In dit zaterdagse archiefverhaal een publicatie voor KIVI-tijdschrift De Ingenieur uit 2006. In de herfst beginnen veel vogels aan hun tocht naar het verre zuiden. Biologen proberen al ruim een eeuw meer inzicht te krijgen in dit verschijnsel. Met platvorm transmitter terminals (PTT’s) is het mogelijk om de dieren via satellieten te volgen en hun trekroutes in kaart te brengen. ‘Dit levert meer op dan een eeuw onderzoek met pootringen.’

Ook na honderd jaar onderzoek is de vogeltrek voor biologen een raadsel. Hoe vliegroutes verlopen en welke obstakels de beesten tegenkomen bleef letterlijk buiten bereik van de waarneming.

De meeste gegevens kwamen van pootringen van doodgevonden vogels. Praktisch probleem: In Mediterrane landen belanden trekvogels vaak in de pan en de ring eindigt op de schoorsteenmantel. Maar zelfs als een ring werd teruggestuurd gaf deze weinig meer dan statische informatie over een verblijfplaats.

Die hindernis is nu opgeruimd met de ontwikkeling van zogenaamde Platform Transmitter Terminals (PTT). Dit zijn ultralichte 12-grams en 9,5- grams satellietzenders speciaal voor kleinere trekvogels. De PTT’s in vedergewichtsklasse zijn onlangs op de markt gebracht door Amerikaanse fysisch ingenieurs afkomstig van het Applied Physics lab van Johns Hopkins University.

De rugzakjes met zender geven signalen af die de Franse Argossatellieten kunnen ontvangen en verwerken. Deze al in 1978 gelanceerde 5 satellieten cirkelen in een polaire baan om de aarde en worden normaal gesproken veel gebruikt bij klimaatonderzoek, zoals bij het volgen van bakens in zeestromingen.

Ontvangst en plaatsbepaling via deze satellieten maakt het nu ook mogelijk op ieder gewenst moment te meten waar de gezochte trekvogel de beest uithangt, op iedere plek in de wereld.

Dankzij ingebouwde bewegingssensoren weten biologen ook of een vogel actief is. Of in leven natuurlijk. Voorheen werd enkel radio-telemetrie toegepast, maar de ontvanger moest dan enkele kilometers binnen bereik van het gezenderde object komen.

De dit jaar ontwikkelde 9,5-grams PTT van Hopkins University spin-offbedrijf Microwave Telemetry brengt nu vogels van 300 gram binnen bereik. In principe kunnen biologen nu ruim 50 procent van alle vogelsoorten per satelliet volgen.

Dit gewicht was tot nu toe een beperkende factor. Een vogel kan namelijk bij zijn duizenden kilometers lange vliegreis maar 4 procent van zijn lichaamsgewicht extra dragen zonder problemen. Bij de lichtste bestaande zenders tot nu toe (40 gram) kwamen enkel forse arenden en ooievaars in aanmerking.

Lichtere zenders zijn in ontwikkeling. “Toen wij halverwege de jaren tachtig met het idee kwamen dat je misschien ook vogeltrek zou kunnen volgen met satellieten van het Franse Argosprogramma lachten collega’s ons uit”, zegt fysisch ingenieur en bioloog Paul Howey van Microwave Telemetry. “Argoszenders waren namelijk oorspronkelijk alleen geschikt voor grove zaken als zeebakens.

De kleinste zat op formaat schoenendoos. Onze eerste vogelzender was 95 gram, maar nu zitten we al op een tiende van dat gewicht en we krijgen er jaarlijks weer een paar gram af.”

Howey wist het noodzakelijke gewicht terug te brengen dankzij de ontwikkeling van een nieuw type lithiumbatterij, de toepassing van hoogrendement silicium zonnecellen en digitalisering van analoge onderdelen. “Een belangrijke stap naar de 9,5 gram was het digitaliseren van een oscillator, die een stabiel signaal naar de satelliet kon zenden”, zegt Howey.

“Kleine zenders zoals die voor vogels zijn extreem temperatuurgevoelig en het signaal dat je zender afgeeft krijgt daardoor enorme afwijkingen. Positiebepaling met Argos is onmogelijk als je dat signaal niet stabiliseert. Nu we die functie hebben vertaald naar een chip zijn we weer een paar gram verder. En we kunnen nu een deel van de batterijcapaciteit weglaten dankzij toevoeging van zonnecellen.”

Doorbraak
Slechts na een jaar gebruik van de PTT’s heeft het biologisch onderzoek al spectaculaire resultaten opgeleverd. De Groningse roofvogelexpert Ben Kok kon dankzij de satellietgegevens zeldzame grauwe kiekendieven volgen op trek van Groningen naar het West-Afrikaanse Niger.

Met twee vogels op weg naar Afrika verzamelde Koks samen met Groningse biologen gegevens over de trekroute die volgens hem ‘meer inzichten gaven dan honderd jaar ringonderzoek.’ Zijn vogels namen geheel onverwacht een omweg via een natuurgebied in Duitsland en namen toen allebei een volslagen andere route. Mogelijk brengen de roofvogels eerst een bezoek aan hun geboortegrond voor ze het zuiden opzoeken.

Tot nu toe geloofden biologen dat de roofvogels maar via een of twee wegen richting zuiden trokken, maar als twee roofvogels allebei al een verschillende route nemen kan die stellingname waarschijnlijk overboord. Ook werd duidelijk dat de kiekendief, eenmaal in West Afrika achter de sprinkhanenplagen aantrekt, wat daar hun hoofdvoedsel vormt. Dat had nog niemand live gevolgd.

Koks en biologe Chris Trierweiler zetten het programma dit jaar dan ook voort met zes nieuwe zenders en nieuwe vogels. De vogels van 2005 werden overigens allebei tijdens trek afgemaakt door respectievelijk een Marokkaanse jager en een Nigeriaanse boer.

De Groningers zijn niet de enige biologen die experimenteren met PTT’s. Ook Duitse biologen van de Universiteit van Ulm zenderden bijvoorbeeld een Mediterrane valkensoort, met 18-gramzenders van Microwave-concurrent Northstar. Dankzij gebruik van deze PTT’s brachten zij dit jaar een 70 jaar bestaand idee ten val over de trekroute die deze eleonora’s valk van Sardinië naar Madagascar aflegt.

Tot nu toe dacht iedereen dat de valken over de Rode Zee naar Magagascar vlogen. Maar PTT-gebruik onthulde een route dwars door de woestijn en de savanne van Afrika.Dagelijks peilen van de route onthulde ook dat de valk tijdens trek vliegt met een gemiddelde snelheid van meer dan 100 kilometer per uur, 1100 kilometer op een dag.

Ook de Engelse vogelbescherming RSPB volgt nu dagelijks een wulp op zijn reis van Afrika naar IJsland. Op zijn eigen site www.whimbrel.info is dagelijks zijn positie te volgen.

Niet alleen voor vogelonderzoek leveren de zenders gegevens op. Door grotere PTT’s (+40 gram) te bevestigen aan vissen en zeeolifanten komen ook klimaatonderzoekers aan hun trekken. Zij kunnen zo gegevens verzamelen over zeestromingen, zoutgehalte en waterdruk.

Klimaatonderzoekers van de Universiteit van Aberdeen ontwikkelden bijvoorbeeld een Argoszender die deze gegevens van de Atlantische oceaan mat vanaf de snuit van een zeeolifant. Dankzij het zwemgedrag van de zeeolifant, kregen zij nauwkeurige gegevens over zeestromingen rond Antarctica op plaatsen waar ze zelf moeilijk konden komen.

Microwave heeft nu ook een chip met zender ontwikkeld die bevestigd aan een tonijn of haai een jaar lang de daglengte, temperatuur, zoutgehalte en waterdruk registreert. Na een jaar valt de zender van de staart naar de zeebodem.

De timer activeert dan de zender die alle data van een jaar doorsluist naar een Argossatelliet. Aan de daglengte op een bekende datum kan de breedtegraad worden afgeleid en dus de positie waarop deze klimaatgegevens van toepassing zijn.

Mysterieuze storing
Satelliettracking met de Dopplermethode heeft nog wel een belangrijk nadeel: het is bijzonder kwetsbaar voor storingen. In de Europese praktijk blijkt vaker niet dan wel een signaal de satelliet te bereiken, en positiebepaling wordt dan soms onmogelijk. Kiekendiefexpert Ben Koks merkte bijvoorbeeld rond de Middellandse zee dat hij zijn vogels enkele dagen kwijtraakte, en dan niet omdat zijn kiekendief in de braadpan lag

De nauwkeurigheid is af en toe ook dramatisch bij de vedergewichtzenders. “In werkelijkheid haal ik maar in een half procent van de metingen categorie 3-kwaliteit”, zegt de Duitse vogelprof Michael Kaatz, die zijn zenders testte voor onderzoek aan ooievaars.

“Ik heb afwijkingen gemeten van 1000 procent, waarbij de positie 10 kilometer afweek van de werkelijkheid. Puur door de zender achter huis neer te leggen en bij iedere keer dat de satelliet overkwam de gegevens te vergelijken.”

Volgens Howey van Microwave is dit fenomeen in Amerika, Afrika en Azië niet bekend. “Die klachten hebben we alleen in Europa”, zegt hij. “Bij het naderen van de satelliet boven Algerije en Italië treedt interferentie op met het ontvangstsignaal door radiobronnen waarvan niemand weet wat het is. Pas boven Scandinavië is de ontvangst weer normaal.

Die interferentie was niemand eerder opgevallen, omdat niemand ooit lichtgewicht vogelzendertjes heeft gebruikt. We hebben Argos gevraagd daar een oplossing voor te zoeken.”

Howey heeft zelf al een oplossing bedacht door de Dopplermethode overboord te gooien. De eerste 30-grams GPS-PTT’s zijn dit jaar ook op de markt gekomen. Locatiebepaling via GPS moet binnenkort ook in de vedergewichtklasse van beneden 10 gram het roer overnemen. De ontvangst van signalen gaat dan nog wel via Argos, maar er is nog maar een signaal nodig om van een hele dag de data en posities door te geven.

Posities zijn dan tot de meter nauwkeurig te bepalen, al moet er ook dieper in de buidel getast worden. Maar staan biologen hier ook om te springen? “Natuurlijk is tien kilometer afwijking overdreven zoals nu bij de Dopplermethode”, zegt ooievaarprof Kaatz. “Maar je hoeft ook weer niet precies te weten bij welke grasspriet je ooievaar zit. Dat voegt aan het begrip over trekroutes niet bijzonder veel toe.”