Polityka_blog_top_bill_desktop
Polityka_blog_top_bill_mobile_Adslot1
Polityka_blog_top_bill_mobile_Adslot2

23.05.2013
czwartek

Z Tatr do ?Nature?

23 maja 2013, czwartek,

Ostatnio pisałem o badaniach tatrzańskich wód. Badania te są same w sobie ciekawe, ale w skali nauki światowej mają rangę niezbyt dużą. Akurat prace Żelaznego i współpracowników z Tatr pojawiają się w pismach z niezłym JIF, ale to są wyjątki. No i nawet tamte nie są przesadnie często cytowane. Nie łudźmy się, że bardzo interesują naukowców z – powiedzmy – USA czy Ghany. Jeśli zaś nawet zainteresują hydrochemików badających zjawiska krasowe w innych częściach świata, to raczej na zasadzie porównania z własnymi badaniami, niż jako prace naukowe wartościowe per se.

Czasem jednak badania z jednego konkretnego miejsca odkrywają coś nowego w skali świata. W przypadku badań w jeziorach tatrzańskich to przydarzyło się badaniom biologicznym. Fauna i flora Tatr jest ciekawostką samą w sobie, ale, przyznajmy, jest zwykle uboższą formą tego, co można znaleźć w Alpach, czy w ogóle w alpidach od Pirenejów po Kaukaz. Nawet, gdy coś jest tatrzańskim endemitem, to dalej nie wykracza poza rolę pozycji na liście inwentarzowej. Nie ma więc za bardzo czego przełomowego szukać w badaniach kozic, świstaków czy krokusów. Choć, już w przypadku wilków karpackich udało się zauważyć, że po polskiej stronie, gdzie są chronione, rzadziej atakują zwierzęta gospodarcze, a po stronie słowackiej, gdzie się na nie poluje – atakują je częściej. Odkrycie to ma proste wytłumaczenie związane z życiem społecznym tego ssaka, ale nie o tym chciałem napisać.

Napisać chciałem o badaniach żyjącego w tatrzańskich stawach „robactwa”. Istotne odkrycia zaczęły się brać z trywialnych badań faunistycznych – spisu, gdzie co żyje. Okazuje się, że stawy wyglądające mniej więcej podobnie mogą mieć zupełnie inny skład gatunkowy bezkręgowców. Jedną z większych osobliwości jest skrzelopływka bagienna, która obecnie żyje w strefie podbiegunowej, a w Tatrach jest reliktem. Otóż stwierdzono ją jedynie w dwóch stawach – jednym polskim i jednym słowackim. Czemu tylko w dwóch? Otóż wyewoluowała ona w warunkach subglacjalnych, gdzie po zimie nadchodziło krótkie, może kilkutygodniowe lato, kiedy jest czas na wyklucie, wzrost i rozmnażanie. Wyklucie się zbyt późno mogło oznaczać brak czasu na rozwój, więc nie dzieje się to kiedykolwiek, ale tylko po przemrożeniu, które jest znakiem, że właśnie skończyła się zima i dane jest trochę czasu. To dość częsty mechanizm u roślin (łupiny nasienne często potrzebują mechanicznego nadszarpnięcia przez lód albo poruszające się w rozmarzającej ziemi kamyki), ale u zwierząt nie. Na stawach tatrzańskich pokrywa lodowa utrzymuje się długo (choć ostatnio na Morskim Oku zdarzały się niespotykane niegdyś epizody przerywania stałej pokrywy lodowej nie tylko latem, ale i w półroczu zimnym), ale tylko wyjątkowo zdarza się, by jezioro regularnie przemarzało do dna. Tak dzieje się w Dwoistym Stawie Gąsienicowym, które jak to w obszarze krasowym jest „dziurawe” i zimą, gdy nie ma dopływu wód opadowych i roztopowych opróżnia się z wody podlodowej. I tam żyła skrzelopływka. Dlaczego już nie żyje? Dzięki temu, że ludzie uznali, że tyle wody się marnuje i można ją zarybić. Sprowadzone pstrągi wyjadły skrzelopływkę, a gdy nadeszła zima i woda od góry zmarzła, a od dołu wyciekła – same wymarły.

Zarybianie tatrzańskich stawów to kolejny przykład obserwacji zjawisk, które mogą służyć jako przykłady poglądowe dla procesów ogólnych. Tylko nieliczne stawy mają populację ryb od zawsze. Są to pstrąg potokowy, lipień i jeden z gatunków głowaczy. Tzn. były, bo od czasu budowy kolejnych jazów na Dunajcu, a przypieczętowano to budową zapory czorsztyńskiej, zostały odcięte. Pstrąg potokowy jeszcze jakoś sobie radzi, ale jest wypierany przez sprowadzone przez ludzi pstrągi amerykańskie (tęczowego i źródlanego). Te zjawiska są dość typowe. Natomiast zjawisko wyjedzenia ofiary przez drapieżnika jest wbrew pozorom rzadko obserwowane. By zaszło, zwykle trzeba spełnić kilka warunków – drapieżnik powinien pojawić się z zewnątrz, ofiara powinna być na tyle atrakcyjna, by jej szukał nawet, gdy jest jej skrajnie mało (takie coś dzieje się, gdy ofiara jest np. wyjątkowo duża, a więc pożywna, w porównaniu z innymi albo po prostu nie ma innych potencjalnych ofiar), ofiara zaś powinna nie mieć mechanizmów obronnych, takich jak zdolność do ucieczki, zdolność do ukrywania się, wytwarzanie różnego rodzaju broni morfologicznej czy chemicznej itd. Tak było w przypadku pstrąga i skrzelopływki w Dwoistym.

W pozostałych stawach nie było skrzelopływki, ale są inne gatunki drobnych skorupiaków. Nie tak spektakularne – najbardziej typowe gatunki jezior Holarktyki. Da się jednak zauważyć prostą zależność – gdzie są ryby, jest kilka gatunków drobnych, przezroczystych skorupiaków i mogą pojawić się zakwity glonowe, gdzie nie ma ryb, jest zwykle jeden duży (oczywiście w swojej skali), często ubarwiony gatunek i mało liczne gatunki drobniejsze, a zakwity glonowe praktycznie nie występują. Po prostu tam, gdzie są ryby, być może kiedyś były duże gatunki rozwielitek, ale zostały wyjedzone po przybyciu ryb, bo są duże, a więc pożywne i łatwe do zauważenia w krystalicznie czystej wodzie. Duże rozwielitki jednak są bardziej wydajne w wyjadaniu glonów, więc gdy są, tych jest mało. Mało jest też drobnych rozwielitek, które są mniej wydajne i głodują. Część z tych obserwacji czyniono już wcześniej gdzie indziej, ale Tatry jako miejsce, gdzie blisko są stawy bezrybne i rybne, a czasem to się odwraca, są dobrym miejscem na weryfikację hipotez.

Właśnie ta zmiana stanu dała odkrycie na miarę publikacji w Nature. Otóż w hydrobiologii znane jest zjawisko dobowych migracji pionowych planktonu. Za dnia zooplankton w większości przebywa blisko dna, a nocą podpływa ku powierzchni. Różne hipotezy różnie to tłumaczą. Może chodzić o unikanie UV, o optymalizację temperatury otoczenia i in. Może też chodzić o unikanie drapieżnika posługującego się wzrokiem, czyli ryb. Warszawski hydrobiolog Maciej Gliwicz odkrył, że w jeziorach, gdzie ryby są od zawsze, zooplankton migruje, jak to zwykle ma miejsce typowych jeziorach niżu. Jednak w jeziorach, gdzie nigdy nie było ryb, mimo, że UV i temperatura działają tak samo, zooplankton nie migruje i większość czasu spędza w strefie naświetlonej żywiąc się glonami. Mało tego, tam, gdzie ryby są od niedawna, zooplankton migruje, ale na mniejszym dystansie niż w jeziorach od dawna rybnych. Jeszcze nie wykształcił tego zachowania w pełni. Zatem – przyłapano ewolucję na gorącym uczynku i to dobrych parę lat zanim ukazał się klasyczny dziś „Dziób zięby”. Zatem czasem warto prowadzić badania lokalne, bo mogą stać się podłożem badań na miarę publikacji w piśmie najwyższej półki. To dedykuję recenzentom wniosków o granty.

Piotr Panek

Fot. Piotr Panek, licencja CC-BY (uznanie autorstwa)

Reklama
Polityka_blog_bottom_rec_mobile
Reklama
Polityka_blog_bottom_rec_desktop

Komentarze: 7

Dodaj komentarz »
  1. Ciekawe obserwacje – migracji zooplanktonu, ale wniosków trochę brak. „..zooplankton migruje, ale na mniejszym dystansie niż w jeziorach od dawna rybnych. Jeszcze nie wykształcił tego zachowania w pełni.” Zooplankton, który WYKSZTAŁCA zachowania?! Musi tu działać jakiś inny czynnik, a przekonanie o istnieniu ewolucji (zwane często Teorią ewolucji), tylko zaciemnia sprawę.

  2. @Meruńka

    W zooplanktonie zawsze są osobniki migrujące, migrujące trochę mniej, migrujące trochę i niemigrujące wcale, w zależnych od różnych czynników proporcjach.

    W obecności ryb przewagę mają egzemplarze zooplanktonu wyposażone w genetyczną skłonność do dobowej migracji, bo ponoszą mniejsze ryzyko bycia zjedzonym.

    Póki ryb nie było, przewagę miały te bez genów migracji, bo lepiej jadły, a ryzyka związanego z brakiem migracji nie było.

    Teraz niemigrujące osobniki dużo częściej od migrujących są zjadane, więc migrujące mają w kolejnych pokoleniach coraz większą przewagę liczebną.

    Jeśli chodzi o stopniowo zwiększającą się głębokość ławic zooplanktonu, to łatwo to wytłumaczyć:
    Otóż optymalne do życia jest miejsce „ciut głębiej niż inni”. Jeżeli nad takim robaczkiem jest wiele innych, to tamtych będą ryby jadły, czyli on będzie w miarę bezpieczny, a zarazem będzie miał więcej pożywienia od tych, którzy są jeszcze głębiej.

  3. Hm, nie wiedziałem, że zmiana behawioru (i to raczej nie wynikająca z inteligencji zooplanktonu?) jest dowodem na zaistnienie ewolucji „in action”. Bo raczej nowy takson w ten sposób nie powstał.

  4. Reklama
    Polityka_blog_komentarze_rec_mobile
    Polityka_blog_komentarze_rec_desktop
  5. Oczywiście, że zmiana behawioru to zmiana ewolucyjna. Tym bardziej, że nie jest wynikiem inteligencji i naśladownictwa (jak np. nabycie zwyczaju kąpieli przez japońskie makaki czy otwierania kapsli przez brytyjskie ptaki), ale właśnie zmianą fenotypu, która musi wynikać ze zmian genotypu. Że nie powstał nowy takson? Lew od tygrysa też się różni bardziej behawiorem niż morfologią.

  6. To, co jest określane zmianą behawioru zooplanktonu i wiązane z ewolucją, może wynikać z całkiem innych przyczyn, np. zmian ruchu wody w obecności ryb, oddziaływania chemicznego odchodów, itd. (tak sobie dywaguję…).

  7. Szanowny Panie Panek – za przeproszeniem, Pan pisze od rzeczy, niech Pan nie sieje zgorszenia. W tekście nie ma wzmianki o tym, że populacje z obydwu ekosystemów są zróżnicowane genetycznie. Chociaż teoretycznie tak „powinno” być, bo jednokomórkowce nie podejmują decyzji o zmianie zbiorowych zachowań poprzez głosowanie. A mechanizm migracji pionowych polega głównie na regulacji objętości wakuol w cytoplazmie.
    W dodatku Autor zbyt daleko posunął się sugerując związki budowy zapór dunajeckich ze stanem LOKALNYCH populacji ryb w źródłowych partiach górskich potoków. Pstrągi potokowe (przypominam że to taksonomicznie ten sam gatunek co troć wędrowna, przy czym ewidentnie pstrąg jest jak gdyby „wtórną odmianą” tejże) podejmują owszem wędrówki tarłowe, ale nie aż na tak dalekie dystanse. A przynajmniej jak dotąd nikt tego nie udowodnił. Za to zmiany w wieloletnim stanie (przepływie) wód oraz ich chemizmie (oczywiście antropogeniczne) miały i mają znaczny wpływ na zubożenie tych populacji, a zatem i zasobu genetycznego.

  8. Troć, owszem, niegdyś się tarła w tatrzańskich potokach (akurat niekoniecznie w jeziorach), ale już się nie trze, tu nie tylko Czorsztyn ma znaczenie, ale i Rożnów, i wreszcie Włocławek. Każda zapora, nawet tak niska jak dla młyna czy małej elektrowni wodnej i nawet z działającymi przepławkami, zmniejsza bogactwo ryb powyżej. Kiedyś był dobry zwyczaj konstruowania kanałów młyńskich, dzięki którym główny nurt nie szedł przez turbiny. Teraz nawet gdy coś takiego się stosuje, w praktyce nieraz na nie kieruje się główny nurt, a to, co miało być właściwym korytem, staje się ciurkadłem.

    Co do bardziej lokalnych migracji, to większość gatunków ryb podejmuje takie kilkunastokilometrowe. Pierwsze obserwacje, że jazy na Dunajcu i jego potokach źródłowych (w okolicach Nowego Targu) przeszkadzają migracjom pochodzą już z XIX w. To nie ja się posuwam do takich stwierdzeń, tylko ichtiolodzy i wędkarze. Sam nie robiłem tam badań.

    Z tamtejszych ciekawostek pstrągowych można jeszcze wymienić swoistą populację morskooczną, gdzie forma normalnie rzeczno-potokowa żyje jako populacja jeziorna. Większość osobników jest niewielka mając proporcje „głodowe”, a niektórym udaje się dorosnąć do rozmiarów, w których mogą przejść na kanibalizm i od tego momentu rosnąć w bardziej typowy sposób.

    Badania genetyczne skorupiaków (a więc bardzo wielokomórkowców) w stawach tatrzańskich, owszem, też się robi. Kiedy więcej się tym interesowałem, badano głównie zróżnicowanie allozymów (czyli białek), ale potem zaczęto badać też po prostu genomy. Co się teraz dzieje w tej materii – dokładnie nie wiem – można zapytać w Zakładzie Hydrobiologii UW. Różnice w ich behawiorze muszą wynikać z różnic w genotypie. Co by nie mówić o inteligencji wioślarek i widłonogów, nie jest ona tak duża, by pozwalać na dużą plastyczność fenotypową. Ich mechanizmy migracji polegają na aktywnym machaniu odnóżami, a nie na żadnych wakuolach. Intensywność migracji jest indukowana przez sygnały chemiczne niesione przez wodę (kairomony). W warunkach laboratoryjnych robiono również eksperymenty polegające na wpuszczaniu wody, w której pływały ryby planktonożerne, do (wysokich) akwariów z zooplanktonowymi skorupiakami. Jak można było oczekiwać, taka woda uruchamiała migracje.

css.php