Autor zdjęć: dr Katarzyna Janik-Superson
Bioróżnorodność na wagę złota
Na całym świecie gwałtownie rosną i rozwijają się środowiska miejskie. Jest to forma ekspansji człowieka, niosąca cały szereg wyzwań i ograniczeń dla dzikich organizmów, które podlegają urbanizacji. Działalność człowieka doprowadziła do dramatycznej utraty bioróżnorodności i pogorszenia stanu wielu ekosystemów. Ponadto, wiele opracowań naukowych, dotyczących zmian bioróżnorodności, ma charakter lokalny, wyrywkowy i nie pozwala wyciągać wniosków w szerszej skali lub przewidywać trendów, co staje się bardzo istotne w dobie globalnych zmian klimatycznych i środowiskowych. Dlatego międzynarodowy zespół naukowców realizuje projekt ECOPOND, który ma na celu poprawę technik monitorowania bioróżnorodności zbiorników słodkowodnych.
W badaniach skupiamy się na różnorodności biologicznej bakterii, grzybów, zwierząt bezkręgowych i kręgowych. Monitorujemy też skład chemiczny wody w kilkudziesięciu zbiornikach słodkowodnych od Krakowa po Trondheim w Norwegii.
Mówi dr hab. Karolina Bącela-Spychalska z Katedry Zoologii Bezkręgowców i Hydrobiologii na Wydziale Biologii i Ochrony Środowiska UŁ.
Projekt ECOPOND realizowany od września 2020 roku w pięciu zespołach partnerskich, jest finansowany ze środków Norweskiego Mechanizmu Finansowego na lata 2014–2021 (Fundusze Norweskie) w ramach Programu „Badania”, którego operatorem jest Narodowe Centrum Nauki. W Polsce liderem projektu jest dr hab. Szymon Śniegula z Instytutu Ochrony Przyrody Polskiej Akademii Nauk, po stronie norweskiej jest to Annette Taugbolz Norweskiego Instytutu Badań Przyrody. Do współpracy zaprosili oni dr hab. Karolinę Bącela-Spychalską z Uniwersytetu Łódzkiego, prof. dr hab. Wiesława Babika z Uniwersytetu Jagiellońskiego a także dr Trude Vrålstad z Norweskiego Instytutu Weterynaryjnego, Oslo.
Naszym wspólnym zadaniem jest badanie problemów i mechanizmów, które zachodzą w stawach w pięciu obszarach geograficznych. Badamy więc zbiorniki słodkowodne w Krakowie, Łodzi, Gdańsku, Oslo i Trondheim, a także na obszarach niezurbanizowanych w okolicy tych miast.
Dodaje dr hab. Karolina Bącela-Spychalska.
Staw – (nie)zwykłe miejsce do życia
Na świecie istnieje (w zależności od klasyfikacji) od 64 milionów do nawet 3 miliardów zbiorników definiowanych jako stawy. A to z kolei stanowi aż 30% wszystkich wód stojących słodkich na świecie. Dokładne badanie bioróżnorodności tych zbiorników, a także wypracowanie metody ich monitorowania wydaje się więc niezwykle ważne.
Pomimo że stawy są ekosystemami znanymi większości ludzi od dzieciństwa, miejskie zbiorniki wodne i ich fauna nadal kryją wiele tajemnic. Dotychczas większość prac w tym temacie dotyczyła zwierząt o większych rozmiarach, łatwych do obserwacji, czy odłowu, albo też koncentruje się na pojedynczych gatunkach czy organizmach wskanikowych. Brakuje opracowań dla całych zespołów występujących tam gatunków oraz porównań w szerokiej skali geograficznej. W naszej ocenie tylko takie podejście pozwoli uzyskać prawdziwy obraz kondycji tych zbiorników, zmian ich bioróżnorodności oraz wykryć ewentualne negatywne trendy.
Wyjaśnia dr hab. Bącela-Spychalska.
Stawy wydają się niezwykle ciekawymi obiektami, nie tylko ze względu na ich dużą różnorodność, różną wielkość i usytuowanie, ale także dlatego, że są one bardzo wrażliwe na wszystkie zmiany nie tylko w samym zbiorniku, ale także wokół niego. Są poddawane bardzo dużej antropopresji, czyli presji ze strony człowieka. Z drugiej jednak strony w tych miejscach gdzie wpływ człowieka jest znaczny, na przykład w miastach, stawy stanowią swoiste refugia, czyli miejsca, w których różnorodność biologiczna może się rozwijać mimo zmian w otoczeniu.
Na zmiany w zbiornikach może wpływać temperatura, która przecież jest wyższa w miastach niż poza nimi, osuszanie, zanieczyszczenie czy wprowadzanie obcych gatunków, które naturalnie nie występują na danym obszarze geograficznym.
Po powrocie z wakacji w tropikach mało kto myśli o tym, by wyczyścić buty zanim wybierze się na spacer do Lasu Łagiewnickiego . A może mieć to znaczący wpływ na przenoszenie się organizmów.
Mówi naukowczyni.
Jak to się bada i do czego potrzebne jest DNA?
Ponieważ sklasyfikowanie czy oznaczanie wielu gatunków metodami tradycyjnymi jest mało efektywne i czasochłonne, naukowcy planują badać różnorodność gatunkową nie poprzez pobór i oznaczanie poszczególnych grup organizmów, ale poprzez wykorzystanie środowiskowego DNA i RNA z próbek wody.
Wiadomo, że wszystkie zwierzęta uwalniają do wody komórki swojego ciała, a wraz z nimi, swój materiał genetyczny: DNA i cząsteczki RNA. Cząsteczki te zatrzymujemy na filtrach w trakcie filtrowania wody z badanego stawu i potem przeanalizujemy w laboratorium.
Mówi dr hab. Bącala-Spychalska.
Środowiskowe DNA to wszystkie ślady genetyczne organizmów żyjących w danym środowisku. Tak jak w miejscu zbrodni szuka się materiału DNA sprawcy, tak możemy znaleźć DNA w próbkach wody, ponieważ każdy organizm traci DNA poprzez linienie, wraz z odchodami i innymi wydzielinami, no i oczywiście w okresie rozrodczym. Nasze zadanie polega na odfiltrowaniu fragmentów DNA z pobranej wody i na tej podstawie zidentyfikowanie tego, co żyje w stawie. Następnie, podobnie jak w sklepie korzystamy z kodów kreskowych do odczytania ceny i danych o produkcie, tak i my na podstawie krótkich fragmentów DNA – tzw. kodów kreskowych życia (barkodów), możemy odtworzyć listę organizmów żyjących w danym zbiorniku.
Wyjaśnia badaczka.
Wszystkie próby wody zostały już pobrane. Odbyło się to wiosną i na przełomie lata i jesieni. Czas pobrania prób miał ogromne znaczenie. Naukowcy wybrali terminy ze względu na obecność zwierząt bezkręgowych (najczęściej owadów) a także płazów.
Szczególnie zależało nam na obecności ropuchy szarej i traszki zwyczajnej, które jak większość płazów, często bywają narażone na obecność pasożytniczego grzyba Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), który ma katastrofalny wpływ na płazy i doprowadził już do wyginięcia wielu gatunków.
Dodaje naukowczyni.
Dodatkowo naukowcy prowadzą pomiary parametrów fizyko-chemicznych wody, które zostaną użyte jako dodatkowe czynniki w analizach różnorodności gatunkowej. Na tej podstawie będą mogli stwierdzić wpływ zanieczyszczeń na zespół gatunków. Badania powinny wyjaśnić, czy faktycznie proces urbanizacji jest niebezpieczny dla organizmów wodnych. A może zwiększenie stawów w miastach spowoduje, że lepiej będziemy mogli chronić organizmy związane z wodą?
Po więcej informacji o projekcie, w tym publikacje naukowe, zapraszamy na stronę projektu ECOPOND. Aktualności o projekcie znajdują się na Facebooku.
Opiekunem naukowym projektu w Uniwersytecie Łódzkim jest dr hab. Karolina Bącela-Spychalska (identyfikator ORCID: 0000-0003-4498-5107) z Katedry Zoologii Bezkręgowców i Hydrobiologii na Wydziale Biologii i Ochrony Środowiska UŁ
Jest to kolejny projekt realizowany w Katedrze, który dotyczy wykorzystywania kodów kreskowych DNA (barkodów) do potrzeb biomonitoringu środowiska. O badaniach rzeki Grabii informowaliśmy niedawno – Kreskowy kod życia – biolodzy z UŁ badają rzekę Grabię.
Materiał źródłowy: dr hab. Karolina Bącela-Spychalska; opracowanie materiału: Justyna Kowalewska, 3pr; redakcja: Centrum Promocji UŁ