niet aanwezig zijn. De vissen zijn niet aan het winnen van een strijd tegen het klimaat; ze leren simpelweg hoe ze binnen de nieuwe, striktere beperkingen ervan moeten leven.