Arktyka najmniejszych niedźwiedzi

Arktyka to miejsce szczególne na mapie świata. Kojarzona jest zwykle z globalnym ociepleniem oraz z niekwestionowanym królem tego regionu – niedźwiedziem polarnym. Jednak wbrew ogólnemu przekonaniu rejony arktyczne nie są jedynie miejscem zalegania wiecznych śniegów. Niektóre obszary pokryte są tundrą, czyli zielonym dywanem składającym się głównie z mchów i porostów, a poza niedźwiedziami polarnymi występują tam również inne zwierzęta. Szczególnie interesujące są te najmniejsze i najsłabiej poznane, czyli bezkręgowce, bo to dzięki nim ekosystemy arktyczne mogą w ogóle istnieć.

Arktyka a Antarktyka

Arktyka jest często mylona z Antarktyką. Poza wspólnym dla obu obszarów lodem oraz dniem i nocą polarną dzieli je prawie wszystko. Arktyka to obszar obejmujący biegun północny, na który składają się wody Oceanu Arktycznego otoczonego kontynentami Eurazji i Ameryki Północnej. Antarktyka natomiast to kontynent izolowany przez morza na biegunie południowym. Ponad 95% kontynentu pokryte jest lądolodem i to właśnie tam znajdują się najsuchsze oraz najzimniejsze pustynie na świecie. Największym drapieżnikiem Arktyki jest wspomniany już wcześniej niedźwiedź polarny¹, który żywi się głównie fokami. Na arktyczne wyspy migrują ptaki zakładające wielotysięczne kolonie, po tundrze spacerują renifery, a na plażach spotkać można foki i morsy. Największe zwierzęta zamieszkujące obszary lądowe Antarktyki to pingwiny, które żywią się głównie krylem (morskie skorupiaki). Jednym z najgroźniejszych drapieżników jest tam lampart morski². Na wybrzeżu spotkać można także inne foki, jednak różne od występujących w Arktyce. Ważnym elementem obu regionów jest olbrzymia masa fito- i zooplanktonu. Zwierzęcym elementem łączącym Arktykę i Antarktykę jest ptak – rybitwa popielata (Sterna paradisaea), która migruje z północy na samo południe, podążając za latem polarnym. W Arktyce składa jaja i wychowuje młode, po czym resztę roku spędza w locie i w Antarktyce.

Svalbard – centrum naukowe europejskiej Arktyki

Svalbard to archipelag wysp położonych na dalekiej północy Europy pomiędzy 74 a 81 stopniem szerokości geograficznej. Największą i najbardziej znaną wyspą tego regionu jest Spitsbergen. Obszar ten stanowi wyjątkowe miejsce dla naukowców, głównie ze względu na swoją historię geologiczną, względnie młode obszary pozbawione lodu, wyjątkowy klimat i – wbrew pozorom – dużą bioróżnorodność. Decydujący wpływ na klimat tego archipelagu mają prądy morskie – od zachodu jest to prąd ciepły, od wschodu – zimny. Z tego też powodu po zachodniej stronie wysp znacznie większe obszary pokryte są tundrą, natomiast na wschodzie dominują pustynie polarne i lodowce. Na Spitsbergenie znajdują się polskie stacje polarne. Najsłynniejsza z nich, nazwana imieniem Stanisława Siedleckiego i prowadzona przez Instytut Geofizyki Polskiej Akademii Nauk, to całoroczny „Hornsund” położony w fiordzie o tej samej nazwie. Pozostałe placówki to stacje letnie (czynne tylko w czasie lata polarnego) należące do Uniwersytetów: Wrocławskiego, im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, im. Mikołaja Kopernika w Toruniu i im. Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie. Administracyjną stolicą archipelagu jest miasteczko Longyearbyen, ze słynnym centrum naukowym UNIS (University Centre of Svalbard). Naukowcy i studenci z całego świata przyjeżdżają do tego najdalej na północ wysuniętego uniwersytetu, by uczyć się geologii, glacjologii czy biologii polarnej. Pomimo administracyjnej przynależności do Norwegii Svalbard, na mocy traktatu spitsbergeńskiego, rządzi się swoimi prawami i ma własnego gubernatora.

Tundra i lodowce

Okres lata polarnego, trwający od kwietnia do września, to czas migracji ptaków na ląd. Ze względu na czas trwania dnia polarnego i związany z tym dopływ światła produkcja pierwotna w morzach jest wysoka, co skutkuje masowym pojawem planktonu roślinnego i zwierzęcego. Arktyka staje się wówczas rajem dla ptaków planktonożernych, które pełnią bardzo ważną funkcję w tych rejonach – to właśnie one łączą ekosystemy morskie z lądowymi. Dobrym przykładem są alczyki (Alle alle), które żywią się morskimi skorupiakami i pozostawiają na lądzie duże ilości guana, co z kolei użyźnia okoliczną tundrę. Dzięki temu tundra w sąsiedztwie kolonii ptasich jest różnorodniejsza, a chodząc po niej, można się zapaść w mszystej roślinności nawet po kolana. I to właśnie te miejsca są również najbardziej atrakcyjne pod względem występowania najmniejszych zwierząt Arktyki, czyli bezkręgowców.

W surowszym środowisku, czyli na lodowcach, także można znaleźć liczne gatunki zwierząt. Lodowce to stały element ekosystemów arktycznych i – pomimo niesprzyjających życiu warunków – są one domem wielu gatunków bakterii, mikroskopijnych roślin i zwierząt. Zasiedlają je: algi, pierścienice, skoczogonki, niesporczaki czy owady. Lodowce, podobnie jak obszary tundrowe, mają swoje centra bioróżnorodności, tj. kriokonity. Są to niewielkie (do 50 cm średnicy) oczka wypełnione wodą. Powstają w miejscach, gdzie wiatr nawiewa martwą materię organiczną i nieorganiczną. Kriokonity stanowią samodzielne ekosystemy ekstremalne, w których cyjanobakterie i glony odpowiadają za produkcję pierwotną, a wrotki czy niesporczaki to kolejne ogniwa łańcucha pokarmowego.

Zwierzęcym elementem, który łączy tundrę i kriokonity, są m.in. niesporczaki (Tardigrada). Zwierzęta te są stałym elementem regionów polarnych, ale pomimo wieloletnich badań wiedza na ich temat jest ciągle niewielka. Można je znaleźć niemal we wszystkich próbkach mchów z tundry oraz w większości kriokonitów. Ich fenomen to właśnie zdolność zasiedlania niegościnnych terenów oraz przeżycia w ekstremalnych warunkach polarnych.

Niesporczaki – stali mieszkańcy regionów polarnych

Niesporczaki (znane także jako wodne niedźwiadki), to mikroskopijne bezkręgowce o średniej wielkości około 0,3 mm. Oglądane pod mikroskopem przypominają parówkę z czterema parami odnóży zakończonych pazurkami. Zwierzęta te zasiedlają niemalże wszystkie środowiska na wszystkich szerokościach geograficznych. Gatunki lądowe można znaleźć w mszakach, porostach i glebie, a wodne zasiedlają osady oraz rośliny wodne. Znany jest również gatunek morski, który pasożytuje na strzykwach (Holothuroidea). Do dziś opisano ok. 1200 gatunków niesporczaków z całego świata, a prawdopodobnie poznano dopiero jedną dziesiątą wszystkich. Najlepiej pod względem fauny Tardigrada poznana jest Europa. Pozostałe regiony pozostają bardzo słabo przebadane lub kompletnie niezbadane. Dla przykładu: z Zambii znane są zaledwie cztery gatunki, z Peru 21, a ze znacznie mniejszej obszarowo Polski – dla kontrastu – około 100 gatunków. W wielu krajach badania nad niesporczakami nie były nigdy prowadzone, a liczba prac z określonych regionów związana jest zwykle z liczbą specjalistów pracujących na danym obszarze. Zwierzęta te jako miejsce do życia wyjątkowo upodobały sobie regiony polarne oraz górskie (czyli siedliska ekstremalne). Z obszaru Svalbardu do dziś znanych jest 85 gatunków, jednakże najnowsze wyniki badań wskazują, że ich liczba może być znacznie większa. Tylko w ostatnich dwóch latach opisano tam trzy gatunki nieznane wcześniej nauce, a opisy kolejnych nowych doniesień są w trakcie przygotowywania.

Dla tak małych zwierząt niewielki kriokonit czy kawałek mchu to cały świat – badając tak małe organizmy, bada się w rzeczywistości mikrokosmos. Niesporczaki w rejonach polarnych mogą występować w bardzo dużych zagęszczeniach. Jest to związane prawdopodobnie z niższą presją drapieżniczą, w przeciwieństwie do bogatszych w faunę glebową obszarów, dużą ilością pokarmu (tundra), a także zdolnością zapadania w stan anabiozy, czyli tzw. życia utajonego. W stanie anabiozy mogą przetrwać niesprzyjające życiu warunki, takie jak ponad kilkuletnie przesuszenie, brak pokarmu, temperaturę w granicach od +150°C do zera absolutnego czy nawet wysokie dawki promieniowania jonizującego i UV. Dzięki tym właśnie zdolnościom niesporczaki słyną jako najbardziej wytrzymałe organizmy na Ziemi oraz stanowią jeden z obiektów modelowych w badaniach astrobiologicznych. Doczekały się też wycieczki w przestrzeń kosmiczną w 2009 roku, gdzie były poddawane działaniu próżni kosmicznej. Jak można się domyślić, większość stworzeń przeżyła tę misję.

Niesporczaki są interesującym elementem w badaniach nad ekosystemami arktycznymi. Warta poznania jest ich różnorodność gatunkowa, wybiórczość siedliskowa, a także miejsce, jakie zajmują w poszczególnych ekosystemach. Część gatunków, jako konsumenci pierwszego rzędu, żywi się glonami oraz sokami wysysanymi z komórek mszaków i porostów. Inne, jako konsumenci drugiego rzędu, żywią się drobnymi bezkręgowcami, takimi jak nicienie czy wrotki, nie gardząc także swoimi współbraćmi. Niesporczaki są również pokarmem dla różnych bezkręgowców, włączając roztocza (Acari) czy skoczogonki (Collembola). Obecnie prowadzone są badania nad wpływem biogenów z kolonii ptasich na różnorodność oraz wielkość (czyli kondycję) niesporczaków. Bardzo prawdopodobne, że tundra nawożona przez ptaki jest najlepszym siedliskiem dla tych małych miśków, ale także innych mikrobezkręgowców w Arktyce. Może to być związane z lepszą bazą pokarmową – więcej nisz i jedzenia dla gatunków roślinożernych, którymi z kolei żywią się gatunki drapieżne. Wymienione wyżej przykłady świadczą o pozytywnym wpływie kolonii ptasich na faunę bezkręgowców, co z kolei może mieć przełożenie na funkcjonowanie bardzo wrażliwego ekosystemu arktycznego.

Niesporczaki, poza zielonym arktycznym dywanem, zasiedlają także nieco mniej przyjazne miejsca – jako prawdziwi twardziele żyją na lodowcach. Część osobników zasiedlająca kriokonity jest czarno ubarwiona (co stanowi wyjątek u Tardigrada). Jest to najprawdopodobniej związane z ochroną przed silnym promieniowaniem UV występującym na lodowcach. Dodatkowym efektem ciemnego ubarwienia jest skupianie promieniowania słonecznego, co podwyższa temperaturę w kriokonicie, sprzyja dalszemu jego wytapianiu i w następstwie przyspiesza topnienie całego lodowca. Badanie bogactwa gatunkowego lodowców jest niezwykle ważne ze względu na postępujące zmiany klimatu i topnienie lodu. Wraz z cofaniem się lodowców znikają także gatunki, których ludzkość może już nigdy nie poznać. Lodowce są także ważnym obiektem w badaniach astrobiologicznych (niesporczaki, znane jako najbardziej wytrzymałe organizmy na Ziemi, zasiedlają kriokonity w lodowcach, z kolei kriokonity mogą stanowić modelowy ekosystem dla podobnych miejsc na księżycach pokrytych lodem).

W kriokonitach niesporczaki stoją na szczycie drabiny troficznej i zazwyczaj wykazują najwyższe zagęszczenia na tle innych zwierząt kriofilnych (czyli mogących żyć w środowisku lub wymagających do życia siedliska związanego z lodem i niskimi temperaturami). Fauna kriokonitów jest jednak niemal niezbadana, dlatego też w tych siedliskach opisano zaledwie kilka gatunków niesporczaków.

Dlaczego małe są tak ważne?

Wszystko w przyrodzie ma swoje miejsce i określone zadanie. Nie ma organizmów nic nieznaczących, a ich istotna rola mogła jedynie jeszcze nie zostać do końca poznana. Niesporczaki, ze względu na swoje niezwykłe zdolności przystosowawcze oraz stałą obecność w rejonach polarnych, wydają się dobrym obiektem modelowym do badań różnych interakcji (organizm – środowisko) występujących na tych terenach.

Badania nad różnorodnością gatunkową i opisywanie gatunków, to nie tylko wewnętrzna potrzeba człowieka związana z chęcią poznania otoczenia, ale także pewne porządkowanie otaczającej nas rzeczywistości oraz odtwarzanie historii życia na Ziemi. Tworzenie list gatunkowych oraz monitorowanie otoczenia jest niezbędne m.in. w celu ochrony przyrody. Prowadzone badania nad różnorodnością, liczebnością i wielkością tych drobnych stworzeń mogą być kluczem do zrozumienia zagadnień biogeograficznych, ekologicznych czy ewolucyjnych. O ile więc kręgowce Arktyki są bardzo dobrze poznane, o tyle bezkręgowce wymagają jeszcze dalszych badań.

Wiele grup stworzeń o niskim znaczeniu gospodarczym jest lekceważona, a to właśnie te najmniejsze zwierzęta stoją u podstaw funkcjonowania ekosystemów. Wszelkie zmiany zachodzące w skali mikro mają swoje konsekwencje w skali makro, czyli dla nas ludzi i całej planety.

Mamy to szczęście, że Svalbard – to wyjątkowe miejsce w Arktyce – jest bez większych problemów logistycznych łatwo dostępne. Dlatego też naukowcy z Polski mają szansę zgłębiać nieodkryte tajemnice lodowców i tundry. Niewątpliwie niesporczaki są jednym z obiektów wartych dalszego poznania i być może najbliższe odkrycia dadzą odpowiedź na wiele problemów badawczych. Należy pamiętać, że szeroko rozumiana bioróżnorodność, to w większości te organizmy, których nie widzimy gołym okiem.

Badania finansowane w ramach grantu MNiSW „Diamentowy Grant” nr DI 035241.

Krzysztof Zawierucha
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
Wydział Biologii, Zakład Taksonomii i Ekologii Zwierząt
Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu