Hoe stikstof voedselkwaliteit fauna verslechtert

Een bekend voorbeeld van hoe problemen door stikstofdepositie kunnen doorwerken in de voedselketen, is wellicht dat van de meesjes die door de poten zakken. Door de verzuring die het gevolg is van de hoge stikstofneerslag, is het calciumgehalte van veel bosbodems gedaald, is de calciumhuishouding van planten verstoord en krijgen koolmezen te weinig calcium binnen. Het gevolg is dat, als geen alternatieve calciumbronnen zoals schelpenpaadjes aanwezig zijn, de pootjes zich na uitkomst in veel gevallen slecht ontwikkelen en krom groeien of breken. Het is niet de enige diersoort die op deze manier last ondervindt van veranderingen in samenstelling van planten als gevolg van de stikstofdepositie. In veel gevallen spelen veranderde verhoudingen in voedingsstoffen een sleutelrol, zo blijkt uit het pas verschenen OBN-rapport ‘Imbalanced by overabundance’. Onderzoekers van Stichting Bargerveen, B-ware, NIOO, Biosfeer en de Vlinderstichting hebben hierin bestaande kennis gebundeld, en vervolgens op een rij gezet welke problemen mogelijk spelen in de ecologische relaties tussen planten en dieren.

Verhouding fosfaat, stikstof en koolstof

In het rapport beschrijven de onderzoekers enkele mechanismen waardoor de hoge stikstoflast kan zorgen voor een veranderde voedselkwaliteit voor fauna. Een eerste probleem dat kan optreden heeft te maken met een verstoorde verhouding in een organisme of ecosysteem tussen de elementen fosfor (P), stikstof (N) en koolstof (C). Het idee is namelijk dat organismen beter kunnen functioneren als deze drie elementen in een soortspecifieke ‘ideale’ verhouding beschikbaar zijn. Planten kunnen zich vaak nog wel goed aanpassen aan een veranderd aanbod aan deze elementen door hun eigen C:N:P verhouding mee te laten bewegen. Maar hoe hoger in de voedselpiramide, hoe minder plastisch organismen zijn in hun C:N:P verhouding. Deze organismen zijn dus ook steeds sterker gebonden aan een bepaalde vaste verhouding van deze elementen in hun voeding.

Tekort aan sporenelementen

Een tweede probleem kan optreden als dieren een tekort aan sporenelementen als kalium (K), magnesium (Mg) en calcium (Ca) binnenkrijgen. Door stikstofdepositie wordt bodemverzuring versneld en spoelen veel elementen uit naar het grondwater. Uit het beschikbare onderzoek komen tot op heden vooral voorbeelden naar voren waarbij gewervelden een tekort aan kalk hebben voor hun skelet. Onder toegenomen N-depositie worden hogere N:K, N:Mg en vaak ook N:Ca verhoudingen gemeten, wat betekent dat de concentratie van deze elementen effectief wordt verlaagd. Dit is ook voor ongewervelden die calcium in hun exoskelet inbouwen een potentieel probleem. Voor veel insecten kan door verzuring ook een tekort aan natrium in de voedselbron ontstaan.

Eiwitten versus koolhydraten

Een derde aspect is de eiwithuishouding van consumenten. Meer stikstof in bladeren van de producenten, betekent over het algemeen ook meer eiwitten in verhouding tot koolhydraten. N is immers een belangrijk onderdeel van eiwitten. Het voedsel van dieren bestaat doorgaans uit een vaste verhouding eiwitten:koolhydraten. Per soort verschilt die verhouding en ook gedurende de levenscyclus van een dier kan die verhouding veranderen. Als het voedsel dat dieren eten verandert van samenstelling, kunnen ze hun voedselinname daarop aanpassen. Maar als het voedsel echt veel hogere gehalten aan eiwit en/of koolhydraat heeft, dan is er een risico op tekorten voor de andere nutriënten. Dan kunnen de dieren er niet meer 'tegenop’ eten.

Essentiële voedingsstoffen

Dieren kunnen de meeste aminozuren zelf maken. Alleen de essentiële aminozuren moeten ze direct uit het voedsel krijgen. Door een verhoogde stikstofdepositie maken planten vooral stikstofrijke aminozuren. Dat gaat ten koste van de stikstofarme aminozuren. En onder die stikstofarme zit nu net een aantal essentiële aminozuren. In eieren van vogels zijn veel embryonale afwijkingen toe te schrijven aan een tekort van een of meerdere specifieke aminozuren, of aan een ongunstige samenstelling van de aminozuren. Iets vergelijkbaars speelt met de essentiële vitaminen en vetzuren.

Afweerstoffen

Planten maken allerlei stoffen die moeten voorkomen dat ze worden gegeten. Deze antivraatstoffen kunnen C-gebaseerd of N-gebaseerd zijn. Heeft een plant met een overmaat aan stikstof te maken, zal deze waarschijnlijk meer van de op stikstof gebaseerde stoffen maken. Verder blijkt dat planten die dit soort ‘fytotoxinen’ produceren om vraat te beperken, vaak door specialistische herbivoren gegeten worden die in staat zijn om deze gifstoffen te neutraliseren of op te slaan. Generalistische soorten hebben een grotere gevoeligheid voor veranderingen in concentraties van antivraatstoffen of fytotoxinen. Generalistische soorten zullen dus sterker reageren op veranderingen in concentraties van deze stoffen in de plant dan specialisten.

Gericht onderzoek

Een oplossing voor de genoemde problemen zou natuurlijk zijn om de stikstofdepositie sterk terug te brengen. Over wat natuurbeheerders daarnaast kunnen doen aan om deze specifieke gevolgen te beperken, is nog weinig bekend. De bedoeling is om met de opgedane kennis en hypothesen de komende jaren beter inzicht in te krijgen door middel van gericht onderzoek.

Meer informatie

Dit artikel is een bewerking van de OBN-nieuwsbrief winter 2020 (ook verschenen in het Vakblad Natuur Bos Landschap). Lees meer in OBN-rapport Imbalanced by overabundance (pdf; 10,8 MB).

Tekst: Geert van Duinhoven, Kennisnetwerk OBN
Foto’s: Gilles San Martin (leadfoto: veldkrekel); Ge van t Hof; Alex Hoekerd
Schema: Kennisnetwerk OBN en Marijn Nijssen, Stichting Bargerveen