Een scholeksternest spoelt weg in een stormvloed. Australische zangvogels sterven tijdens een hittegolf. Een late vorst in hun broedgebied doodt een groep Amerikaanse klifzwaluwen. Kleine tragedies die niets met elkaar te maken lijken te hebben, maar wijzen op de onderliggende langetermijneffecten van extreme klimatologische gebeurtenissen. In het speciale juninummer van Filosofische transacties van de Royal Society B onderzoekers van het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW) lanceren een nieuwe benadering van deze 'extreme' studies.

Extremen, uitbijters, rampen. Als een gebied van biologisch onderzoek staat het nog in de kinderschoenen, maar de belangstelling voor de impact van extreme weers- en klimaatgebeurtenissen op de natuur groeit snel. Dat komt onder meer omdat het nu steeds duidelijker wordt dat de impact van extreme gebeurtenissen op het gedrag van dieren, ecologie en evolutie zouden wel eens groter kunnen zijn dan die van de 'normale' tussenliggende periodes. En deels omdat de frequentie van dergelijke gebeurtenissen waarschijnlijk zal toenemen, als gevolg van klimaatverandering.

Niet 1 op 1

Maar hoe definiëren we extreme gebeurtenissen in de eerste plaats? Dat is problematisch, leggen NIOO-onderzoekers Marcel Visser en Martijn van de Pol uit. "Voor klimatologen, het weer moet warmer zijn, op een andere manier kouder of extremer dan 95% van de tijd. Maar dat maakt het niet per se extreem in termen van zijn impact op de natuur. Er is geen 1 op 1 correspondentie."

Volgens de onderzoekers en een groep internationale collega's het meeste bewijs suggereert dat de impact varieert afhankelijk van de soort en de omstandigheden. "Natuurlijk voor een vogel, de impact van een paar extreem koude dagen in december zou niet hetzelfde zijn als in april of mei, als er kuikens in het nest zijn." Dit maakt het erg moeilijk om de gevolgen van extremen te voorspellen.

"We weten ook te weinig over de langetermijngevolgen voor de natuur van deze uiterst belangrijke uitersten", zeggen Van de Pol en Visser. "Maar daar zou weleens verandering in kunnen komen." Als gastredacteuren van een themanummer van 's werelds oudste wetenschappelijke tijdschrift, gewijd aan extreme klimatologische gebeurtenissen, ze inventariseren de beschikbare kennis en de hiaten die er nu zijn. Ze stellen een 'roadmap' voor voor de verdere ontwikkeling van dit nieuwe onderzoeksgebied, gericht op het gemakkelijker maken om informatie over verschillende velden te vergelijken en te synthetiseren.

Een extra complicatie is dat stormvloeden, hittegolven van vijf dagen of langer en decennia van droogte zijn over het algemeen vrij zeldzaam. Maar als ze zich voordoen, de gevolgen zijn vaak catastrofaal:een uitdagende combinatie voor onderzoekers. Van de Pol:"Neem de Waddenzee. Aan het einde van de 12e eeuw er was een storm die de Waddenzee totaal veranderde. De ecologische gevolgen van die storm houden al decennia aan, zo niet eeuwen." "Of neem de dinosaurussen", voegt Visser toe. "Ze zijn nooit hersteld van de inslag van een enkele meteoriet in Mexico."

Fataal voor feeën?

Minder catastrofale gebeurtenissen, te, grote gevolgen kan hebben. Twee voorbeelden van Phil. Trans. B zijn scholeksters die ondanks de stijgende zeespiegel hun nest dicht bij de kust bouwen, en feeënkoninkjes - Australische zangvogels - die in toenemende mate worden blootgesteld aan hittegolven en hoge temperaturen, met soms fatale gevolgen.

Stel je voor dat je een scholekster bent:het ene moment zit je daar vredig je eieren te broeden op de kwelder, en de volgende is je nest weg. Overspoeld door de Waddenzee tijdens een stormvloed. Time-lapse beelden van onderzoekers op het waddeneiland Schiermonnikoog laten het gevaar duidelijk zien. Van de Pol. "We hebben deze nesten twee decennia bestudeerd, en in die tijd is het aantal overstromingen meer dan verdubbeld. Toch ondernemen de scholeksters geen actie."

De onderzoekers wilden graag weten of de vogels zouden leren van ervaring en hun nesten op hoger gelegen grond zouden bouwen - veiliger maar verder van hun favoriete zeevruchten, "maar dat doen ze niet". Dit kan resulteren in natuurlijke selectie op basis van nesthoogte, met alleen fokkers die hun nest bouwen op hoge grond die waarschijnlijk zullen overleven. Maar dit kan de toekomstige levensvatbaarheid van de bevolking beïnvloeden.

Het andere voorbeeld kijkt naar de impact op twee soorten zangvogels van een afname van het aantal koude periodes en een toename van het aantal hittegolven. Het roodvleugelfee-winterkoninkje en het wit-browed scrubwren hebben beide hun leefgebied in het zuidwesten van Australië en ze zijn ecologisch vrij gelijkaardig. Dus hoe reageren ze in de loop van de tijd? Veranderen ze hun lichaamsgrootte om de impact van de extreme temperaturen op te vangen? Van de Pol:"Uit gegevens over bijna 40 jaar blijkt dat de twee soorten, hoewel vrij gelijkaardig, reageren op totaal verschillende manieren".

Raketwetenschap?

Dus zouden zeldzame extreme gebeurtenissen waarschijnlijker het succes of falen van populaties kunnen bepalen dan de veel langere 'normale' perioden ertussen?

"Stel dat je 49 jaar lang een broedpopulatie trekvogels hebt bestudeerd", legt Marcel Visser uit, "en jaar na jaar, de vogels die vroeg in het voorjaar aankomen hebben de meeste kuikens. Het is moeilijk te begrijpen waarom niet meer vogels vroeg aankomen. Vervolgens, in het 50e jaar, een nacht van extreem koud weer doodt plotseling 80% van de vroege aankomsten, terwijl de laatkomers ontsnappen aan het bloedbad. Dit zou kunnen verklaren waarom de late vogels zo succesvol zijn in het doorgeven van hun eigenschappen."

Als dat klinkt alsof het echt heel moeilijk is om voorspellingen te doen, Visser is het daarmee eens. "Het is niet bepaald rocket science", hij zegt, "met zijn complexe en uitgebreide berekeningen. In feite, het is veel moeilijker dan dat!"