Hoe weten vogels waar ze heen moeten trekken?

Vogels weten waar ze heen moeten trekken door een combinatie van aangeboren instructies en geleerde informatie. De meeste worden geboren met een ingebouwd gevoel voor welke richting ze op moeten en ongeveer hoe lang. Om die koers vast te houden, gebruiken ze meerdere kompassen: de stand van de zon, het patroon van de sterren rond de hemelpool en het aardmagnetisch veld. Naarmate ze ervaring opdoen, bouwen ze ook een soort innerlijke kaart op met herkenningspunten en, bij sommige soorten, geuren. Veel vogels, zoals kraanvogels en ganzen, leren routes door oudere vogels te volgen.

Geen enkel zintuig doet al het werk. De trek rust op systemen die elkaar opvangen, en verschillende soorten gebruiken ze in verschillende verhoudingen. Hieronder lees je wat tientallen jaren experimenten over elk onderdeel hebben laten zien.

Snelle feiten

• Veel jonge zangvogels trekken hun eerste keer alleen, geleid door een aangeboren richting en tijdschema.
• Vogels gebruiken minstens drie kompassen: de zon, de sterren en het aardmagnetisch veld.
• Volwassen vogels gebruiken ook een geleerde kaart om hun route te corrigeren. Jonge vogels kunnen dat vaak niet.
• Daglengte en een interne jaarklok bepalen wanneer de trek begint.
• De meeste kleine zangvogels trekken ‘s nachts; zweefvliegers zoals ooievaars en roofvogels trekken overdag.
• Sommige zeevogels lijken geur te gebruiken om boven open oceaan te navigeren.

Is trekken aangeboren of aangeleerd?

Allebei. Wetenschappers beschrijven de eerste trek vaak als een programma van “klok en kompas”: een aangeboren gevoel voor de richting (het kompas) en de duur (de klok). Een jonge vogel hoeft niet te weten waar zijn overwinteringsgebied ligt. Hij hoeft alleen lang genoeg in de goede richting te vliegen.

Hoe weten we dat het aangeboren is?

Een deel van het duidelijkste bewijs komt van vogels in kooien. In het trekseizoen worden gekooide trekvogels ‘s nachts onrustig: ze springen en fladderen in een bepaalde richting. Dat heet Zugunruhe, een Duits woord voor trekonrust. Met de hand grootgebrachte vogels die nooit hebben getrokken of andere vogels hebben zien trekken, laten het toch zien, ruwweg gericht zoals wilde vogels van hun populatie vliegen, en ongeveer zoveel weken als de echte reis zou duren.

Onderzoek bij de zwartkop, een algemene Europese grasmus die je ook in Nederlandse en Belgische tuinen hoort zingen, ging nog verder. Vanaf het einde van de twintigste eeuw ging een populatie zwartkoppen uit Midden-Europa overwinteren in Groot-Brittannië en Ierland, en vloog die naar het noordwesten in plaats van via de traditionele zuidwestelijke route richting Spanje. Peter Berthold en collega’s brachten jongen van deze vogels in gevangenschap groot en vonden dat ze de nieuwe noordwestelijke richting hadden geërfd. Toen vogels uit populaties met verschillende richtingen werden gekruist, oriënteerden de jongen zich in een tussenliggende richting. Daarmee was aangetoond dat de trekrichting sterk erfelijk is en binnen een paar decennia kan evolueren.

Wat gebeurt er als je vogels verplaatst?

Een beroemd experiment in de jaren vijftig van de Nederlandse bioloog A. C. Perdeck ringde duizenden spreeuwen die tijdens de najaarstrek in Nederland waren gevangen, en vervoerde ze naar Zwitserland voordat ze werden losgelaten. Volwassen vogels, die al eerder hadden getrokken, corrigeerden hun koers en veel van hen gingen richting hun gebruikelijke overwinteringsgebieden in Noordwest-Europa. Jonge spreeuwen bleven in hun oorspronkelijke, aangeboren richting vliegen en kwamen ver van hun doel terecht, bijvoorbeeld in Spanje en Zuid-Frankrijk.

De les: jonge vogels volgen een kompas. Ervaren volwassen vogels hebben iets meer, een kaart waarmee ze kunnen bepalen waar ze zijn en kunnen bijsturen.

Welke kompassen gebruiken vogels?

Gebruiken vogels de zon?

Ja. In de jaren vijftig liet Gustav Kramer zien dat gekooide spreeuwen zich op zonnige dagen in hun trekrichting oriënteerden en hun richtinggevoel verloren onder een bewolkte hemel. Toen hij met spiegels de schijnbare stand van de zon verschoof, verschoven de vogels hun richting over dezelfde hoek.

De zon beweegt over de hemel, dus een zonnekompas werkt alleen als de vogel weet hoe laat het is. Vogels doen dat met hun interne biologische klok. Experimenten waarin de klok van een vogel wordt verzet door hem op een aangepast lichtschema te houden, veroorzaken voorspelbare fouten in zijn richting. Dat bewijst het verband.

Veel vogels gebruiken mogelijk ook patronen van gepolariseerd licht aan de hemel rond zonsondergang, die zichtbaar blijven als de zon zelf al onder de horizon staat. Onderzoekers denken dat die informatie bij zonsondergang nachttrekkers kan helpen hun andere kompassen te ijken voordat ze vertrekken, al staan de details nog ter discussie.

Navigeren vogels op de sterren?

Veel nachttrekkers wel. In klassiek werk in de jaren zestig en zeventig zette Stephen Emlen indigogorzen, Noord-Amerikaanse zangvogels, in een planetarium en testte hij hun richting onder verschillende sterrenpatronen. Hij ontdekte dat ze niet op één bepaalde ster vertrouwden. In plaats daarvan leerden ze het draaipunt van de nachthemel kennen, dat op het noordelijk halfrond vlak bij de Poolster ligt. Jonge gorzen die onder een kunstmatige hemel opgroeiden die om een andere ster draaide, behandelden dat nieuwe punt als het noorden.

Het sterrenkompas wordt dus vroeg in het leven van een vogel geleerd, door te kijken welk deel van de hemel stil blijft staan. Dat is een slimme oplossing: de precieze posities van sterren veranderen over duizenden jaren, maar het draaipunt blijft een betrouwbaar referentiepunt.

Hoe werkt het magnetisch kompas?

In de jaren zestig en zeventig lieten Wolfgang en Roswitha Wiltschko zien dat roodborsten in kooien zich oriënteerden op het aardmagnetisch veld, en dat het veranderen van het veld met spoelen hun richting veranderde. Verrassend genoeg voelden de roodborsten niet welk uiteinde noord of zuid was, zoals een gewoon kompas. Ze voelden de helling, of inclinatie, van de veldlijnen ten opzichte van de grond. Bij de polen wijzen de veldlijnen steil naar beneden en bij de evenaar lopen ze vlak, dus een vogel kan “poolwaarts” onderscheiden van “evenaarwaarts”.

Het mechanisme wordt nog onderzocht. De belangrijkste hypothese gaat uit van eiwitten in het netvlies die cryptochromen heten. Als er licht op valt, vormen ze paren van moleculen met gekoppelde elektronenspins, radicaalparen genoemd, waarvan het chemische gedrag kan worden beïnvloed door de richting van een zwak magnetisch veld. Een studie uit 2021 in Nature meldde dat een cryptochroom van roodborsten in het laboratorium magnetisch gevoelig is. Dat ondersteunt het idee, maar een volledige keten van molecuul tot gedrag is nog niet aangetoond.

In sommige experimenten bleek zwakke radiofrequente ruis van elektronische apparatuur de magnetische oriëntatie van roodborsten te verstoren, wat past bij het idee van radicaalparen. Meer details lees je in ons artikel over of vogels het aardmagnetisch veld gebruiken.

Hoe combineren vogels de kompassen?

Vogels lijken het ene kompas tegen het andere te ijken, vooral rond zonsondergang en zonsopkomst. Welk signaal voorrang krijgt, kan verschillen per soort, leeftijd en omstandigheden. Die dubbele beveiliging is nuttig: als wolken zon en sterren verbergen, werkt het magnetisch kompas nog steeds.

Hebben vogels een kaart?

Een kompas vertelt een vogel waar het zuiden is. Een kaart vertelt hem waar hij is. Volwassen trekvogels en postduiven hebben duidelijk een soort kaart, omdat ze corrigeren als ze worden verplaatst, maar hoe die werkt, is een van de minst uitgezochte delen van de wetenschap.

Voorgestelde kaartsignalen zijn onder meer:

• Magnetische sterkte en inclinatie, die over het aardoppervlak verschillen en in principe een ruw positieraster kunnen geven.
• Geur. Postduiven die niet kunnen ruiken, navigeren slecht vanaf onbekende plekken. Onderzoek bij pijlstormvogels, zeevogels die enorme stukken open oceaan oversteken, vond dat vogels met een verminderd reukvermogen moeite hadden om boven zee te navigeren, maar dicht bij de kust nog prima de weg vonden.
• Laagfrequent geluid (infrageluid), dat grote afstanden aflegt en als signaal voor postduiven is voorgesteld, al is het bewijs beperkt.
• Bekende herkenningspunten, zoals kustlijnen, rivieren en bergketens, vooral in de laatste fase van een reis en bij dagtrekkers.

Een ouder idee dat ijzerrijke cellen in de snavel van duiven magnetisme opvangen, verloor steun nadat een studie uit 2012 vond dat die cellen grotendeels afweercellen waren, macrofagen, en geen zintuigcellen. De vraag naar de magnetische kaart blijft open.

Volgen jonge vogels hun ouders?

Bij sommige soorten wel, en daar is leren onmisbaar.

• Kraanvogels, ganzen en zwanen trekken in familiegroepen, en jonge vogels leren routes en pleisterplaatsen van volwassen vogels. Denk aan de kolganzen en brandganzen die in de winter in Nederlandse polders pleisteren. Bij beschermingsprojecten voor de bedreigde trompetkraanvogel in Noord-Amerika werden jonge vogels ooit met ultralichte vliegtuigjes naar het zuiden geleid. Een studie uit 2013 in Science vond dat jonge kraanvogels nauwkeuriger trokken als er oudere, ervaren vogels in de groep zaten, en dat de nauwkeurigheid toenam met de leeftijd van de oudste vogel.
• Ooievaars trekken vaak in groepen, en jonge ooievaars leren mogelijk van anderen. Ooievaars uit West-Europa, waaronder de meeste Nederlandse en Belgische vogels, steken meestal bij Gibraltar over naar Afrika, terwijl ooievaars uit Oost-Europa via Turkije reizen en de Bosporus bij Istanbul oversteken. Beide routes vermijden lange zeeoversteken, omdat ooievaars afhankelijk zijn van opstijgende warme lucht, die boven land ontstaat, om te zweven.
• Veel zangvogels en koekoeken reizen alleen. De koekoek is een treffend voorbeeld: jonge koekoeken worden grootgebracht door andere soorten, zoals karekieten, graspiepers of heggenmussen, ontmoeten hun eigen ouders nooit en trekken toch op eigen houtje van Europa naar Afrika.

Hoe weten vogels wanneer ze moeten gaan?

De timing wordt geregeld door een intern jaarritme, een circannuale klok, die wordt bijgesteld door de daglengte. In langlopende experimenten hield Eberhard Gwinner grasmussen onder een constante daglengte en ontdekte hij dat ze toch cycli van vetopbouw, trekonrust en rui doormaakten, met tussenpozen van ongeveer een jaar.

In het wild stellen de langer wordende dagen in het voorjaar en de kortere dagen in het najaar die klok gelijk. De vogel eet meer en legt vet aan, soms een flink deel van zijn lichaamsgewicht, voor een lange vlucht. Het weer beslist daarna in welke nacht hij precies vertrekt. In Noordwest-Europa komt de najaarstrek van zangvogels vaak op gang in heldere nachten na een koufront, met wind uit het noorden of oosten.

Waarom trekken zoveel vogels ‘s nachts?

De meeste kleine zangvogels, waaronder veel grasmussen, lijsters, vliegenvangers, roodborsten en gorzen, leggen het grootste deel van hun trekvluchten in het donker af. Weerradar pikt op goede treknachten regelmatig enorme golven vogels op die kort na zonsondergang opstijgen. Onderzoekers noemen een aantal voordelen, die waarschijnlijk samen werken:

• Koelere, rustigere lucht. Klapwiekend vliegen maakt warmte en kost water. Nachtlucht is koeler en de atmosfeer is vaak stabieler, wat energie- en waterverlies kan beperken.
• Minder rovers. Veel roofvogels jagen overdag, dus ‘s nachts vliegen is voor kleine vogels mogelijk veiliger.
• De dag om bij te tanken. Wie ‘s nachts vliegt, houdt de daglichturen over om voedsel te zoeken op pleisterplaatsen, en zangvogels foerageren het best bij daglicht.
• Toegang tot sterren en zonsondergang. Nachttrekkers kunnen hun kompassen bij zonsondergang ijken en in de vlucht het sterrenkompas gebruiken.

Grote zweefvliegers doen het omgekeerde. Ooievaars, arenden, gieren, veel roofvogels zoals buizerds en wespendieven, en pelikanen trekken overdag omdat ze afhankelijk zijn van thermiek, zuilen warme opstijgende lucht die ontstaan als de zon de grond verwarmt. Ze cirkelen omhoog in een thermiekbel, glijden naar de volgende en herhalen dat, zodat ze weinig energie aan klapwieken kwijt zijn. Daarom concentreert de trek van roofvogels en ooievaars zich op plekken waar landbruggen wijd water vermijden, zoals de Bosporus in Turkije, de Straat van Gibraltar en de smalle landengte van Midden-Amerika.

Trekken vogels op het zuidelijk halfrond ook?

Ja, al krijgt dat minder aandacht. In Zuid-Amerika zijn veel vogels zogeheten australe trekvogels: ze broeden in het gematigde zuiden, bijvoorbeeld in Zuid-Brazilië, Argentinië en Chili, en trekken in de zuidelijke winter noordwaarts richting de tropen. Verschillende tirannen, waaronder de vorkstaarttiran, zijn bekende voorbeelden. Andere soorten trekken bergop en bergaf in plaats van over breedtegraden.

Dezelfde navigatiemiddelen gelden daar. Aan de zuidelijke hemel staat geen heldere poolster, maar het sterrenkompas heeft die niet nodig: vogels leren het draaipunt van de hemel kennen, welke sterren er ook omheen staan. Het magnetische inclinatiekompas werkt ook op beide halfronden, omdat het de hoek van de veldlijnen ten opzichte van de grond voelt, die in beide gevallen naar de dichtstbijzijnde pool wijst.

Hoe vinden vogels elk jaar dezelfde tuin terug?

Veel trekvogels zijn zeer plaatstrouw. Ringonderzoek in Europa en Noord-Amerika heeft individuele vogels vastgelegd die jaar na jaar terugkeren naar hetzelfde broedterritorium, en zelfs naar hetzelfde plekje in hun overwinteringsgebied. Sommige tuinvogelaars merken dat in het voorjaar op bijna dezelfde datum weer een zwartkop of een grauwe vliegenvanger opduikt, en geringde vogels hebben bevestigd dat dat hetzelfde individu kan zijn.

Die precisie lijkt voort te komen uit de kaart en de herkenningspunten. Een vogel gebruikt zijn kompassen om in de juiste regio te komen en schakelt dan over op bekende kenmerken, zoals kustlijnen, rivieren, bosranden en uiteindelijk specifieke bomen en gebouwen, om het laatste stuk af te leggen. Die laatste fase wordt geleerd, en daarom zijn het vooral volwassen vogels die zo precies terugkeren.

Voorbeelden van opvallende navigatie

Lees meer in onze artikelen over hoe ver vogels trekken en welke vogel het verst trekt.

Waarom raken sommige vogels de weg kwijt?

Ondanks al die uitrusting gaat het soms mis:

• Omgekeerde of gespiegelde trek. Jonge vogels vliegen soms in de tegengestelde of gespiegelde richting van wat ze zouden moeten, mogelijk door fouten in hoe het aangeboren programma tot uiting komt. Dat is een van de verklaringen voor zeldzame dwaalgasten die ver buiten hun normale verspreidingsgebied opduiken, zoals de Siberische boszangers die in de herfst op de Waddeneilanden worden gezien.
• Stormen en wind. Vogels kunnen door zwaar weer ver uit koers worden geblazen, vooral boven water.
• Kunstlicht. Nachttrekkers worden aangetrokken en gedesoriënteerd door fel licht, dat ze de stad in kan trekken en naar verlichte gebouwen. Dat draagt bij aan grote aantallen raamaanvaringen tijdens de trek. Onze gids over hoe je voorkomt dat vogels tegen ramen vliegen behandelt praktische oplossingen.

Fabels en feiten over vogelnavigatie

Fabel: vogels volgen elk jaar exact hetzelfde pad, als een weg. Feit: veel volwassen vogels zijn trouw aan grove routes, pleisterplaatsen en overwinteringsgebieden, maar hun precieze pad varieert met wind en weer.

Fabel: jonge vogels volgen altijd hun ouders naar het zuiden. Feit: veel zangvogels maken de eerste reis alleen, geleid door een aangeboren richting en timing.

Fabel: vogels gebruiken een magnetisch kompas zoals het onze. Feit: hun kompas voelt de helling van de veldlijnen, niet de polariteit van noord en zuid.

Fabel: de trek begint door koud weer. Feit: daglengte en interne klokken zijn de belangrijkste triggers. Het weer bepaalt het precieze vertrekmoment.

Wat betekent dit voor vogelaars in de tuin?

Je kunt veel van deze ideeën vanuit huis zien werken.

1. Doe onnodige buitenverlichting uit tijdens de voorjaars- en najaarstrek. Acties als de jaarlijkse Nacht van de Nacht vragen aandacht voor donkerte, en elke lamp die uit gaat, helpt nachttrekkers.
2. Houd voederhuisjes en water schoon voor doortrekkers. Trekvogels moeten snel bijtanken. Zie hoe je een voederhuisje schoonmaakt.
3. Plant inheemse struiken en bomen. Insecten en bessen op inheemse planten voeden langstrekkende grasmussen en lijsters. Onze gids over besdragende struiken voor vogels is een goed begin.
4. Noteer wat je ziet. Waarnemingen via eBird, waarneming.nl, waarnemingen.be of trektellen.nl helpen onderzoekers de timing van de trek in kaart te brengen. Onze gids over eBird gebruiken legt uit hoe.
5. Kijk naar weerkaarten. In het najaar volgt op een heldere nacht na een koufront vaak een ochtend vol nieuwe vogels, zoals koperwieken, vinken en goudhaantjes.

Bronnen

• Xu et al. 2021, Magnetic sensitivity of cryptochrome 4 from a migratory songbird, Nature
• Mueller et al. 2013, Social learning of migratory performance, Science
• Cuckoo, RSPB
• Vogelbescherming Nederland
• Sovon Vogelonderzoek Nederland
• Trektellen.nl