Insecten zullen moeite hebben om gelijke tred te houden met de wereldwijde temperatuurstijging – en dat kan slecht nieuws zijn voor de mens

De temperaturen stijgen wereldwijd in een snel tempo. De rekordbrekende hittegolven van deze zomer in Europa zijn daar een voorbeeld van. Hittegolven zoals deze kunnen ervoor zorgen dat de temperaturen regelmatig de kritische thermische grenzen overschrijden, waardoor vele soorten in gevaar komen.

In een nieuwe studie hebben mijn collega's en ik onderzocht hoe goed 102 insectensoorten hun kritische thermische grenzen kunnen aanpassen om temperatuurextremen te overleven. We ontdekten dat insecten hiertoe niet in staat zijn, waardoor ze bijzonder kwetsbaar zijn voor klimaatverandering.

Het effect van de klimaatverandering op insecten kan ingrijpende gevolgen hebben voor het menselijk leven. Veel insectensoorten vervullen belangrijke ecologische functies, terwijl de verplaatsing van andere soorten het evenwicht van ecosystemen kan verstoren.

Hoe passen dieren zich aan aan temperatuurextremen?

Een dier kan zijn kritische thermische grenzen verleggen door acclimatisering of aanpassing. Acclimatisatie vindt plaats binnen het leven van een dier (vaak binnen enkele uren). Het is het proces waarbij eerdere blootstelling een dier of insect bescherming biedt tegen latere omgevingsstress. Mensen acclimatiseren aan intense UV-blootstelling door geleidelijke bruining die later de huid beschermt tegen schadelijke UV-stralen.

Een manier waarop insecten acclimatiseren is door de productie van heat shock-eiwitten als reactie op blootstelling aan hitte. Dit voorkomt dat cellen sterven bij extreme temperaturen.

Sommige insecten kunnen ook kleur gebruiken om te acclimatiseren. Lieveheersbeestjes die zich in een warme omgeving ontwikkelen, komen uit het popstadium met minder vlekken dan insecten die zich in de kou ontwikkelen. Omdat donkere vlekken warmte absorberen, houden minder vlekken het insect koeler.

Aanpassing vindt plaats wanneer nuttige genen via evolutie door de generaties heen worden doorgegeven. Er zijn meerdere voorbeelden van dieren die evolueren als reactie op de klimaatverandering. In de afgelopen 150 jaar hebben sommige Australische papegaaiensoorten, zoals kaketoes en roodborstpapegaaien, grotere snavels gekregen. Omdat een grotere hoeveelheid bloed kan worden afgeleid naar een grotere snavel, kan meer warmte worden afgevoerd naar de omgeving.

Maar evolutie verloopt over een langere periode dan acclimatisatie en laat misschien niet toe dat de kritische thermische grenzen zich aanpassen aan het huidige tempo van de wereldwijde temperatuurstijging. Vooral de bovenste thermische grenzen evolueren traag, wat mogelijk te wijten is aan de grote genetische veranderingen die nodig zijn voor een grotere warmtetolerantie.

Onderzoek naar de wijze waarop acclimatisering dieren kan helpen uitzonderlijke temperatuurstijgingen te overleven is daarom een gebied van groeiende wetenschappelijke belangstelling geworden.

Een zwak vermogen tot aanpassing aan temperatuurextremen

Bij blootstelling aan een temperatuurverandering van 1℃ vonden wij dat insecten hun bovenste thermische grens gemiddeld slechts met ongeveer 10% en hun onderste grens met ongeveer 15% konden aanpassen. Ter vergelijking: uit een andere studie bleek dat vissen en schaaldieren hun grenzen met ongeveer 30% konden aanpassen.

Maar wij ontdekten dat er tijdens de ontwikkeling vensters zijn waarin een insect een grotere tolerantie voor warmte heeft. Omdat jonge insecten minder mobiel zijn dan volwassenen, kunnen zij hun gedrag minder goed gebruiken om hun temperatuur aan te passen. Een rups in zijn coconstadium kan bijvoorbeeld niet naar de schaduw gaan om aan de hitte te ontsnappen.

Blootgesteld aan grotere temperatuurschommelingen heeft dit immobiele levensstadium een sterke evolutionaire druk ondergaan om mechanismen te ontwikkelen om temperatuurstress te weerstaan. Jonge insecten konden zich over het algemeen beter aanpassen aan stijgende temperaturen dan volwassen insecten. Jonge insecten konden hun bovenste thermische grens gemiddeld met 11% aanpassen, tegen 7% voor volwassen insecten.

Maar aangezien hun vermogen om te acclimatiseren nog relatief zwak is en kan afnemen naarmate een insect dit levensstadium verlaat, zal het effect waarschijnlijk beperkt zijn voor aanpassing aan toekomstige klimaatverandering.

Wat betekent dit voor de toekomst?

Een zwak vermogen tot aanpassing aan hogere temperaturen betekent dat veel insecten naar koelere klimaten zullen moeten migreren om te overleven. De verplaatsing van insecten naar nieuwe omgevingen kan het delicate evenwicht van ecosystemen verstoren.

Insectenplagen zijn verantwoordelijk voor het verlies van 40% van de wereldwijde gewasproductie. Naarmate hun geografische verspreiding verandert, kunnen plagen de voedselzekerheid verder bedreigen. In een VN-rapport uit 2021 wordt geconcludeerd dat populaties van herfstlegerwormen, die zich voeden met gewassen zoals maïs, hun verspreidingsgebied al hebben uitgebreid als gevolg van de klimaatverandering.

De migratie van insecten kan ook ingrijpende gevolgen hebben voor de menselijke gezondheid. Veel van de belangrijkste ziekten die mensen treffen, waaronder malaria, worden overgebracht door insecten. De verplaatsing van insecten in de tijd vergroot de kans op de introductie van besmettelijke ziekten op hogere breedtegraden.

Dit jaar zijn er in Europa meer dan 770 gevallen van het West-Nijlvirus geregistreerd. De Italiaanse regio Veneto, waar de meeste gevallen vandaan komen, is een ideale habitat gebleken voor Culex-muggen, die het virus kunnen herbergen en overbrengen. Eerder dit jaar stelden wetenschappers vast dat het aantal muggen in de regio met 27% was toegenomen.

Insectensoorten die niet kunnen migreren, kunnen ook uitsterven. Dit is zorgwekkend omdat veel insecten belangrijke ecologische functies vervullen. Driekwart van de wereldwijd geproduceerde gewassen wordt bevrucht door bestuivers. Hun verlies zou een sterke vermindering van de wereldwijde voedselproductie kunnen veroorzaken.

De kwetsbaarheid van insecten voor temperatuurextremen betekent dat we een onzekere en zorgwekkende toekomst tegemoet gaan als we het tempo van de klimaatverandering niet kunnen beteugelen. Een duidelijke manier om deze soorten te beschermen is het tempo van de klimaatverandering af te remmen door het verbruik van fossiele brandstoffen te verminderen. Op kleinere schaal kan het creëren van schaduwrijke habitats, die koelere microklimaten bevatten, een essentiële adempauze bieden aan insecten die geconfronteerd worden met stijgende temperaturen.

Dit artikel is een vertaling van The Conversation. De auteur is Hester Weaving (University of Bristol).