Hoe ontsnapt een prooi aan een roofdier dat groter en sneller is?

Roofdieren zijn doorgaans groter, sneller en sterker dan hun prooi, maar slagen er meestal niet in om die te vangen. In een nieuw onderzoek, gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), stellen onderzoekers van het Instituut voor Biodiversiteit en Ecosysteem Dynamics (IBED) van de Universiteit van Amsterdam de vraag: hoe krijgen prooien het voor elkaar zo vaak te ontsnappen? De onderzoekers ontdekten dat de sleutel ligt in iets wat in het oorspronkelijke model over het hoofd was gezien: reactietijden.

Tikkertje

Katten achtervolgen muizen, valken jagen op duiven en haaien op vissen. Zowel op land, in de lucht als in het water speelt zich steeds hetzelfde spel af tussen roofdier en prooi. Het actief achtervolgen van een vluchtende prooi is een van de meest fundamentele fenomenen in het dierenrijk. "Je ziet het overal", zegt Lars Koopmans, eerste auteur en promovendus bij het IBED. "Van vliegen die minder dan een gram wegen tot orka's van duizenden kilo's."

Benjamin Martin, universitair docent bij de afdeling Theoretische en Computationele Ecologie aan het IBED en medeauteur, vergelijkt het met tikkertje. "Stel je voor dat je tikkertje speelt met iemand die vijf keer zo snel is als jij. Hoe kun je ooit wegkomen?"

Toch ontsnappen prooien vaak. Al decennialang verklaren wetenschappers dit aan de hand van een eenvoudig concept: manoeuvreerbaarheid. Prooien zijn meestal kleiner en daardoor wendbaarder. Een klassiek model, bekend als de turning gambit, stelt dat een prooi door op het juiste moment scherp uit te wijken aan een roofdier kan ontsnappen, zelfs als dat roofdier sneller is. Het model voorspelt zelfs precies hoe wendbaar een prooi daarvoor moet zijn. Maar in de vijftig jaar sinds het model werd voorgesteld, had niemand ooit getoetst of die voorspellingen ook echt opgaan op land, in de lucht en in het water.

Reactietijden

In het nieuwe onderzoek werden gegevens verzameld over eigenschappen van dieren – zoals lichaamsgewicht, snelheid en wendbaarheid – om de voorspellingen van het model te toetsen. Maar wanneer de voorspellingen worden vergeleken met de werkelijke kans dat een roofdier zijn prooi vangt, is er een duidelijke discrepantie. In alle domeinen blijken prooien niet wendbaar genoeg om het snelheidsverschil volledig te compenseren. Paradoxaal genoeg was het percentage succesvolle aanvallen juist het laagst in het aquatische domein, terwijl het model voorspelt dat roofdieren daar een enorm voordeel zouden moeten hebben. In water vangt een roofdier gemiddeld slechts bij één op de tien aanvallen een prooi.

Wat is dan de verklaring? De onderzoekers ontdekten dat de sleutel ligt in iets wat in het oorspronkelijke model over het hoofd was gezien: de reactietijden. Roofdieren kunnen niet onmiddellijk reageren. Zien, verwerken en reageren kost tijd. Die vertragingen zijn kort, slechts een fractie van een seconde, maar ze kunnen een enorm verschil maken.

"Het is juist dat kleine voorsprongetje dat de prooi genoeg ruimte geeft om te ontsnappen", zegt Koopmans. "In het water zijn dieren zo wendbaar dat een prooi al volledig van richting is veranderd – en zelfs achter het roofdier kan zijn – voordat de aanvaller dat heeft opgemerkt."

Deze uitzonderlijke wendbaarheid heeft een eenvoudige fysieke verklaring: water is ongeveer duizend keer dichter dan lucht. Dat geeft waterdieren veel meer weerstand om zich tegen af te zetten, waardoor ze razendsnel van richting kunnen veranderen.

Volgende stappen

Nu het model een nieuwe verklaring biedt, is het zaak om die ook in de praktijk te toetsen. Het model voorspelt bijvoorbeeld dat prooien in het water hun uitwijkbewegingen moeten uitvoeren binnen een tijdvenster van ongeveer honderd milliseconden. En ze moeten dit pas op het laatste moment doen, vlak voordat het roofdier de prooi kan grijpen. Of dieren daadwerkelijk zo'n precisie kunnen bereiken, is nog onbekend. Om dat te onderzoeken, filmen de onderzoekers echte interacties tussen roofdieren en prooidieren bij vissen in koraalriffen.

De bevindingen suggereren dat interacties tussen roofdieren en prooidieren niet alleen worden bepaald door fysieke prestaties, maar ook door de snelheid waarmee waarnemingen worden verwerkt en beslissingen worden genomen.

"Tot nu toe lag de nadruk vooral op een biomechanische wapenwedloop – de een gaat sneller, de ander probeert op zijn beurt ook weer sneller te gaan", legt Koopmans uit. "Dit onderzoek verandert het beeld: het is ook een neurale wapenwedloop."

Meer informatie

• Artikel: The allometry of vertebrate pursuit predation.

Tekst: Instituut voor Biodiversiteit en Ecosysteem Dynamica (IBED)
Beeld: Twan Stoffers (leadfoto: Caribische rifhaai)