Welk effect heeft het gebrek aan daglicht op onze natuur?
Op 21 december, de dag van de winterzonnewende, laat de zon zich slechts luttele uren boven de horizon zien. Veel licht zien we op deze kortste dag van het jaar dus niet, maar niet getreurd: vanaf die datum worden de dagen namelijk alleen maar weer langer. In de tussentijd vragen we ons wel af hoe al wat leeft in onze natuur reageert op dit gebrek aan daglicht … En hoe passen planten en dieren zich aan die kortere winterse dagen aan?
Of het nu gaat om dieren of planten die op zoek zijn naar voedsel, levende wezens geven hun levenswijze altijd vorm op basis van een dag-nachtcyclus. Veel soorten volgen dus een cyclus van ongeveer 24 uur – het zogenaamde ‘circadiaanse ritme’ – en passen hun gedrag aan met behulp van verschillende indicatoren. In tegenstelling tot wat je op het eerste gezicht zou denken, zijn veel soorten perfect in staat om het tijdstip van de dag te raden op basis van tijdsindicatoren, bijvoorbeeld de baan van de zon (zoals de bijen). Deze tijdaanwijzers worden ook weleens ‘Zeitgebers’ genoemd en stellen levende organismen in staat om hun activiteiten te reguleren: waken en slapen, de voortplanting, de rui, de winterslaap … Al deze factoren bepalen hoe de flora en fauna zullen reageren op de seizoenswisselingen.
Wat is het circadiaanse ritme?
Het woord ‘circadiaan’ komt uit het Latijn en betekent ‘ongeveer een dag’ (‘circa dies’). Het circadiaanse ritme telt ongeveer 24 uur, want zo lang duurt het vooraleer de aarde een volledige omwenteling rond haar as maakt – wat ons in staat stelt de lengte van de dag en de nacht te bepalen. Ook al werd het circadiaanse ritme al in de oudheid waargenomen, toch duurde het nog tot de 18de eeuw eer het ook effectief bestudeerd werd. Meer bepaald door een Franse astronoom, Jean-Jacques Dortous de Mairan, die opmerkte dat de bladeren van de Mimosa pudica zich terugtrokken en samenvouwden bij zonsondergang.
Later merkte Carl von Linnaeus, een beroemde Zweedse natuuronderzoeker, op dat veel planten reageren op een soort inwendige biologische klok door zich op verschillende tijdstippen van de dag te openen en te sluiten. Hij creëerde zelfs een bloemklok waarin hij bloemen verwerkte die op verschillende momenten van de dag open- en dichtgingen.
Aan het begin van de 20ste eeuw kwamen wetenschappers tot de vaststelling dat ook dieren zo’n inwendige klok hadden, die werkte op een 24-uurs cyclus. Bij zoogdieren bevindt die ‘klok’ zich in het deel van de hersenen dat de ‘suprachiasmatische kern’ (SCN) wordt genoemd, die met name reageert op blootstelling van het netvlies aan licht. Wanneer de nachten langer worden, krijgt het lichaam van dit hersengebied de opdracht om meer van het slaaphormoon melatonine aan te maken, zodat het lichaam zich kan aanpassen.
Omdat planten en dieren de tijd logischerwijs niet van een horloge kunnen aflezen, wordt hun inwendige klok gereguleerd door verschillende factoren, waaronder licht. Zo zullen planten bij het aanbreken van de dag hun bladeren oprichten om het zonlicht sneller op te vangen en hun fotosynthese op gang te brengen. De zonnebloem bijvoorbeeld volgt de bewegingen van de zon van oost naar west wanneer hij in volle groei is en draait zich ’s nachts automatisch naar het oosten om te anticiperen op de opkomst van de zon, zelfs wanneer het licht en de duisternis gedurende meerdere dagen niet veranderen. De zonnebloem beweegt dus eigenlijk volgens zijn circadiaanse klok.
Wat gebeurt er wanneer de dagen korter worden?
Zelfs wanneer levende organismen gedurende meerdere dagen in een cyclus van ongeveer 24 uur blijven functioneren, speelt de fotoperiodiek – de relatie tussen de lengte van dag en nacht – een niet te onderschatten rol in de inwendige klok. Studies met de Acyrthosiphon pisum, een soort bladluis, tonen bijvoorbeeld aan dat wanneer de dagen korter worden, ook de vruchtbaarheid van het dier afneemt, net als de lengte van zijn voortplantingsperiode, hoewel deze veranderingen niet heel drastisch zijn.
De productie van het fameuze hormoon melatonine ontlokt verschillende reacties bij dieren en is betrokken bij de regulering van zowel het slaapritme als de voortplanting. Daglicht – of liever het gebrek daaraan – en de verandering in temperatuur zorgen voor verschijnselen zoals de winterslaap of migratie. Deze factoren zijn dus essentieel voor de levenscyclus van dieren in het wild: langere dagen en warmere temperaturen geven bijvoorbeeld aan dat er meer voedsel beschikbaar zal zijn en hebben een rechtstreekse invloed op het gedrag van diverse soorten. Deze sterk verankerde reacties bij dieren creëren dus een respons die aangepast is aan het seizoen: voortplanting, winterslaap of migratie om het gebrek aan voedsel uit de weg te gaan, de lengte van de periode die wordt besteed aan het zoeken naar voedsel …
Planten zijn onderverdeeld in twee categorieën: langedagplanten en kortedagplanten. Hun bloei, en dus ook hun voortplanting, vindt alleen plaats als de lichtperiode korter (bij kortedagplanten) of langer (bij langedagplanten) is dan een bepaalde tijdsduur. Dit is een van de redenen waarom kunstlicht zo’n negatieve invloed heeft op de natuur: het verstoort de levenscyclus van flora en fauna omdat het hen dwingt onafhankelijk van hun circadiaanse ritme te handelen – en mogelijk uit de pas lopen met het heersende seizoen.
