RÓŻNORODNIE O BIORÓŻNORODNOŚCI TOM I

Transkrypt

1 RÓŻNORODNIE O BIORÓŻNORODNOŚCI TOM I

2

3 RÓŻNORODNIE O BIORÓŻNORODNOŚCI TOM I pod redakcją Magdaleny Klaudii Terleckiej Krosno 201 4

4 Copyright by Mateusz Drwal, Jadwiga Dudczyk, Anna Kempa-Dymińska, Grzegorz Iwanicki, Małgorzata Karaczyn, Michał Karczmarz, Klaudia Kardynał, Aleksandra Kleśta, Aleksandra Kondrat, Rafał Kowalski, Paweł J. Mazurkiewicz, Karolina Michalik, Anna Mirecka, Monika Mroczek, Elżbieta Nylec, Izabela Podgórska, Emilia Pyzdek, Małgorzata Skrabacz, Anna Sut, Justyna Ślęzak, Bożena Sosak-Świderska, Magdalena Klaudia Terlecka, Piotr Wasik Recenzja naukowa dr Izabella Olejniczak, mgr Paweł Boniecki Redakcja Magdalena Klaudia Terlecka (terlecka. com) Opracowanie graficzne, skład Maciej Penar Projekt okładki, fotografie na okładce Magdalena Klaudia Terlecka Korekta Zespół Druk Mazowieckie Centrum Poligrafii, ul. Duża 1, Marki, ISBN Krosno 2014 Wydawnictwo ARMAGRAF Krosno, ul. Krakowska 21 www. armagraf. pl

5 Spis treści MAGDALENA KLAUDIA TERLECKA Słowo wstępu od redaktora... 7 ANNA MIRECKA O problemie interdyscyplinarności różnorodności biologicznej MACIEJ SIERAKOWSKI Dlaczego Dinozaury żyły tak długo? Czyli o przystosowaniu się do środowiska... MAŁGORZATA KARACZYN, KLAUDIA KARDYNAŁ, PIOTR WASIK Wymieranie zwierząt w Polsce stan i perspektywy... MICHAŁ KARCZMARZ, MATEUSZ DRWAL Ochrona zasobów genetycznych zwierząt hodowlanych w Polsce RAFAŁ KOWALSKI Przetrwać, rozmnażać się i zdominować ewolucja żyworodności wśród ryb doskonałym przystosowaniem do zmieniających się warunków środowiskowych i konkurencji międzygatunkowej BOŻENA SOSAK-ŚWIDERSKA Bioróżnorodnie o mikrowarstwie powierzchniowej zbiorników wodnych JUSTYNA ŚLĘZAK, MAŁGORZATA SKRABACZ, EMILIA PYZDEK, MONIKA MROCZEK Wpływ regulacji rzecznych na bioróżnorodność makrobezkręgowców bentosu na przykładzie potoku Pluskawka (województwo małopolskie) PAWEŁ J. MAZURKIEWICZ Myrmekofauna Polski: Znaczenie dla ekosystemu i bioróżnorodność... MAGDALENA KLAUDIA TERLECKA Wpływ elektrowni wiatrowych na różnorodność gatunkową i liczebność ptaków

6

7 MAGDALENA KLAUDIA TERLECKA Instytut Ekologii i Bioetyki Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie Słowo wstępu od redaktora Niniejsza monografia Różnorodnie o bioróżnorodności jest pracą zbiorową kilkunastu autorów. Składa się na nią szesnaście artykułów, które omawiają wieloaspektowo i interdyscyplinarnie problemy związane z różnorodnością biologiczną. Artykuły podejmują zagadnienia konieczności oraz metod ochrony różnorodności biologicznej, przyczyny wymierania gatunków, a także stanowiska ekofilozoficzne dotyczące bioróżnorodności. Autorzy nawiązują do zagadnień prawnych związanych z ochroną różnorodności biologicznej oraz idei zrównoważonego rozwoju. Monografia złożona jest z dwóch tomów wydanych pod redakcją Magdaleny Klaudii Terleckiej. Tom 1. Tom pierwszy składa się ze wstępu autorstwa Anny Mireckiej oraz ośmiu artykułów. Trzy pierwsze artykuły zamieszczone w tomie pierwszym obejmują zagadnienia związane z historią wymierania gatunków na Ziemi oraz stanu i perspektyw dla zachowania bioróżnorodności (w Polsce), jak również problem ochrony zasobów genetycznych zwierząt hodowlanych. Pierwszy artykuł monografii, autorstwa Macieja Sierakowskiego zatytułowany Dlaczego Dinozaury żyły tak długo? Czyli o przystosowaniu się do środowiska" został poświęcony wyjaśnieniu w jaki sposób adaptacje fizjologiczne, morfologiczne oraz behawioralne pozwoliły dinozaurom panować przez tak długi okres czasu we współczesnym im świecie. Natomiast Małgorzata Karaczyn, Klaudia Kardynał, Piotr Wasik w swoim artykule Wymieranie zwierząt w Polsce stan i perspektywy omówili przyczyny spadku liczebności różnorodności biologicznej gatunków fauny i flory w Polsce. Autorzy skupili uwagę także na omówieniu metod zapobiegania wymieraniu gatunków, w tym wybrane akty prawne nawiązujące do ochrony różnorodności biologicznej oraz podjęli także dyskusję na temat skuteczności przedstawionych metod. Następny artykuł zatytułowany Ochrona zasobów genetycznych zwierząt hodowlanych w Polsce autorstwa Michała Karczmarza, Mateusza Drwala, omawia problem wymierania ras zwierząt hodowlanych, które są nie tylko częścią różnorodności 7

8 biologicznej, ale także produktem kultury narodowej. Autorzy podkreślają znaczenie konieczności ich ochrony oraz rolę programów ochrony zasobów genetycznych zwierząt wdrażanych nie tylko w Polsce ale i na terenie Unii Europejskiej. W kolejnych trzech artykułach tomu pierwszego zwrócono uwagę na różnorodność biologiczną zbiorników wodnych. Artykuł autorstwa Rafała Kowalskiego pt. Przetrwać, rozmnażać się i zdominować ewolucja żyworodności wśród ryb doskonałym przystosowaniem do zmieniających się warunków środowiskowych i konkurencji międzygatunkowej dotyczy problemu rozwoju zarodkowego ryb. Rolę ewolucji oraz żywotności w adaptacji do nowych warunków środowiskowych i konkurencji międzygatunkowej autor omówił na przykładzie dwóch rodzin ryb: Godeidae oraz Poecilidae. Kolejny artykuł pt. Bioróżnorodnie o mikrowarstwie powierzchniowej zbiorników wodnych Bożeny Sosak-Świderskiej, poświęcony został omówieniu warstwy powierzchniowej wody, która może stanowić miejsce monitoringu stanu zbiornika wodnego. Autorka omówiła warunki fizykochemiczne, liczne gatunki fauny zamieszkujące warstwę przypowierzchniową wody oraz zagrożenia dla przypowierzchniowej warstwy wody. Natomiast artykuł Justyny Ślęzak, Małgorzaty Skrabacz, Emilii Pyzdek oraz Moniki Mroczek zatytułowany Wpływ regulacji rzecznych na bioróżnorodność makrobezkręgowców bentosu na przykładzie potoku Pluskawka (województwo małopolskie) omawia ważną kwestię dotyczącą antropologicznych przekształceń rzek. Autorki zaprezentowały swoje własne badania dotyczące (negatywnego) wpływu regulacji potoku Pluskawka na makrofaunę bentosu. Badania wykazały, że badanie bioróżnorodności jest bardzo efektywną metodą służącą do monitorowania rzek. Następnym artykułem zamieszczonym w tomie pierwszym niniejszej monografii jest artykuł Pawła Mazurkiewicza zatytułowany Myrmekofauna Polski: Znaczenie dla ekosystemu i bioróżnorodności. Autor dokonał w nim charakterystyki rodziny Formicidae oraz jej podrodzin występujących na terenie Polski. Wskazał także na olbrzymie znaczenie przedstawicieli myrmekofauny dla różnorodności biologicznej, zwłaszcza w procesach glebowych. Ostatni artykuł pierwszego tomu autorstwa Magdaleny Klaudii Terleckiej zatytułowany Wpływ elektrowni wiatrowych na różnorodność gatunkową i liczebność ptaków wskazuje negatywne oddziaływanie na awifaunę uznawanego za przyjazne środowisku źródła energii jakim jest energetyka wiatrowa. Omówione zostały najważniejsze oddziaływania, takie jak: śmiertelność bezpośrednia, efekt bariery i odstraszanie, fizyczna utrata siedlisk oraz śmiertelność pośrednia, spadek liczebności, zmiany w behawiorze ptaków oraz negatywny wpływ hałasu i wibracji na ptaki. 8

9 Tom 2. Tom drugi składa się tak samo jak tom pierwszy ze wstępu napisanego przez Annę Mirecką oraz kolejnych ośmiu artykułów. Pierwszym artykułem drugiego tomu jest artykuł autorstwa Izabeli Podgórskiej. Zatytułowany został Środki ochrony roślin a bioróżnorodność. Antagonistyczne drożdże w walce z fitopatogenami. Autorka wskazuje w nim negatywny wpływ środków ochrony roślin na organizmy glebowe. Zaznacza także, jak ważną rolę odgrywają organizmy glebowe w procesach glebowych, takich jak np. mineralizacji i humifikacji oraz w jaki sposób wpływają na produkcję roślin. Omawia alternatywne metody ochrony roślin przed patogenami biologiczne metody ochrony roślin. Największą uwagę zwraca na jedną z nich wykorzystanie antagonistycznych drożdży. Autorka wyjaśnia na czym polegają mechanizmy antagonistyczne drożdży, wskazując jednocześnie innowacyjność tej metody w walce z patogenami roślin. Artykuł Grzegorza Iwanickiego pt. Poziom zanieczyszczenia świetlnego w polskich parkach narodowych porusza bardzo ciekawą tematykę zanieczyszczenia środowiska światłem. Autor, oprócz omówienia czym jest zanieczyszczenie świetlne, wskazuje na przykładzie parków narodowych jakie są skutki tego zjawiska dla środowiska przyrodniczego, zwłaszcza jego biotycznych komponentów, zaznacza także konieczność wprowadzenia odpowiednich regulacji prawnych. Następnym artykułem zamieszczonym w drugim tomie monografii jest tekst autorstwa Małgorzaty Karaczyn, Klaudii Kardynał oraz Piotra Wasika zatytułowany Handel dzikimi roślinami i zwierzętami zagrożeniem dla różnorodności biologicznej. Prezentuje on zagadnienie powszechne we współczesnym świecie posiadanie wyjątkowych i egzotycznych roślin i zwierząt jest często pokusą dla wielu ludzi. Jednakże na skutek handlu gatunkami egzotycznymi, wiele z nich stało się gatunkami zagrożonymi i wpisanymi na czerwone listy. W artykule skupiono uwagę na gatunkach znajdujących się w załącznikach do Konwencji CITES. Artykuł prezentuje przyczyny i skutki oraz prawne rozwiązania handlu gatunkami egzotycznymi, w tym zagrożonymi wyginięciem. Kolejne dwa artykuły dotyczą zupełnie innego aspektu badań nad bioróżnorodnością. Artykuł Jadwigi Dudczyk, Karoliny Michalik oraz Elżbiety Nylec pt. Zrównoważony rozwój a ochrona bioróżnorodności wskazuje wielką rolę ekonomii w ochronie wybranych gatunków fauny i flory, podkreśla również wagę działań kompleksowych w skuteczności ochrony różnorodności biologicznej. Autorki w swoim artykule przedstawiły także różnorodność biologiczną oraz metody ochrony środowiska, jak również sposoby realizacji założeń idei zrównoważonego rozwoju na terenie Gminy Tarnów. 9

10 Kolejnym tekstem zamieszczonym w drugim tomie niniejszej monografii jest artykuł zatytułowany Chronione oznaczenia geograficzne oraz chronione nazwy pochodzenia jako prawne narzędzie ochrony bioróżnorodności (Anna Kempa-Dymińska). Autorka opisuje w nim rolę prawnych instytucji, takich jak oznaczenia geograficzne oraz chronione nazwy pochodzenia w ochronie różnorodności biologicznej. Następną pozycję stanowi artykuł Anny Sut pt. Osobliwy świat sposobów zachowania się zwierząt. Artykuł wprowadza tematykę rozwoju historii badań nad zachowaniami się zwierząt. Autorka skupia uwagę na wielkim wkładzie w wyżej wymienione badania Konrada Lorenza oraz jego następców, którzy dokonywali etologicznej analizy zachowania się zwierząt. Dwa ostatnie artykułu tomu drugiego dotyczą aspektów etyczno-filozoficznych ochrony różnorodności biologicznej. Aleksandra Kleśta w artykule Znikąd donikąd? Spojrzenie Kunickiego-Goldfingera na problem celowości i kierunkowości ewolucji biologicznej prezentuje poglądy wybitnego polskiego mikrobiologa Władysława Kunickiego-Goldfingera dotyczące kierunkowości oraz celowości ewolucji biologicznej. Natomiast artykuł Aleksandry Kondrat Problem ekologii głębokiej Arne Naessa poświęcony został omówieniu założeń i genezy nurtu filozoficznego jakim jest ekologia głęboka traktowanej jako nowy wymiar funkcjonowania ludzi w aspekcie społeczno-przyrodniczym. Niniejsza monografia jest jedną z ośmiu wydanych w roku przez Wydawnictwo Armagraf monografii pokonferencyjnych Koła Naukowego Sozologów Uniwersytetu Kardynała Stefana Wyszyńskiego 1. Zapraszamy do zapoznania się z pozostałymi publikacjami: 1. Interdyscyplinarnie o zmianach i ochronie klimatu, pod redakcją Magdaleny Terleckiej, Armagraf, Krosno 201 4; 2. Zrównoważony Rozwój idea czy konieczność (Tom 1 i Tom 2), pod redakcją Aleksandry Kleśty i Magdaleny Terleckiej, Armagraf, Krosno 2014; 3. O wodzie i lesie słów kilka z okazji Międzynarodowego Dnia Lasu i Światowego Dnia Wody, pod red. Aleksandry Kleśty i Magdaleny Terleckiej, Armagraf, Krosno 201 4; 4. Edukacja ekologiczna. Wybrane zagadnienia, pod redakcją Magdaleny Terleckiej, Armagraf, Krosno 201 4; 5. O etyczno-filozoficznych aspektach ochrony środowiska, pod redakcją Magdaleny Terleckiej, Armagraf, Krosno 201 4; 6. O ekologiczno- sozologicznych aspektach ochrony środowiska (Tom 1 i Tom 2), pod redakcją Macieja Sierakowskiego i Magdaleny Terleckiej, Armagraf, Krosno 201 4; 7. O różnych aspektach ochrony środowiska, pod redakcją Anny Sut i Magdaleny Terleckiej, Armagraf, Krosno

11 PRZYPISY 1 Koło Naukowe Sozologów (KNS) Uniwersytetu Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie jest organizacją studencko-doktorancką. Powstało z inicjatywy studentów ochrony środowiska Wydziału Filozofii Chrześcijańskiej UKSW w 2004 roku. Celem działalności KNS jest integracja studentów ochrony środowiska, poszerzenie ich wiedzy przyrodniczej oraz umożliwienie rozwoju indywidualnych zainteresowań. Funkcję Przewodniczącej Zarządu KNS w roku akademickim 201 3/201 4 pełniła mgr Magdalena Terlecka. Działalność KNS to organizacja licznych konferencji naukowych, sesji posterowych, warsztatów popularnonaukowych i naukowych, szkoleń, paneli dyskusyjnych oraz wykładów z zakresu ochrony środowiska, ekologii, filozofii przygody i ekoetyki. KNS włącza się w obchody takich wydarzeń jak: Dzień Ziemi, Pikniki Naukowe, Dni otwarte UKSW, Targi edukacyjne, Juwenalia. Organizuje konkursy fotograficzne, na najlepszego wykładowcę, na najlepszą pracę z zakresu ochrony środowiska. Koło prowadzi co roku zbiórkę zużytych baterii oraz na cel charytatywny zbiera nakrętki i dary dla schronisk dla bezdomnych zwierząt. Dla członków organizowane są spotkania integracyjne i wycieczki. KNS jest także co roku współorganizatorem licznych konferencji naukowych, współpracuje z innymi kołami naukowymi, zarówno UKSW (np. Interdyscyplinarnym Kołem Naukowym Doktorantów), jak i innych jednostek naukowych w Polsce. Strona Koła Naukowego Sozologów: *** 11

12 Word of admission Monograph "Variously biodiversity" is the collective work of several authors. It consists of sixteen articles that discuss interdisciplinary problems related to biodiversity: the necessity and methods of protection, the causes of extinction of species and the position ofecofilosophical on biodiversity. This monograph consists of two volumes published under the editorship of Magdalena Klaudia Terlecka. The first volume covers issues related to the history of extinction of species on earth and the state of and prospects for the conservation of biodiversity in Poland, next the problem of conservation of farm animal genetic resources. In the next three articles highlighted the biodiversity reservoirs. Next article talks about the role of ants in the environment. The last article in the first volume refers to the negative impact ofwindpower stations on bird populations. The second volume covers the following topics: the negative impact of pesticides on soil organisms, introduces the light pollution in Polish national parks, discusses the trade in wild plants and animals as threat to biodiversity. Then two articles concern the legal protection of biodiversity and sustainable development. Another article introduces the development history of research on the behavior of animals, especially the study of Konrad Lorenz. Two recent article in the second volume relate to aspects of the ethicalphilosophical biodiversity conservation. 1 2 *** Magdalena Klaudia Terlecka, magister, absolwentka kierunku Ochrona Środowiska Uniwersytetu Kardynała Stefana Wyszyńskiego (UKSW) w Warszawie. Od roku doktorantka Filozofii UKSW, przygotowuje rozprawę doktorską na temat Schweitzerowskiej etyki czci dla Życia. Autorka dwóch monografii dotyczących reintrodukcji popielicy (Glis glis L.) w Polsce: Problem ochrony i reintrodukcji popielicy w Polsce (Armagraf, Krosno 201 2) i Występowanie i ochrona popielicy na polskich obszarach chronionych (Armagraf, Krosno 201 3) oraz artykułów naukowych o tematyce ekologicznej i etyczno-filozoficznej. Zainteresowania badawcze: ekotoksykologia, ochrona gatunkowa (zwłaszcza popielicy Glis glis), sozologia, ekologia i ochrona środowiska oraz edukacja ekologiczna, etyka środowiskowa i filozofia zrównoważonego rozwoju. ***

13

14

15 ANNA MIRECKA Instytut Ekologii i Bioetyki Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie O problemie interdyscyplinarności różnorodności biologicznej Dnia 1 9 grudnia roku na Uniwersytecie Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie odbyła się, zorganizowana przez Koło Naukowe Sozologów UKSW, Ogólnopolska Interdyscyplinarna Konferencja Naukowa pt. Różnorodnie o bioróżnorodności. W konferencj i udział wzięło wielu prelegentów z całej Polski, którzy w swoich referatach przedstawili bogatą tematykę dotyczącą bioróżnorodności. Problemem ochrony bioróżnorodności zaczęto poważnie się zajmować, gdy wzrastające uprzemysłowienie, urbanizacja miast, intensyfikacja rolnictwa i związana z tym degradacja środowiska naturalnego zaczęły przyczyniać się do nadmiernego wymierania różnych gatunków flory i fauny. Brak równowagi gatunkowej w ekosystemach przyczynia się do zaburzenia ich funkcjonowania, a przez to dochodzi do zaburzeń w obiegu materii i przepływu energii w przyrodzie. Właściwa równowaga w przyrodzie to także warunek dla utrzymania życia człowieka na Ziemi. Różnorodność biologiczna dzieli się na gatunkową, genetyczną i ekosystemową. Gatunkowa to zasób wszystkich gatunków roślin i zwierząt. Genetyczna dotyczy zawartości genów w poszczególnych gatunkach, a ekosystemowa to różnorodność i bogactwo siedlisk naturalnych. Aby skutecznie chronić różnorodność biologiczną na świecie, należy z równą uwagą zatroszczyć się o wszystkie te trzy aspekty. Międzynarodowe dyskusje na temat ochrony bioróżnorodności rozpoczęto w r. w ramach Programu Środowiskowego Organizacji Narodów Zjednoczonych. W dniach czerwca roku w Rio de Janeiro odbyła się, zwana Szczytem Ziemi, Konferencja ONZ pt. Środowisko i Rozwój, na której przyjęto między innymi dokument Konwencja o różnorodności biologicznej oraz Globalny program działań Agenda 21. Były to pierwsze dokumenty jakie powstały dla ochrony bioróżnorodności. Na konferencję przybyły 1 83 delegacje rządowe z całego świata (ok. 3 tys. uczestników). Była to największa Konferencja w dziejach ludzkości. 1 5

16 Konwencja o bioróżnorodności, którą przyjęła większość państw świata, zobowiązuje rządy tych państw do opracowania strategii ochrony bioróżnorodności, zapobiegania jej utracie oraz stworzenia zasad korzystania z jej zasobów. Polska także zobowiązała się do opracowania takiej strategii i w dniu 25 lutego 2003 roku Rada Ministrów zatwierdziła długo oczekiwaną Krajową strategię ochrony i umiarkowanego użytkowania różnorodności biologicznej wraz z programem działań. Na Konferencji Naukowej KNS pt. Różnorodnie o bioróżnorodności w dniu 1 9 grudnia roku prelegenci pokazali w swoich wystąpieniach, jak wieloaspektowy jest to temat. Począwszy od zagadnień typowo biologicznych, czyli jak konkretnie zadbać o ochronę np. bezkręgowców w systemie glebowym, ślimaków nagoskrzelnych, bogactwa gatunków mrówek czy dzięcioła czarnego w Lasach Sobiborskich, można było dowiedzieć się o zachowaniu się zwierząt i ich przystosowaniu do nietypowych warunków bytowania na przykładzie muchówek. Problem bioróżnorodności to także skutek działania człowieka, np. regulacje rzeczne, budowanie elektrowni wiatrowych, wpływ zanieczyszczeń świetlnych w miastach na ekosystemy i migracje zwierząt czy stosowanie środków ochrony roślin. W trakcie konferencji omówiono zagadnienia dotyczące uregulowań prawnych, takich jak opracowywanie ocen oddziaływania na środowisko różnych inwestycji, tworzenie chronionych oznaczeń geograficznych, handel dzikimi zwierzętami i roślinami oraz zasady zrównoważonego rozwoju. Niezwykle ciekawe były wystąpienia prelegentów opisujące między innymi jak doszło do wyginięcia dinozaurów, jak wyglądała restytucja wymarłych gatunków zwierząt, o bioetycznych eksperymentach medycznych, klasyfikacji medycznej ICF i znaczeniu genetyki u zwierząt hodowlanych w Polsce. Nie zabrakło także tematów filozoficznych, takich jak spojrzenie Kunickiego-Goldfingera na celowość i kierunkowość ewolucji biologicznej i problem ekologii głębokiej Arne Naessa. Bogata tematyka sprawiła, że była to bardzo interesująca konferencja, pokazująca jak różnorodnie można mówić o bioróżnorodności i jak ważne jest to zagadnienie, nad którym należy nieustannie pracować i szanować jego uwarunkowania. Serdecznie zapraszamy do lektury niniejszej publikacji i zapoznania się ze szczegółami artykułów powstałych po konferencji. *** 1 6

17 About interdisciplinary of biodiversity problem On 1 9th December at the University of Cardinal Stefan Wyszynski in Warsaw the National Interdisciplinary Scientific Conference took place. The conference was organized by the Scientific Sociology Circle CSWU and it s theme was "Variously about biodiversity". The conference was attended by many speakers from different Polish universities. Starting from a typical biological issues, regulatory and environmental issues to typically philosophical and bioethical discussions the speakers showed how multi-sided the theme was. The conference showed the rich theme of biodiversity protection issues. Key words: conference, biodiversity, protection *** Anna Mirecka, absolwentka Wydziału Zootechniki SGGW - AR w Warszawie oraz Wydziału Ochrony Środowiska Wyższej Szkoły Ekologii i Zarządzania w Warszawie. Doktorantka Filozofii Chrześcijańskiej UKSW. Praca doktorska dotyczy filozoficznych koncepcji w etologii głównie w oparciu o dokonania naukowe Konrada Lorenza. Zainteresowania badawcze: etologia, ekologia, psychologia zwierząt, obserwacje etologiczne w terenie. Współpracuje z Instytutem Biologii Doświadczalnej PAN im. M. Nenckiego w Warszawie. *** 1 7

18

19 MACIEJ SIERAKOWSKI Instytut Ekologii i Bioetyki Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie Dlaczego Dinozaury żyły tak długo? Czyli o przystosowaniu się do środowiska Wstęp Znamy obecnie około 350 gatunków dinozaurów, co stanowi zaledwie nikły ułamek ich faktycznej liczby. Pamiętajmy, że współcześnie żyje około 8 tysięcy gatunków ptaków, 6 tysięcy płazów i gadów oraz 4 tysiące ssaków. Jeśli przyjmiemy, że przeciętny czas trwania gatunku wynosi około 2 milionów lat, to oczywiste staje się, że w ciągu 1 50 milionów lat istnienia dinozaurów przez Ziemię musiało przewinąć się mnóstwo ich gatunków. Gdyby na świecie żyło jednocześnie choćby tylko 2 tysiące gatunków dinozaurów, to łącznie musiałoby istnieć 1 50 tysięcy ich gatunków. Wynikałoby z tego, że poznaliśmy na razie niespełna ćwierć procenta wszystkich form dinozaurów. Ostrożniejsze podejście do tego zagadnienia opiera się na policzeniu dinozaurów znanych z jednego siedliska i z jednego czasu. W Dinosaur Provincial Park reprezentowanych jest od 35 do 50 gatunków żyjących przed milionami lat 1. Z Kotliny Nemegt w Mongolii z tego samego okresu znanych jest drugie tyle 2. Tak więc zaledwie owe dwa obszary dostarczyły 20% znanych dziś gatunków. Przyjmując najniższą z ocen liczebności znanych stamtąd gatunków (70) i pomijając fakt, że na Ziemi istniały przecież nie tylko te dwa siedliska, a pozostając przy 2 milionach lat trwania przeciętnego gatunku, możemy w ciągu całych dziejów dinozaurów (bez ptaków) spodziewać się istnienia 5600 ich różnych form. Jakkolwiek by liczyć, do odkrycia pozostały jeszcze tysiące gatunków straszliwych jaszczurów. Ponieważ dinozaury składały co roku wiele jaj, miały znaczny potencjał adaptacyjny pozwalający im szybko przystosować się do zmian środowiska, o ile nie były one tak katastrofalne jak te, które przypisuje się skutkom uderzenia w Ziemię asteroidy w końcu kredy. Dinozaury miały niewątpliwą przewagę przystosowawczą nad innymi grupami zwierząt w wielu niszach ekologicznych. Chociaż ssaki powstały mniej więcej równocześnie z dinozaurami, przez 1 40 milionów lat aż do 1 9

20 wymarcia dinozaurów pozostały drobnymi nocnymi zwierzętami. Dinozaury panowały na lądzie i tylko nieliczne wróciły do wód, gdzie napotykały konkurencję krokodyli, plezjozaurów, ichtiozaurów i mozazaurów. Chociaż powietrze zostało opanowane przez ich kuzynów pterozaury, dinozaury podbiją w końcu i to środowisko za sprawą swych ptasich potomków. Ale czemu można przypisać światowy sukces dinozaurów na lądach? Mimo wielu badań rzucających światło na ten problem, zagadka nie doczekała się ostatecznego rozwiązania. Badania anatomiczne ukazują jak świetnie dinozaury przystosowywały się do swych środowisk, wykształcając zwiększone rozmiary ciała, wyspecjalizowane zęby, rogi czy pazury, doskonaląc lokomocję i rozwijając środki obronne pancerze. Badania fizjologii dinozaurów dostarczyły zaskakujących informacji o ich tempie wzrostu i metabolizmie. Dinozaury były zdolne do złożonych zachowań społecznych, takich jak opieka nad potomstwem i stadne wędrówki, które normalnie kojarzymy ze ssakami i ptakami. Przystosowania organizmu do środowiska (zwane też adaptacjami) mogą dotyczyć morfologii, fizjologii i zachowania. Dinozaury były wyjątkowo dobrze przystosowane do swych środowisk pod każdym względem, co pozwoliło im zdominować ekosystemy lądowe Przystosowania morfologiczne Przystosowania te wynikają z wymagań danego środowiska związanych ze zdobywaniem pokarmu, schronienia i partnerów seksualnych. Najczęściej zmiany dotyczą głowy i kończyn, gdyż są to części ciała najściślej uczestniczące w żerowaniu i lokomocji. Pewne tendencje są powszechne w wielu liniach ewolucyjnych. Na przykład często występuje skłonność do zwiększaniu rozmiarów ciała. Dinozaury nie są tu monopolistami, jako że olbrzymie formy występowały w przeszłości wśród ryb, płazów, żółwi, jaszczurek, krokodyli, ptaków i ssaków. Tendencja wzrostowa zaznacza się też w dziejach człowieka. U większości zwierząt duże rozmiary powodują, że dorosłe osobniki nie muszą lękać się drapieżników. Jest to także sposób na zmniejszenie utraty ciepła oraz zapotrzebowania pokarmowego. Duże zwierzęta dłużej żyją i wydatkują mniej energii na zdobywanie pożywienia i rozród. Jednak wzrost rozmiarów roślinożerców pociąga za sobą powiększenie wielkości drapieżników i równowaga zostaje zachowana. Chociaż ten sam efekt można często osiągnąć na różne sposoby, pewne przystosowania są niemal powszechne. U drapieżników rozwijają się zwykle ostre zęby i szpony, natomiast roślinożerców cechują tępe, rozcierające

21 zęby i kopyta. Nawet niespokrewnione zwierzęta prowadzące podobny tryb życia lub zamieszkujące podobne siedliska często upodabniają się do siebie. Dzięki temu możemy wnioskować o funkcji pewnych cech morfologicznych dinozaurów na podstawie obserwacji współczesnych ssaków, u których występują podobne twory. Na przykład szyja zauropodów nie ma odpowiednika u współczesnych zwierząt wodnych lub ziemnowodnych, przypomina za to szyję żyrafy. Oto jedna z poszlak wskazujących na to, że zauropody objadały liście z korą drzew, a nie karmiły się brodząc roślinnością wodną. 2. Przystosowanie fizjologiczne Jednym z badanych aspektów fizjologii dinozaurów jest termoregulacja. Ponad 50 lat temu dr Loris Russel, paleontolog z Kanady, postawił hipotezę, że dinozaury mogły być stałocieplne (endotermiczne), podobnie jak ptaki i ssaki 3. Jednak dopiero odkrycie i opisanie deinonycha przez Johna Ostroma sprawiło, że potraktowano tę myśl poważnie. Deinonychus, wczesnokredowy krewniak welociraptora, był niewielki i zapewne bardzo krwiożerczy. Był także bardzo ptasiopodobny i przyczynił się do wznowienia dyskusji nad możliwością pochodzenia ptaków od dinozaurów. Pomysł, że to szybkie, dynamicznie wyglądające zwierzę mogło być stałocieplne, został rozwinięty przez Roberta T. Bakkera. Przeanalizował on rozmaite przesłanki pozwalające wnioskować, czy dinozaury były stało- czy zmiennocieplne: mikrostruktura kości, stosunek biomasy drapieżników do roślinożerców, tempo wzrostu, dynamika poruszania się i zasiedlanie rejonów polarnych. Udoskonalone, ustawione pionowo pod tułowiem kończyny potwierdzają fakt, że dinozaury były aktywnymi zwierzętami o dużej wydolności energetycznej 4. Kiedy uczeni pod koniec lat 70. XX wieku przyjrzeli się tropom dinozaurów, zauważyli, że dinozaury chodziły na wyprostowanych nogach, a ich ogon nie dotykał ziemi. Maksymalna prędkość zwierzęcia zależy w zasadzie od względnej długości i proporcji nóg. Jednak tylko zwierzę endotermiczne może pozwolić sobie na szybki bieg na długim dystansie. Dinozaury miały nogi długie i ustawione pionowo. Opracowano równanie matematyczne pozwalające na podstawie tropów obliczyć jak szybko zwierzę się poruszało. Można więc wyliczyć rzeczywistą szybkość marszu dinozaurów na podstawie kopalnych odcisków stóp. Skamieniałe tropy były jednak prawie zawsze odciśnięte w mule. A dinozaury raczej nie biegały z maksymalną szybkością po tak śliskim i grząskim podłożu. W Teksasie zachowały się jednak tropy pozostawione przez zwierzę biegnące z prędkością ponad 25 km/h. 21

22 Drapieżne dinozaury były prawie zawsze szybsze niż roślinożerne. Powyższe dane potwierdzają, że dinozaury były aktywnymi zwierzętami, ale nie dowodzą jednoznacznie ich stałocieplności 5. Mikroskopijne jamy gąbczastej struktury kości podczas fosylizacji wypełniają się minerałami ale poza tym kość zmienia się niewiele. Niektóre kości dinozaurów można więc ciąć mikrotomem na skrawki cienkie, tak jak kości dzisiejszych zwierząt. Takie preparaty histologiczne pozwalają poznać ich mikrostrukturę. Jednym ze wskaźników zmiennocieplności (ektotermii) jest występowanie w kościach pierścieni przyrostowych, analogicznych do słojów drewna. Związane są one ze zmianami tempa wzrostu w cyklu rocznym następuje on szybciej w porze ciepłej, a zamiera zimą. Pociąga to za sobą różnicę w gęstości kości i występowanie na przemian warstw bardziej zbitej i luźniejszej tkanki. Pierścienie takie spotyka się u niektórych rówieśników dinozaurów, takich jak krokodyle i champsozaury. U dinozaurów jednak ich brak. Badania paleohistologiczne dostarczają też innych informacji. Armand D. Ricqles z Uniwersytetu Paryskiego i inni badacze ustalili, że kości dinozaurów są bliższe swą (tzw. hawersjańską) budową kościom ptaków i ssaków niż dzisiejszych gadów 6. U zwierząt stałocieplnych kość podlega ustawicznej przebudowie w miarę wzrostu, co znajduje odbicie w układzie osteonów, otaczających kanaliki do naczyń krwionośnych. Kości dinozaurów wykazują taki właśnie, a nie gadzi, typ mikrostruktury. Badania histologiczne dowiodły też, że dinozaury rosły niezwykle szybko. Trudno się zresztą temu dziwić, skoro wykluwające się dinozaury były tak maleńkie w porównaniu ze swymi rodzicami. Mały mamenchizaur miał przy wylęgu najwyżej metrowe rozmiary, a dorosły 25 m długości. Wobec takiej dysproporcji dobór naturalny faworyzował szybkie tempo wzrostu. Także badania histologiczne Jacka Hornera i współpracowników dowodzą bardzo szybkiego tempa wzrostu dinozaurów (głównie kaczodziobych i hipsylofodontów) typowego dziś dla stałocieplnych ptaków i ssaków, nie zaś dla gadów. Specjaliści podejrzewają, że wymagało to utrzymania przez nie stałej, wysokiej temperatury ciała 7. Ale czy znaczy to, że były one endotermiczne? Innym wskaźnikiem typu metabolizmu jest proporcja między drapieżnikami i roślinożercami. Liczba drapieżników przypadających na określoną populację roślinożerców nie może przekroczyć pewnego poziomu, powyżej którego dochodzi do przetrzebienia ofiar i w konsekwencji głodu wśród mięsożerców. Chociaż w przyrodzie między drapieżnikami i ich ofiarami utrzymuje się równowaga, ustala się ona na innym poziomie w przypadku drapieżców zmienno- i stałocieplnych. Ponieważ endotermia jest kosztowna 22

23 energetycznie, stałocieplne drapieżniki muszą więcej jeść, więc zabijają więcej ofiar niż zmiennocieplne. Na przykład likaon pożera co tydzień tyle mięsa, ile sam waży 8. Natomiast zmiennocieplnemu waranowi analogiczna ilość pokarmu starczyłaby na dwa miesiące. Wynika z tego, że stałocieplnych drapieżników musi być stosunkowo mniej niż roślinożerców, gdyż inaczej szybko by je przetrzebiły. Zmiennocieplne drapieżniki stanowią od 1 0 do 50% pogłowia, natomiast stałocieplne drapieżniki zaledwie 5%. Ponieważ Dinosaur Provincial Park w prowincji Alberta dostarczył tak wiele szkieletów, można było sporządzić stosowne zestawienie. Okazało się, że drapieżniki stanowią tam zaledwie 5% znalezisk, co wskazywałoby na ich stałocieplność 9. Wiadomo, że małe zwierzęta stałocieplne potrzebują sierści, pierza lub innej powłoki izolacyjnej do utrzymania wysokiej temperatury ciała. W miarę wzrostu zwierzęcia jego powierzchnia rośnie wolniej niż jego objętość i masa. W wyniku tego duże zwierzęta mają mniejszą powierzchnię skóry przypadającą na jednostkę masy. Im zwierzę jest większe, tym wolniej traci ciepło. Duże dinozaury mogły więc łatwiej utrzymywać podwyższoną względem otoczenia temperaturę ciała niż małe. Gdyby te ostatnie były stałocieplne, miałyby kłopot z utrzymaniem właściwej temperatury, jeżeli nie dysponowałyby jakąś formą izolacji. Chociaż nie znaleziono dotąd skamieniałości dinozaura z zachowanymi piórami, można założyć, że pióra powstały jeszcze u dinozaurów jako izolacja, a dopiero później ptaki przystosowały je do wymagań lotu. Wiele dinozaurów rozwinęło podniebienie wtórne, co pozwalało im oddychać jedząc. Ponieważ intensywny metabolizm tlenowy zmusza stałocieplne zwierzęta do nieprzerwalnego oddychania, obecność tej cechy także sugeruje, że fizjologia dinozaurów była zbliżona do ptasiej i ssaczej. Kolejnego argumentu na rzecz stałocieplności dostarczają kręgi większości dinozaurów gadziomiednicznych. W przedniej części ciała kręgi mają budowę jamistą, a za życia zapewne wypełnione były workami powietrznymi połączonymi z płucami 1 0. U ptaków takie worki powietrzne pozwalają na wydajniejszą wymianą gazową w płucach. Kwestia stało- lub zmiennocieplności dinozaurów nie doczekała się ostatecznego rozstrzygnięcia. Wielkie rozmiary większości dinozaurów powodowały, że temperatura wnętrza ich ciała nie mogła podlegać szybkim wahaniom, więc i tak były de facto stałocieplne (określa się to jako gigantotermię). Skuteczna regulacja temperatury ciała przez małe dinozaury wymagałaby jednak endotermii. Nie ma dotąd całkowicie przekonywujących dowodów w tej sprawie i większość paleontologów skłonna jest przypisywać stałocieplność najwyżej niektórym dinozaurom, zwłaszcza drobnym 23

24 teropodom. Być może jednak, szukając analogii ze współczesnymi zwierzętami, wpadamy w pułapkę myślową. Może dinozaury nie zachowywały się ani jak zmiennocieplne gady, ani jak stałocieplne ptaki i ssaki, tylko inaczej, po swojemu Przystosowanie behawioralne Nie da się zobaczyć skamieniałych zachowań przystosowawczych. Można jednak stwierdzić na podstawie skamieniałych tropów i cmentarzysk, że niektóre dinozaury roślinożerne gromadziły się w wielkie stada, a drapieżniki tworzyły watahy, zapewne w celu zbiorowych łowów. Oba te zachowania przynoszą liczne pożytki. Dla roślinożerców główną korzyć stanowiła zapewne ochrona przed drapieżnikami, te ostatnie zaś wspólnie mogły pokusić się o pokonanie większej ofiary niż w pojedynkę. Przykładami stadnych dinozaurów są między innymi iguanodon, plateosaurus, maiasaura, edmontosaurus. W roku w Dinosaur Provincial Park odkryto nagromadzenie dinozaurów rogatych. Ponad 1 0 lat wykopalisk dostarczyło szczątków około 80 osobników centrosaurus. Ponieważ wydobyto tylko małą część złoża kości, szacowano liczbę okazów na kilkaset. Jednak później odkryto, że owo złoże ciągnie się wzdłuż dawnego koryta rzecznego przez co najmniej 8 km, tak więc szacunkowa liczba martwych centrozaurów wzrosła do wielu tysięcy. Analiza paleontologiczna i geologiczna tego stanowiska wskazuje, że stado centrozaurów próbowało sforsować wezbraną rzekę i zwierzęta idące na czele, napierane z tyłu przez pobratymców, wpadały w rozszalałe fale. Ciała utopionych zwierząt osiadały na mieliznach i łachach piaskowych w dole rzeki, kiedy fala powodziowa opadła. Mięsożercy ściągnęli na ucztę i objadali martwe tusze z mięsa, ogryzione kości zaś zostały w końcu pokryte osadami z kolejnej powodzi 11. Stadny tryb życia pewnych dinozaurów domaga się wyjaśnień. W końcu tysiące wielotonowych zwierząt nie może paść się długo w jednej okolicy, bo zniszczyłyby całą roślinność. Jednym z częstszych powodów zbierania się współczesnych zwierząt w wielkie stada jest migracja. Wędrówka pozwala bowiem zwierzętom wykorzystywać zasoby dostępne tylko przez część roku. Ponadto stwarza okazję do kolonizacji nowych terenów. W mezozoiku, podobnie jak dziś, na niektórych obszarach zdarzały się susze. Okresowe susze cechowały na przykład niektóre okolice Ameryki Północnej w późnej jurze. Aby je przetrwać, zauropody i inne dinozaury gromadziły się w stada i ruszały w gościnniejsze strony.

25 W roku Uniwersytety Kalifornijski i Alaskański uruchomiły wykopaliska na północnych stokach Alaski, za kręgiem polarnym. W roku odkryto tam kości dinozaurów, ale przez 1 5 lat nie rozpoznano ich właściwej przynależności. Pozostałości arktycznych dinozaurów znajdowano także w Kanadzie na Terytoriach Jukonu i północno-zachodnich oraz na Syberii 1 2. Po przeciwnej stronie globu we wczesnej kredzie za kołem podbiegunowym znajdowała się Antarktyda i Australia; z obu tych kontynentów znane są dinozaury. Chociaż okolice podbiegunowe były w mezozoiku cieplejsze niż dziś, zimą panowałaby tam jednak długotrwała ciemność. W noc polarną fotosynteza ustawała, rośliny zapadały w stan spoczynku i wielkie dinozaury roślinożerne nie miałyby co jeść. Małe zwierzęta mogły zapadać w sen zimowy, ale długonogie hadrozaury, ceratopsy i tyranozaury wolały na ten czas przenosić się na niższe szerokości geograficzne, gdzie o pożywienie było łatwiej. Latem mogłyby wracać, tam gdzie nieustający dzień sprzyjał wzrostowi roślin. Długodystansowe migracje były bezpieczniejsze dla roślinożerców, tworzących wielkie gromady. Czasem jednak klęski żywiołowe mogły wygubić setki, a nawet tysiące członków stada. Jednym z przykładów jest opisane wyżej złoże kości centrozaurów. Migracje nie muszą być cykliczne, mogą też polegać na przenoszeniu się w nowe okolice. Dryf kontynentów rozrywał połączenia między nimi i tworzył nowe. Kiedy zaś powstawały takie pomosty lądowe, dinozaury i inne zwierzęta ruszały nimi na podbój nowych obszarów. Potwierdzeniem tego może być podobieństwo późnokredowej fauny dinozaurów Azji i zachodniej Ameryki Północnej. Z jednego kontynentu na drugi przedostawały się m.in. tyranozaury, dromeozaury, troodonty, ornitimimy, hadrozaury, protoceratopsy i ankylozaury. Z kolei Europa miała połączenie ze wschodnią Ameryką Północną i te same wczesnojurajskie gatunki spotyka się na Nowej Szkocji, Grenlandii i w Niemczech 1 3. Innym aspektem zachowań zwierząt jest opieka nad potomstwem. Ponieważ wylęgające się dinozaury były tak maleńkie w porównaniu z dorosłymi, stanowiły zapewne łatwy łup dla drapieżników. Opieka rodzicielska zmniejszała zagrożenia czyhające na nie w młodości. Zakończenie Dinozaury żyły przeważnie w sprzyjających warunkach klimatycznych, które pozwoliły im rozprzestrzenić się od bieguna do bieguna. Były bardzo plastyczne ewolucyjnie i wydaje się, że opanowały wszystkie dostępne ekosystemy lądowe. Niekiedy populacje dinozaurów zostawały 25

26 odcięte od reszty świata z powodu rozpadu kontynentów czy szerszego rozlania się płytkich mórz na niziny. W izolacji powstawały nowe formy, które później podbijały nowe obszary dzięki nowym pomostom lądowym. Dopiero 65 milionów lat temu zakończyło się ich panowanie na Ziemi. Do dzisiaj nie wiadomo, co było tego przyczyną. Pojawiające się teorie to wyczerpany potencjał biologiczny, zwiększona aktywność wulkanów, nagłe procesy geologiczne, zmiana szaty roślinnej, nadmierna ekspansja ssaków czy w końcu katastrofa kosmiczna. Jedna grupa dinozaurów przeżyła do dnia dzisiejszego: są to współczesne ptaki z grupy teropodów. *** 26

27 PRZYPISY Dinosaur Provincial Park, dostęp: Z. Kielan-Jaworowska, 50 lat Instytutu Paleobiologii PAN, dostęp: D.H. Tanke, Historical archæology: Solving the mystery quarries of Drumhellerand Dinosaur Provincial Park, Alberta, Canada, dostęp: R.T. Bakker, Legend ofpaleontology, dostęp: Redakcja dinoanimals.pl, Najszybsze dinozaury, dostęp: A. de Ricqlès, Chaire de Biologie historique et évolutionnisme, dostęp: Jack Horner (Paleontologist), dostęp: Redakcja dinoanimals.pl, Likaony, simir afrykańskie dzikie psy, dostęp: Royal Tyrrell Museum, Summer fossil discovery and field research, dostęp: Dinozaury, dostęp: Posters ofdinosaurs, dostęp: Dinozaury, dostęp: Wielkie migracje, dostęp: *** 27

28 Why Dinosaurs lived so long? That is about adapting to the environment Dinosaurs lived over 1 60 million years, appearing in the Middle Triassic. At the end of the Cretaceous period, about 65.5 million years ago, a catastrophic extinction ended their dominance on land on all continents. How did it happen that the species lived so long? I assume that the average duration of a species is about 2 million years. Dinosaurs were able to adapt physiologically, morphologically and behaviorally to the surrounding environment. Let's take a look at these features. Key words: Dinosaurs, adaptation, archaeological, palaeontological *** Maciej Sierakowski, magister, absolwent UKSW po kierunku Ochrona Środowiska. Doktorant Filozofii na WFCh UKSW. Zainteresowania badawcze to: ekologia, chemia, biologia. Praca doktorska o zagrożeniu ekoterroryzmem dla polityki zrównoważonego rozwoju. *** 28

29

30

31 MAŁGORZATA KARACZYN, KLAUDIA KARDYNAŁ, PIOTR WASIK Uniwersytet Opolski w Opolu Wymieranie zwierząt w Polsce stan i perspektywy Różnorodność biologiczna oznacza rozmaitość wszystkich form życia na Ziemi. Formy te obejmują różnorodność: pul genowych, gatunkową i ekosystemów. Nauce znanych jest dotychczas około 1,3 mln opisanych gatunków samych zwierząt, w tym około: strunowców, stawonogów (większość stanowią owady) i innych bezkręgowców. Szacowana liczba gatunków jest zaś znacznie większa 1. Różnorodność form życia jest rezultatem przystosowania organizmów do zmieniających się czynników środowiska, np. długoterminowe zmiany klimatyczne, pojawianie się drapieżników i gatunków konkurencyjnych, powstawanie nowych patogenów czy dryf kontynentów. To właśnie dzięki niej życie jest w stanie przetrwać przemiany środowiskowe. Razem ze zmianą różnych czynników pewien ułamek osobników, gatunków i ekosystemów ginie. Część z nich posiada jednak cechy, dzięki którym może przetrwać, np. odporność na wahania temperatury i wilgotności, zdolność pozyskania pokarmu z nowych źródeł czy umiejętność ukrycia się bądź ucieczki przed drapieżnikiem. Przekazując te korzystne cechy następnym pokoleniom, umożliwiają przeżycie swojemu gatunkowi. W przebiegu ewolucji niezmiennie powstają nowe gatunki, a osobniki o nowych cechach zwiększają możliwość przeżycia, gdy zachodzi konieczność adaptacji do zmian środowiskowych. Wymieranie to proces, który następuje, kiedy gatunki nie potrafiące się przystosować do zmian środowiskowych, często także ewolucyjnie stare, giną. Zanikanie gatunków jest procesem naturalnym, do którego dochodzi w następstwie ciągłych zmian w środowisku, które dotyczą wszystkich organizmów żywych. W dzisiejszych czasach działalność antropogeniczna zmienia środowisko naturalne w tak dużym stopniu, że tempo wymierania organizmów bardzo szybko wzrasta. Co najmniej 20 gatunków zwierząt i roślin ginie z naszej planety każdego dnia w wyniku zanieczyszczeń i przekształceń w ich naturalnym środowisku. Szacuje się, że w ciągu najbliższych 30 lat tempo to wzrośnie do ponad 100 gatunków dziennie 2. 31

32 Głównym czynnikiem sprawczym wymierania gatunków jest zmniejszanie się liczby nisz ekologicznych spowodowane dewastowaniem ich przez człowieka. Skutkuje to zanikaniem odpowiednich warunków dla życia danych gatunków. Na zawłaszczonych i zmodyfikowanych przez ludzi terenach, ogromna część organizmów nie potrafi normalnie funkcjonować skryć się, rozmnażać ani odnaleźć pokarmu. Przykład dla Polski może stanowić wycinanie starych drzewostanów bukowych, co spowodowało znaczne zmniejszenie populacji popielicy Glis glis 3 czy nadobnicy alpejskiej Rosalia alpina 4. Innym klasycznym przykładem jest wyginięcie w naszym kraju jesiotra zachodniego Acipenser sturio, które było spowodowane m.in. przez budowanie zapór wodnych, regulację rzek i rozbudowę portów u ich ujść czy zmiana właściwości fizycznych i chemicznych zanieczyszczonych wód. Kolejny przykład stanowi zmniejszająca się liczebność żółwia błotnego Emys orbicularis w wyniku osuszania terenów, na których występuje 5. Niebezpieczeństwo będące następstwem utraty siedlisk dotyczy znacznej części gatunków, którym grozi wyginięcie. Kolejną przyczyną wymierania roślin i zwierząt jest wprowadzanie przez człowieka do ich środowiska naturalnego gatunków inwazyjnych. Organizmy te, wywodzące się z obcych rejonów geograficznych, wypierają gatunki rodzime. Przykład może tutaj stanowić rak pręgowany (amerykański) Orconectes limosus. Został on wprowadzony do polskich wód w roku 6. Szybko się rozprzestrzenił i prawie całkowicie wyparł rodzime gatunki raków 7. Innym przykładem gatunku inwazyjnego w Polsce jest sumik karłowaty Ameiurus nebulosus. Wywiera on tak duży wpływ na inne gatunki ryb, że w zbiornikach, w których się pojawia, szybko zaczyna dominować, a z czasem potrafi stać się jedynym gatunkiem ichtiofauny 8. Podobne niebezpieczeństwo mogą stanowić genetycznie modyfikowane organizmy. Innym powodem wymierania jest zmniejszanie liczby osobników zagrożonych gatunków poprzez rybołówstwo, kłusownictwo, myślistwo, intensywną gospodarkę leśną oraz bezpośrednie tępienie. Takie zachowanie dotyczy np. drwali, pasterzy, turystów, którzy zabijają niejadowite węże (wąż Eskulapa Elaphe longissima) utożsamiając je z jadowitą żmiją zygzakowatą Vipera berus 9. Dodatkowo w największym stopniu narażone są populacje zwierząt zasiedlające niewielkie rejony. Aby usystematyzować aktualną wiedzę o wymieraniu przedstawicieli królestwa Animalia w naszym kraju, stworzono Polską Czerwoną Księgę Zwierząt Kręgowców i Bezkręgowców. Obejmuje ona spis ginących gatunków zwierząt, ze szczegółowym ich opisem i mapami występowania. Podane również zostały kategorie zagrożenia poszczególnych gatunków, częstość ich występowania oraz realizowane i sugerowane metody ochrony. 32

33 Wyróżniono sześć kategorii zagrożeń 1 0 : EX gatunki zanikłe i EX? prawdopodobnie zanikłe, których występowania w Polsce nie potwierdzono od co najmniej półwiecza, nie ma wątpliwości, że co najmniej od dekady wygasły w kraju ich ostatnie stanowiska i wyginęły ostatnie rozmnażające się osobniki; CR gatunki skrajnie zagrożone, których liczebność zmalała w kraju do poziomu krytycznego bądź takie, które zachowały już tylko pojedyncze stanowiska; EN gatunki bardzo wysokiego ryzyka, silnie zagrożone wyginięciem w kraju ze względu na małą populację; VU gatunki wysokiego ryzyka narażone na wyginięcie ze względu na postępujący spadek populacji, straty siedliskowe lub nadmierną eksploatację; LR gatunki niższego ryzyka; NT gatunki niższego ryzyka, ale bliskiego zagrożenia. Porównując dane liczbowe zebrane z wyżej wspomnianej księgi z różnych lat, można wyciągnąć pewne wnioski o stanie i perspektywach ochrony zagrożonych gatunków zwierząt w Polsce. Tabela 1. dotyczy ilości zagrożonych gatunków bezkręgowców Invertebrata. Porównując lata i 2002 można zauważyć, że suma gatunków sklasyfikowanych do poszczególnych kategorii zagrożeń wzrosła ponad dwukrotnie. Częściowo różnicę tę można tłumaczyć zwiększeniem się liczby opisanych gatunków zwierząt na terenie Polski o ok. 1 0 tys. oraz dodaniem kategorii EX. Widać jednak wyraźnie, że ilość gatunków w większości przypadków znacznie wzrosła. Kategoria NT z roku została rozbita na dwie (NT i LR) i ich suma nieznacznie się zmieniła. Zwraca uwagę fakt, że znacznie wzrosła ilość gatunków, które wymagają lepszego poznania prawie dziesięciokrotnie (kategoria DD). Uogólniając, coraz więcej gatunków zwierząt bezkręgowych jest w Polsce zagrożonych wymarciem. Dane z roku 2004 trudno jest porównywać z poprzednimi. Księga z tego roku nie zawiera wszystkich gatunków, które należałoby w niej umieścić, a jedynie wybrane, te, które charakteryzują się największym zainteresowaniem społecznym i naukowym. Skupia się także na gatunkach najbardziej zagrożonych (kategorie CR-EN). Jest to spowodowane nierównym stanem poznania bezkręgowców, brakiem odpowiednich warunków materialnych niezbędnych przy tego typu publikacjach oraz spadającą liczbą specjalistycznych badań, co jest wynikiem np. niskiego prestiżu naukowego takich prac

34 Tab. 1. Zestawienie ilości zagrożonych gatunków wg kategorii zagrożenia dla bezkręgowców Invertebrata zawartych w Polskiej Czerwonej Księdze Zwierząt w latach 1992, 2002 i 2004 Rok EX (dla roku 2004 EX + EX?) CR EN VU NT LR DD Suma Źródło: opracowanie własne. W tabeli 2. zestawiono odpowiednie dane liczbowe dla kręgowców Vertebrata. Zwierzęta te, ze względu na zdecydowanie mniejszą bioróżnorodność w porównaniu z bezkręgowcami oraz fakt, iż są bliższe społeczeństwu zostały zdecydowanie lepiej zbadane. Ogólna tendencja jest niestety podobna jak u wyżej wspomnianych bezkręgowców. Najbardziej wzrosła ilość gatunków wymarłych, krytycznie zagrożonych oraz niższego ryzyka. W kategoriach VU oraz NT zauważalna jest niewielka poprawa. Tab. 2. Zestawienie ilości zagrożonych gatunków wg kategorii zagrożenia dla kręgowców Vertebrata zawartych w Polskiej Czerwonej Księdze Zwierząt w latach 1992 i 2002 Rok EX CR EN VU NT LR DD Suma Źródło: opracowanie własne. Polska Czerwona Księga Zwierząt jest jedynie punktem wyjścia w ochronie gatunków zagrożonych wymarciem. Dwa podstawowe filary ochrony nie tylko zwierząt, ale i całej przyrody, stanowią w Polsce ochrona gatunkowa i ochrona obszarowa (rezerwatowa). Podobnie jest w większości krajów świata. Całość działań na rzecz ochrony zwierząt wraz z rozbudowanym prawodawstwem jest zagadnieniem bardzo szerokim i wymagałoby oddzielnego omówienia, dlatego w niniejszym artykule zostało tylko pokrótce przybliżone. 34

35 Ochrona gatunkowa skupia się na dziko żyjących rodzimych gatunkach, które są rzadkie, zagrożone wyginięciem, bądź endemiczne. Główne akty prawne, na podstawie których działa ta ochrona, to ustawa O ochronie przyrody (Dz. U. z 2004, nr 92, poz. 880) i odpowiednie do niej rozporządzenie Ministra Środowiska (Dz. U. z 2011, nr 237, poz. 1419). W rozporządzeniu zawarto nie tylko listę gatunków objętych ochroną, lecz także metody jej realizacji i służące temu ograniczenia, nakazy i zakazy. Zabrania się na przykład zabijania i chwytania chronionych zwierząt, a także degradacji ich terenów rozrodczych. Oprócz organów państwowych, tę formę ochrony może także wprowadzać wojewoda. Podczas tworzenia listy zwierząt chronionych najważniejszym aspektem branym pod uwagę jest stopień zagrożenia. Określa się go głównie na podstawie wielkości populacji, zajmowanego przez nią areału, zdolności do odradzania się populacji, stanu podstawowych siedlisk, w których gatunek występuje oraz tempa zmian siedliskowych i populacyjnych. Dla prawodawcy liczą się także inne aspekty, takie jak: biocenotyczne, gospodarcze, naukowe, edukacyjne, kulturowe, historyczne, estetyczne czy etyczne. Często chroni się więc nie tylko wyjątkowe rzadkości faunistyczne ale gatunki jeszcze dość pospolite, ale cenne w innym aspekcie. Ustawodawca patrzy na gatunki pod wieloma kątami, np. na ich rolę w utrzymaniu stabilności biocenoz, na wartość dla rolnictwa (np. ochrona trzmiela ziemnego Bombus terrestris jako ważnego zapylacza) i gospodarki leśnej 12. Aby ochrona gatunkowa odnosiła lepszy skutek, od lat jest ona realizowana w sposób międzynarodowy. Do najważniejszych umów międzynarodowych, które podpisała i przestrzega również Polska, należy zaliczyć: Konwencję Waszyngtońską (CITES) o międzynarodowym handlu dzikimi zwierzętami i roślinami gatunków zagrożonych wyginięciem, Konwencję Berneńską o ochronie gatunków dzikiej flory i fauny europejskiej oraz ich siedlisk, Konwencję Ramsarską o obszarach wodno-błotnych mających znaczenie międzynarodowe, zwłaszcza jako środowisko życiowe ptactwa wodnego, Konwencję Bońską o ochronie wędrownych gatunków dzikich zwierząt, Konwencję Gdańską o rybołówstwie i ochronie żywych zasobów Bałtyku i Bełtów, Konwencję z Rio de Janeiro o bioróżnorodności biologicznej, Konwencję Helsińską o ochronie środowiska morskiego obszaru Morza Bałtyckiego. 35

36 Bezpośredni wpływ na ochronę gatunków kręgowców, które są wykorzystywane przez człowieka ma także wpływ ustawa o prawie łowieckim z 1995 roku oraz ustawy rybackie (1985, 1996). Dopełnieniem ochrony gatunkowej, która jest często niewystarczająca, jest ochrona obszarowa. Realizowana jest ona w postaci parków narodowych, rezerwatów przyrody, rezerwatów biosfery itp. Jest to bardzo ważna forma ochrony, która sprawdza się tam, gdzie gatunki zwierząt są pozbawiane niezbędnych do życia zasobów, siedlisk i przyjaznej przestrzeni życiowej. Dzięki ochronie obszarowej chronione są całe zespoły zwierzęce wraz z ich siedliskami na danym obszarze. Podobnie jak ochrona gatunkowa, ta forma ochrony jest regulowana przez ustawę o ochronie przyrody z 2004 roku 13. Wstąpienie Polski do Unii Europejskiej zaowocowało wprowadzeniem kolejnych form ochrony zagrożonych gatunków zwierząt. Mowa o programie Natura 2000, który łączy w sobie elementy ochrony gatunkowej i obszarowej. Ta najmłodsza z form ochrony przyrody została wprowadzona w Polsce w 2004 roku. Obszary Natura 2000 tworzą Europejską Sieć Ekologiczną, która jest budowana przez wszystkie kraje członkowskie Unii Europejskiej. Nadrzędnym celem powstania i funkcjonowania tego systemu jest zachowanie gatunków oraz typów siedlisk, które są uważane za ważne i zagrożone w skali europejskiej. Jednocześnie chroni się różnorodność biologiczną. Europejska Sieć Ekologiczna Natura 2000 funkcjonuje na podstawie dwóch unijnych dyrektyw: Dyrektywa Ptasia (Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/1 47/WE z dnia 30 listopada 2009 r. w sprawie ochrony dzikiego ptactwa wcześniej dyrektywa Rady 79/409/EWG z dnia 2 kwietnia r. w sprawie ochrony dzikiego ptactwa) dotyczy wyznaczania ostoi dla ptaków zagrożonych wyginięciem, Dyrektywa Siedliskowa (Dyrektywa Siedliskowa Dyrektywa Rady 92/43/EWG z dnia 21 maja 1992 r. w sprawie ochrony siedlisk przyrodniczych oraz dzikiej fauny i flory) dotyczy ochrony pozostałych gatunków zwierząt i roślin, siedlisk przyrodniczych, a także sposobów ochrony terenów wyjątkowo ważnych przyrodniczo. Na podstawie wymienionych dyrektyw wyznacza się dwa rodzaje obszarów. Obszary specjalnej ochrony ptaków określa się w celu ochrony populacji dziko występujących ptaków. Pod uwagę może być brany jeden bądź większa liczba gatunków. Każde państwo członkowskie wyznacza je indywidualnie, zaś Komisja Europejska sprawdza, czy ujęte zostały wszystkie istotne ostoje ptaków oraz czy tworzą spójną całość. 36

37 Specjalne obszary ochrony siedlisk stanowią tereny najcenniejsze pod kątem przyrodniczym (w myśl Dyrektywy Siedliskowej). Kraj członkowski tworzy listę takich obszarów leżących na jego terytorium i przedstawia ją Komisji Europejskiej. Ta zaś je wartościuje i wybrane z nich zatwierdza jako obszary mające znaczenie dla Wspólnoty OZW. Obszary Natura 2000 mogą współwystępować z innymi formami ochrony przyrody, pokrywać się w całości bądź tylko częściowo 14. Pierwotnym założeniem jest zazwyczaj ochrona bierna zagrożonych gatunków zwierząt in situ, poprzez tworzenie odpowiednich obszarów, na których gatunki te znajdują się pod prawnym parasolem. Dla znacznej liczby gatunków jest to w zupełności wystarczające. Część gatunków, których liczebność wyjątkowo ucierpiała z powodu działalności antropogenicznej wymaga jednak tzw. ochrony czynnej. Są to te gatunki, które nie potrafią w sposób naturalny odbudować swoich populacji. W takich przypadkach wprowadza się różnego rodzaju działania, które są prowadzone przez specjalistów z odpowiednich dziedzin 15. Najważniejsze formy ochrony czynnej to: Reintrodukcja hodowla zwierząt ex situ i wprowadzanie osobników na siedliska, gdzie dany gatunek pierwotnie występował. Przykładem takiej udanej reintrodukcji może być suseł moręgowany Spermophilus citellus, który wymarł w naszym kraju na przełomie lat 70 i 80 XX wieku. Po 30 latach nieobecności w naszym kraju tego gatunku w stanie naturalnym, został on wsiedlony na łąkę w okolicy Kamienia Śląskiego na Opolszczyźnie. W 2005 roku wypuszczono tam 79 osobników 16. Coroczne kontrolne liczenie wykazało, że populacja ta utrzymuje się na tym stanowisku i wciąż zwiększa swoją liczebność 17. Podobny przykład może stanowić powszechnie znana reintrodukcja żubra Bison bonasus; Wzmacnianie populacji występujących w naturze osobnikami wyhodowanymi ex situ pochodzącymi z tej samej lub innej populacji, w celu zwiększenia liczebności lub zmienności genetycznej; Translokacja przesiedlanie populacji zagrożonej, np. w wyniku budowy, na inne bezpieczne siedlisko; Zarządzanie siedliskami w celu stworzenia lub utrzymania optimum dla utrzymania gatunku, np. kierowanie stosunkami wodnymi, regularne wykaszanie łąk; Tworzenie sztucznych uli, kryjówek zimowych (np. dla nietoperzy) bądź gniazd; Poprawa warunków pokarmowych dla chronionych gatunków zwierząt. Przykład mogą stanowić nasadzenia odpowiednich gatunków roślin żywicielskich dla błonkoskrzydłych Hymenoptera czy motyli Lepidoptera

38 Ochrona obszarowa, jak i gatunkowa niestety nie zabezpiecza chronionych gatunków przed wszystkimi niebezpieczeństwami. Na przykład chemizacja środowiska, nawet na obszarach dość odległych od siedlisk zagrożonych zwierząt, może wywierać na nie wpływ. Dowodem na to może być dobrze już znany związek między stosowanym dawnej pestycydem DDT a cienkością skorupek jaj ptaków drapieżnych. Spowodowało to znaczny spadek ich liczebności 19. Aby unikać takich problemów, niezbędne jest działanie nie tylko na stopniu krajowym, ale i międzynarodowym, dzięki, któremu uda się odpowiednio wyedukować i uświadomić społeczeństwo. Wymieranie różnych gatunków jest zjawiskiem naturalnym, niemożliwym do powstrzymania. Jednak okazuje się, że szeroko pojęta działalność antropogeniczna niebezpiecznie przyśpiesza ten proces. Na szczęście współczesny człowiek zauważył ten problem. Dowodem tego mogą właśnie być tworzone i aktualizowane czerwone księgi zagrożonych wymarciem gatunków. Jest to pierwszy krok w procesie ich ochrony i nadzieja na to, że gatunki te uda się zachować dla potomnych i dla dobra bioróżnorodności środowiska naturalnego. Jak pokazano w niniejszym artykule, Polska świetnie wpisuje się w te działania i pojedyncze gatunki powoli odradzają się na terenie naszego kraju. Mówiąc kolokwialnie, jest nadzieja na lepsze jutro. *** 38

39 PRZYPISY RN. A. Campbell, J. B. Reece, L. A. Urry, i. in., Biologia, Dom Wydawniczy REBIS, Poznań Przyroda i różnorodność środowiska, dostęp: Z. Głowaciński, J. Nowacki, Polska czerwona księga zwierząt Kręgowce, Instytut Ochrony Przyrody PAN, Kraków Z. Głowaciński, J. Nowacki, Polska czerwona księga zwierząt Bezkręgowce, Instytut Ochrony Przyrody PAN, Kraków Z. Głowaciński, J. Nowacki, Polska czerwona księga zwierząt Kręgowce, Instytut Ochrony Przyrody PAN, Kraków W. Kulmatycki, Cambarus affinis Say rak amerykański, nowy mieszkaniec wód Pomorza i Wielkopolski, Przegląd Rybacki 1 935, nr P. Śmietana, Tempo wzrostu raka pręgowatego Orconectes limosus Raf. w warunkach współwystępowania z rakiem szlachetnym Astacus astacus L., Zjazd Polskiego Towarzystwa Zoologicznego 2003, streszczenie 87. L. H. Adamczyk, Sumik karłowaty, Ictalurus nebulosus (Le Sueur), 1819 w biocenozie jeziora, Przegląd Zoologiczny 1 975, t. 1 9; Z. Danilkiewicz, Ichtiofauna dorzeczy Tyśmienicy i Włodawki, Fragmenta Faunistica 1 973, t. 1 9; A. Witkowski, Introdukowane ryby w polskich wodach i ich wpływ na środowisko, Przegląd Zoologiczny 1 989, t. 33. Z. Głowaciński, J. Nowacki, Polska czerwona księga zwierząt Kręgowce, Instytut Ochrony Przyrody PAN, Kraków Z. Głowaciński, Czerwona lista zwierząt ginących i zagrożonych w Polsce, Instytut Ochrony Przyrody PAN, Kraków 1 992; Z. Głowaciński, Czerwona lista zwierząt ginących i zagrożonych w Polsce, Instytut Ochrony Przyrody PAN, Kraków 2002; Z. Głowaciński, J. Nowacki, Polska czerwona księga zwierząt Kręgowce, Instytut Ochrony Przyrody PAN, Kraków, 2000; Z. Głowaciński, J. Nowacki, Polska czerwona księga zwierząt Bezkręgowce, Instytut Ochrony Przyrody PAN, Kraków Z. Głowaciński, J. Nowacki, Polska Czerwona Księga Zwierząt. Bezkręgowce Wprowadzenie, dostęp: Z. Głowaciński, Polska Czerwona Księga Zwierząt. Bezkręgowce Ochrona zwierząt w Polsce, dostęp: Z. Głowaciński, Polska Czerwona Księga Zwierząt. Bezkręgowce Ochrona zwierząt w Polsce, dostęp: Departament Informacji o Środowisku, O sieci, dostęp: Z. Głowaciński, Polska Czerwona Księga Zwierząt. Bezkręgowce Ochrona zwierząt w Polsce, dostęp: A. Kepel, Moręgowany powrót, dostęp: J. Kończak, Susłowy sezon zakończony, dostęp: Z. Głowaciński, Polska Czerwona Księga Zwierząt. Bezkręgowce Ochrona zwierząt w Polsce, dostęp: J. Brown, P. van Coeverden de Groot, T. Birt, G. Seutin, P. Boag, V. Friesen, Appraisal of the consequences of the DDT-induced bottleneck on the level and geographic distribution of neutral genetic variation in Canadian peregrine falcons, Falco peregrinus, Molecular Ecology 2007, nr 1 6 (2), s *** 39

40 The extinction of animals in Poland state and prospects Biodiversity means variety of all the forms of life on the Earth. These forms includes the diversity in species, ecosystems and gene pools. The disappearance of species is a natural thing, which is caused by continual changes in environment. These changes apply to every single species. Nevertheless, nowadays people change the environment so quickly and dynamic that the rate of species extinction is huge and collects devastating toll. The Polish Red Book of Animals Vertebrates and Invertebrates was created as a solution to prevent the species extinction. Key words: extinction, animals in Poland, state and prospects *** Małgorzata Karaczyn magister, absolwentka studiów magisterskich na kierunku Biologia podstawowa na Uniwersytecie Opolskim, studentka III roku studiów I na kierunku Biologia z geografią specjalność nauczycielska, studentka II roku studiów II na kierunku Biologia eksperymentalna i stosowana, doktorantka I roku studiów III na kierunku Biologia na Uniwersytecie Opolskim; zainteresowania badawcze to megafauna plejstoceńska terenu Śląska oraz amonity okresu mastrychtu, dydaktyka biologii w polskiej szkole. Klaudia Kardynał magister, absolwentka studiów magisterskich na kierunku Biologia podstawowa na Uniwersytecie Opolskim, studentka II roku studiów II na kierunku Biologia eksperymentalna i stosowana, doktorantka I roku studiów III na kierunku Biologia na Uniwersytecie Opolskim; zainteresowania badawcze to megafauna plejstoceńska terenu Śląska oraz amonity okresu mastrychtu. Piotr Wasik magister, absolwent studiów magisterskich na kierunku Biologia podstawowa na Uniwersytecie Opolskim, student III roku studiów I na kierunku Biologia z geografią specjalność nauczycielska, doktorant I roku studiów III na kierunku Biologia na Uniwersytecie Opolskim; zainteresowania badawcze to megafauna plejstoceńska terenu Śląska oraz rośliny solniskowe Tadżykistanu, dydaktyka biologii w polskiej szkole, żywienie człowieka i współczesne trendy gastronomiczne. 40 ***

41

42

43 MICHAŁ KARCZMARZ, MATEUSZ DRWAL Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Tarnowie Ochrona zasobów genetycznych zwierząt hodowlanych w Polsce Udomowienie zwierząt odegrało ogromną rolę w rozwoju cywilizacji. Niewątpliwie, zapewniło człowiekowi źródło pożywienia, materiałów ubraniowych, środków transportu i siły roboczej. Proces udomowienia większości gatunków zwierząt gospodarskich przypadł w okresie od tys. lat przed naszą erą. Cywilizacje, w których zapoczątkowało się udomowienie obejmowały szczególnie Mezopotamię, Afrykę, rejony Morza Śródziemnego, Chiny, a w późniejszym czasie cały świat. Najważniejszym skutkiem udomowienia było powstanie ogromnej liczby ras i odmian o różnorodnych, unikalnych genotypach najbardziej jest to widoczne w przypadku psów. Rasy te przystosowały się do miejscowych zróżnicowanych warunków środowiska, zaspakajając potrzeby społeczności występujących na danym terenie. Człowiek udomowił 58 gatunków ssaków, 33 gatunki ptaków i 3 owadów. Jest to grupa, która zyskała ważne znaczenie w rolnictwie oraz w hodowli dla celów konsumpcyjnych. Zwierzętami tymi są: ssaki kopytne (np. bydło, owce, kozy, świnie), ptaki grzebiące (np. kury, indyki, strusie), ptaki blaszkodziobe (np. kaczka domowa) owady (np. pszczoły jedwabniki,) zwierzęta futerkowe (np. króliki, norki) oraz ryby (np. karpie). Istotnym faktem jest, iż tylko 5 gatunków (bydło, owce, kozy, świnie, kury) dostarcza ¾ produkcji pochodzenia zwierzęcego 1. Należy uwzględnić, że przez udomowienie zmianom uległy behawioralne cechy zwierząt tj.: obniżenie poziomu agresji, zmniejszenie wrażliwości percepcyjnej, zanik lub zdecydowane ograniczenie instynktu samozachowawczego, zmiana behawioru rozrodczego, a także wiele cech zewnętrznych, wewnętrznych i fizjologicznych. Organizacja do Spraw Wyżywienia i Rolnictwa FAO jest zrzeszeniem, które posiada aktualną światową bazę danych o zasobach genetycznych zwierząt hodowlanych. Do końca grudnia 2006, w bazie DAD-IS zgromadzono informacje o populacjach należących do 18 gatunków ssaków oraz o populacjach należących do 16 gatunków ptaków, dostarczone przez poszczególne kraje świata 2. 43

44 Organizacja opublikowała w 2007 roku raport o Stanie Zasobów Genetycznych Zwierząt w Świecie. Raport zawierał ocenę istniejącego stanu zasobów genetycznych zwierząt, występujących w świecie oraz ich różnorodnych ról i funkcji. Opracowanie informuje o stanie użytkowania zwierząt w gospodarstwach, niebezpieczeństwach, które im grożą oraz o konieczności działań na rzecz ochrony ich zasobów genetycznych. Stworzona została klasyfikacja ras, określająca liczbę w ujęciu globalnym, tzn. zawierającym wszystkie odmiany z różnych regionów świata. Klasyfikacja ras obejmuje rasy lokalne, czyli występujące tylko w jednym kraju oraz rasy transgraniczne, występujące na obszarze wielu krajów. Podział jest przydatny w ocenie różnorodności ras na poziomie regionu i świata. Jego zastosowanie pozwoliło stwierdzić, że na całym globie występuje ras, z których 6536 to rasy lokalne, a to rasy transgraniczne (w tym 523 regionalne i 557 międzynarodowe). Najbardziej rozpowszechnioną rasą międzynarodową okazało się bydło holsztyńskofryzyjskie, które użytkowane jest w 1 28 krajach świata. Skrót Raportu o Stanie Zasobów Genetycznych Zwierząt w Świecie został przetłumaczony i wydany przez Instytut Zootechniki 3. Rozmieszczenie ras w różnych rejonach globu ziemskiego nie jest równomierne. Najliczniejszą grupę użytkowanych ras (31 24) 4 odnotowano na kontynencie europejskim. Wynika to z faktu, że zasoby genetyczne zwierząt w Europie zostały najwnikliwiej poznane. Proces inwentaryzacji ras nie jest w pełni zakończony w krajach rozwijających się, dlatego w przyszłości ilość ras zapewne ulegnie zwiększeniu. Wiele gatunków będących dzikimi przodkami zwierząt hodowlanych już wymarło, czego najlepszym przykładem jest tur, którego ostatnia sztuka padła w Puszczy Jaktorowskiej w roku 5. Współcześnie żyje około 80 gatunków przodków i krewniaków zwierząt gospodarskich 6. Wynika stąd, iż zasoby genetyczne zwierząt na Ziemi obejmują nieliczne gatunki, lecz rekompensuje to zmienność ras, odmian i linii, która wytworzyła się w obrębie poszczególnych z nich dzięki użytkowaniu w zmiennych warunkach środowiskowych i świadomej pracy selekcyjnej człowieka. Niepokojącym jest fakt, iż różnorodność zasobów genetycznych zwierząt ulega zmniejszeniu w zastraszającym tempie. Według informacji podanych przez FAO, 690 ras zwierząt gospodarskich już wyginęło, z tego 62 tylko od roku 7. Około 20% ras zwierząt gospodarskich (1 491 ) w świecie jest zagrożonych całkowitym wyginięciem 8. Polska jest krajem o długoletniej tradycji działań na rzecz ochrony zasobów genetycznych zwierząt. W latach 20. XX w. zapoczątkowano program ochrony żubra, trochę później program hodowli zachowawczej 44

45 konika polskiego, oparty na unikalnym systemie hodowli w rezerwacie leśnym, którego rezultatem jest jego restytucja. Sukcesem zakończyła się także praca nad odtworzeniem dwóch ras owiec, to jest wrzosówki i świniarki 9. Równolegle z pierwszymi inicjatywami podjętymi przez Europejską Federację Zootechniczną, w latach 80. w Polsce na szeroką skalę zaczęto chronić większość rodzimych ras. Ochrona ta polegała na wspomaganiu finansowym stad zachowawczych i stad stanowiących rezerwę genetyczną 1 0. Niestety, Polska bezpowrotnie utraciła rasy, których nie da się już odtworzyć, należą do nich bydło czerwone rawickie i śląskie, owce łowickie, karnówki i krukówki 11. Na Konferencj i Narodów Zj ednoczonych Środowisko i Rozwój (UNCED czerwiec 1 992) w Rio de Janeiro 1 67 kraj ów zrzeszonych w ONZ podpisało Konwencj ę o różnorodności biologicznej. Konwencja ta została wprowadzona w życie przez Polskę w grudniu roku, co było równoznaczne z obowiązkiem zachowania różnorodności biologicznej na terenie naszego kraj u, nie tylko na obszarach chronionych, ale także na obszarach użytkowanych gospodarczo, głównie rolniczo. W ten sposób kraj nasz włączył się do realizacj i Światowej Strategii Zachowania Zasobów Genetycznych Zwierząt Gospodarskich, opracowanej przez Organizacj ę Narodów Zj ednoczonych do spraw Wyżywienia i Rolnictwa (FAO). Zasoby Genetyczne Zwierząt Gospodarskich dotyczą gatunków zwierząt, wykorzystywanych w produkcj i żywności oraz działalności rolniczej. Zarządzanie Zasobami Genetycznymi Zwierząt Gospodarskich obej muj e całość przedsięwzięć związanych z charakterystyką, sposobami użytkowania, doskonaleniem i ochroną 1 2. W wyniku ratyfikacji Konwencji utworzono struktury organizacyj ne zgodne z zaleceniami FAO. Ministerstwo Rolnictwa i Gospodarki Żywnościowej powierzyło Centralnej Stacj i Hodowli Zwierząt zadania związane z koordynacj ą działań na rzecz ochrony zasobów genetycznych zwierząt gospodarskich (lipiec 1 996). Na tej bazie powstał Kraj owy Ośrodek Koordynacyj ny, który od 1 stycznia 2002 roku działa w ramach Instytutu Zootechniki w Krakowie 1 3. Na mocy 6 Artykułu Konwencj i opracowano Kraj ową Strategię Ochrony i Zrównoważonego Użytkowania Różnorodności Biologicznej, w której nadrzędnym celem j est: Zachowanie całego rodzimego bogactwa przyrodniczego oraz zapewnienie trwałości i możliwości rozwoju wszystkich poziomów jego organizacji (wewnątrzgatunkowego, międzygatunkowego i ponadgatunkowego) 1 4. Oznacza to, że ochrona różnorodności biologicznej obejmuj e swym zasięgiem przyrodę całości kraj u, bez względu na sposób j ej użytkowania oraz stopień przekształcenia lub zniszczenia. 45

46 Różnorodność biologiczna (bioróżnorodność) to zmienność genetyczna czyli występowanie w danej populacji jak największej liczby odmiennych od siebie genów i ich kombinacji, ale to także jak najwyższa liczebność gatunków i zróżnicowanych systemów ekologicznych (np. łąki, lasy, stawy itp.), które występują na danym obszarze i na całej planecie. W opracowanej i przedstawionej Strategii i Programie Działań zasadniczą uwagę zwrócono na zagadnienia dotyczące Rolnictwa, Rozwoju Wsi i Rynki Rolne. Jako nadrzędny cel dla tego sektora wytyczono przygotowanie krajowej strategii ochrony rolniczej różnorodności biologicznej (agrobioróżnorodności), której istotą będzie skupienie się na ochronie wykorzystywanych przez człowieka ekosystemów rolniczych (agrosystemów), zasobów genetycznych roślin uprawnych i zwierząt gospodarskich oraz gatunków wolno żyjących i ich zbiorowisk będących funkcjonalnym elementem agrosystemów. Różnorakość zwierząt gospodarskich to zmienność genetyczna, która występuje wewnątrz każdej rasy, jak również pomiędzy rasami w obrębie danego gatunku zwierząt hodowlanych. W roku podjęto działania nad Krajowym Programem Ochrony Zasobów Genetycznych Zwierząt. Jego najważniejszym celem było zapewnienie, że różnorodność genetyczna zwierząt gospodarskich niezbędnych w produkcji żywności i działalności rolniczej będzie zachowana zarówno obecnie, jak i w przyszłości. Minister Rolnictwa i Rozwoju Wsi (w maju 2000 r.) zaakceptował opracowane i przygotowane do realizacji programy hodowlane w zakresie ochrony zasobów genetycznych poszczególnych populacji 1 5. Zawierają one informacje o historii powstania danej rasy i uzasadnienie konieczności jej ochrony, wytyczają cele i precyzują przebieg działań, a także zakres ochrony insitu i ex-situ. Programy określają również zasady i metody pracy hodowlanej oraz zawierają informacje dotyczące organizacji odpowiedzialnych za ich realizację. Ochrona in-situ różnorodności genetycznej zwierząt gospodarskich obejmuje całość działań w zakresie utrzymania żywych populacji zwierząt hodowlanych, również tych, które objęto aktywnymi programami w agrosystemach, gdzie zostały wytworzone lub obecnie normalnie występują, nie wyłączając działań hodowlanych podejmowanych w celu zapewnienia ciągłego udziału tych zasobów w zrównoważonej produkcji żywności i rolnictwie na obecnym etapie i w przyszłości. Ochrona ex-situ to działania na rzecz zachowania materiału genetycznego w postaci żywych zwierząt poza środowiskiem macierzystym lub poza organizmem zwierzęcia w sztucznym środowisku, najczęściej jako tworzenie banków nasienia, oocytów, zarodków, komórek lub tkanek. 46

47 Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi zatwierdziło do realizacji łącznie 32 programy hodowlane dotyczące ochrony zasobów genetycznych, które obejmują 75 ras, odmian i rodów zwierząt gospodarskich oraz ryb. Realizacja programów ochrony zasobów genetycznych odbywa się głównie metodą in-situ umożliwiającą ochronę poprzez użytkowanie oraz jednoczesne doskonalenie specyficznych i wartościowych cech danej rasy. Zagadnienia dotyczące użytkowania i wykorzystania zasobów genetycznych zwierząt gospodarskich regulowane są w Polsce różnymi aktami prawnymi w zakresie szeroko pojętej dziedziny chowu i hodowli zwierząt gospodarskich. W szczególności są to następujące ustawy: Ustawa o organizacji hodowli i rozrodzie zwierząt z późniejszymi zmianami. Ustawa o ochronie zwierząt z późniejszymi zmianami. Ustawa o zwalczaniu chorób zakaźnych, badaniu zwierząt rzeźnych i mięsa oraz o Inspekcji Weterynaryjnej. Ustawa o rolnictwie ekologicznym. Ustawa o stowarzyszeniach. Ustawa o społeczno-zawodowych organizacjach rolniczych 16. Ustawa o organizacji hodowli i rozrodzie zwierząt gospodarskich szczegółowo omawia katalog gatunków zwierząt, które są uznawane za zwierzęta gospodarskie w Polsce. Reguluje szereg spraw z zakresu hodowli oraz zachowania zasobów genetycznych, dokonuje oceny wartości użytkowej i hodowlanej, prowadzenia ksiąg i rejestrów zwierząt hodowlanych, a także działań z zakresu nadzorowania hodowli i rozrodu zwierząt gospodarskich. Wydane na podstawie tej ustawy rozporządzenia Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi, dotyczące szczegółowych zasad prowadzenia ksiąg i rejestrów zwierząt hodowlanych oraz wymagań, jakie powinny spełniać programy hodowlane, kierują szczególną uwagę na programy, których nadrzędnym celem jest ochrona oraz zachowanie zasobów genetycznych ras i odmian zwierząt gospodarskich. Polska to kraj dysponujący bardzo bogatymi i zróżnicowanymi zasobami genetycznymi zwierząt gospodarskich. Wszystkie spośród użytkowanych gatunków reprezentowane są przez kilka do kilkunastu ras lub odmian. Jednak gwałtowne tempo zmian zachodzących w gospodarce naszego państwa ma ogromny wpływ na rozwój populacji zwierząt gospodarskich. Najistotniejszym zagrożeniem jest znaczne ograniczenie bioróżnorodności. Dotyczy to zarówno zmienności genetycznej krajowych ras zwierząt gospodarskich, jak i indywidualnej zmienności w obrębie ras o zasięgu szerszym, międzynarodowym, obecnie powszechnie 47

48 użytkowanych i z dużą intensywnością doskonalonych. Konieczna jest również intensyfikacja działań mających na celu zwiększenie zainteresowania i zrozumienia społecznego dla działań na rzecz ochrony zasobów genetycznych oraz roli i znaczenia rodzimych ras zwierząt. Rasy rodzime, mimo niższego poziomu użytkowości, charakteryzują się wieloma cennymi cechami, jak: odporność na choroby, wysoka płodność i plenność, dobre cechy mateczne, długowieczność oraz zdolności adaptacyjne do skrajnych warunków środowiskowych i paszy o niskiej jakości. W wielu przypadkach produkty uzyskiwane od tych zwierząt wyróżniają się szczególną, unikatową jakością. Przygotowywane w Resorcie Rolnictwa programy rolno-środowiskowe dotyczą działań na rzecz ochrony in-situ rodzimych ras, jak również użytkowania zwierząt na rzecz ochrony środowiska oraz prowadzenia chowu i hodowli w różnorodnych, czasami trudnych warunkach środowiskowych (np. tereny górskie) i na terenach wymagających rekultywacji (odłogowanych). Chronione w Polsce rasy zwierząt gospodarskich są żywym świadectwem rodzimej myśli hodowlanej oraz nieodłącznym elementem ojczystego krajobrazu. Istotnymi ostatnio pojawiającymi się akcentami programów pomocowych Unii Europejskiej są między innymi zagadnienia dotyczące: odnowy i estetyzacji wsi, w tym tradycyjnego dziedzictwa kulturowego, rozwoju infrastruktury związanej z rolnictwem, turystyki wiejskiej, rozwoju wielokierunkowego rzemiosła oraz przywracania i utrzymania tzw. krajobrazu kulturowego. Hodowla ras rodzimych może wspierać i wspomagać tworzenie nisz rynkowych, na przykład w zakresie tak obecnie popularyzowanych i modnych usług agroturystycznych. Obecność np. koni do jazdy rekreacyjnej w takim gospodarstwie czyni ofertę bardziej atrakcyjną i różnorodną. Rozwój turystyki konnej daje szerokie możliwości znacznego wykorzystania dużej liczby koni hodowanych w naszym kraju. Promocja w tym kierunku przyniosłaby wielkie korzyści zarówno w zakresie hodowli koni, jak i tworzeniu nowych rynków pracy. Programami ochrony zasobów genetycznych zwierząt hodowlanych obejmowane są następujące rasy: 1. Bydło bydło polskie czerwone wywodzące się bezpośrednio od udomowionego bydła słowiańskiego, bydło czerwono białe sprowadzone z zachodniej Europy, głównie z Fryzji i Westfalii, bydło czarno białe cenione za swoje cechy mięsno-mleczne. 48

49 2. Trzoda świnia puławska wytworzona w Instytucie Zootechniki w Puławach poprzez zmieszanie angielskiej świni mięsno-tłuszczowej z miejscowymi rasami, świnia złotnicka biała wyhodowana w Akademii Rolniczej w Poznaniu, o zastosowaniu typowo mięsnym, świnia złotnicka pstra podobnie jak złotnicka biała wyhodowana przez Akademię Rolniczą w Poznaniu, o zastosowaniu mięsno-słoninowym. 3. Konie koń małopolski przedstawiciel polskiego angloaraba o odrębnych cechach obydwu ras, konik polski typowy przedstawiciel polskiej rasy koni małych wywodzący się bezpośrednio od dzikich koni tarpanów, koń huculski jedna z najstarszych ras koni jaka została opisana i nadal występuje w Polsce. 4. Owce owca pomorska miejscowa najbardziej rozpowszechniona rasa owiec, ceniona za swoje mięso, owca wielkopolska wywodząca się od owiec północnoeuropejskich, najbardziej liczna rasa ceniona za dobrej jakości wełnę i skóry 1 7. Aby chronić niezwykle cenne, rodzime rasy zwierząt gospodarskich potrzeba działań w wielu aspektach (społecznych, ekonomicznych, ekologicznych), tak by zachowywać bioróżnorodność na wszystkich jej poziomach. Do przedsięwzięć podejmowanych w Polsce należy gromadzenie i przechowywanie materiału genetycznego dla zachowania zmienności genetycznej zwierząt, wyodrębnianie z budżetu państwa środków finansowych na działania związane z ochroną bioróżnorodności, a także ciągłe realizowanie nowych programów zachowania zasobów genetycznych zwierząt gospodarskich. Sukces w utrzymaniu jak największej bioróżnorodności ras w dużym stopniu zależy również od monitoringu w tym zakresie i ciągłej aktualizacji baz danych. Informacje powinny obejmować stan ilościowy i jakościowy w różnych warunkach środowiskowych na obszarze całego kraju. Jest to o tyle ważne, że teraźniejsza ochrona wielu ras daje przyszłym pokoleniom takie same szanse co jest istotą idei zrównoważonego rozwoju. *** 49

50 PRZYPISY 1 B. Rischkowsky, D. Pilling, The State ofthe World s Animal Genetic Resources for Food and Agriculture. FAO (2007a), E. Martyniuk, Ochrona Zasobów Genetycznych Zwierząt Gospodarskich, Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi, Warszawa Stan Zasobów Genetycznych Zwierząt w Świecie w skrócie. Tłumaczenie Wiadomości zootechniczne, FAO (2007b), Status and trends ofanimal genetic resources, FAO 2008.Intergovernmental Technical Working Group on Animal Genetic Resources for Food and Agriculture, 1 2Fifth Session, Rome, January 2009CGRFA/WG-AnGR-5/09/Inf. 7, E. Martyniuk, Ochrona Zasobów Genetycznych Zwierząt Gospodarskich, Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi, Warszawa Stan Zasobów Genetycznych Zwierząt w Świecie w skrócie. Tłumaczenie Wiadomości zootechniczne, FAO (2007b), FAO, The State of the World s Animal Genetic Resources for Food and Agriculture, B. Rischkowsky, D. Pilling, Rome E. Martyniuk, Ochrona Zasobów Genetycznych Zwierząt Gospodarskich, Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi, Warszawa I. Tomczyk-Wrona, Zakres ochrony zasobów genetycznych koni rasy małopolskiej w ramach programu rolno-środowiskowego, Wiadomości Zootechniczne 2011, r. XLIX (2011 ), nr 1, s E. Martyniuk, Ochrona Zasobów Genetycznych Zwierząt Gospodarskich, Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi, Warszawa Ibidem, s Światowy Plan Działań na rzecz Zasobów Genetycznych Zwierząt, Tłumaczenie Wiadomości zootechniczne FAO (2007c), E. Martyniuk, Ochrona Zasobów Genetycznych Zwierząt Gospodarskich, Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi, Warszawa Ochrona zasobów genetycznych zwierząt hodowlanych, dostęp: Instytut Zootechniki-PIB, Krajowy program ochrony zasobów genetycznych i programy ochrony populacji poszczególnych ras zwierząt. Materiały źródłowe Krajowego Ośrodka Koordynacyjnego ds. Zasobów Genetycznych Zwierząt, Tomczyk-Wrona, Zakres ochrony zasobów genetycznych koni rasy małopolskiej w ramach programu rolno-środowiskowego, Wiadomości Zootechniczne 2011, r. XLIX (2011 ), nr 1, s E. Martyniuk, Ochrona Zasobów Genetycznych Zwierząt Gospodarskich, Warszawa *** 50

51 The importance of farm animal genetic resources in Poland Poland has a very rich and diverse genetic resources of farm animals. The rapid changes in the economy have a huge impact on the development of livestock population. The main threat is to significantly reduce biodiversity. This applies to both the genetic variability of native breeds and individual variation within breeds of international scope that are present widely used and extensively improved to increase productivity. However, native breeds of farm animals are not only living witness of Polish breeding thoughts, but they are also an integral part of the native landscape and a source of income for their owners. By introducing appropriate protection right has managed to retain a remarkable diversity of racial and generic distinguishing the different regions of our country. By doing the last few years seen an increased interest for the preservation of the gene pool as the largest livestock in the context of preserving regional races as well as agro-tourism attractions for unique products. Strategist for the preservation of biodiversity in the country brings results and thanks to her future generations will benefit from the surviving legacy of Polish culture thoughts. Key words: breeding, genotypes, the importance of race, attitude State. *** Michał Karczmarz, Mateusz Drwal Studenci II roku Ochrony Środowiska wydziału Matematyczno Przyrodniczego na PWSZ w Tarnowie. Zainteresowania przyrodnicze w kierunku czynnej ochrony środowiska naturalnego. Liczne badania terenowe środowiska przyrodniczego pozwoliły rozszerzyć wiedzę w zakresie restytucji gatunków zwierząt i roślin. *** 51

52

53 RAFAŁ KOWALSKI Uniwersytet Szczeciński, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie Przetrwać, rozmnażać się i zdominować ewolucja żyworodności wśród ryb doskonałym przystosowaniem do zmieniających się warunków środowiskowych i konkurencji międzygatunkowej Wprowadzenie Celem niniejszego artykułu jest próba krótkiej syntezy informacji o rozwoju zarodkowym ryb, ze szczególnym uwzględnieniem ewolucji i roli żyworodności w adaptacji do zmieniających się warunków środowiskowych i konkurencji międzygatunkowej u rodzin Godeidae oraz Poecilidae. Szczególny nacisk położono na opis wybranych cech anatomicznych warunkujących możliwość sprawnego i szybkiego rozrodu w zależności od zmian środowiskowych zajmowanego siedliska Żyworodność, jako forma reprodukcji, wyewoluowała w stopniu doskonałym u wszystkich grup kręgowców. Powstawała niezależnie, w pierwszej kolejności u ryb i gadów. Jedyną grupą pozostającą wyłącznie jajorodną są ptaki Aves 1. Będące bezpośrednim efektem żyworodności liczne zmiany anatomiczne i funkcjonalne, wpłynęły na doskonalsze przystosowanie wybranych gatunków do zasiedlania nowych obszarów o zmiennych i bardziej wymagających warunkach środowiskowych. Zarodki opuszczające organizm samicy charakteryzują się w tym przypadku dobrze wykształconą strukturą anatomiczną, a doskonale rozwinięte zmysły umożliwiają swobodne poruszanie się w poszukiwaniu pokarmu i ucieczkę przed drapieżnikami. Cechy te w znaczącym stopniu wpływają na możliwości przetrwania osobników młodocianych i osiągnięcia dojrzałości płciowej Zmienność genetyczna wyścig zbrojeń a ewolucja płci Uporządkowany w czasie ciąg zmian i stanów zachodzących po sobie, będący nieodłącznym elementem tzw. kręgu życia, zawiera w sobie oraz łączy wzajemne wpływy korzyści i strat w grupie wszystkich istot żywych występujących na Ziemi. Organizmy prowadzą pomiędzy sobą specyficzny 53

54 wyścig zbrojeń, ciągle modyfikując swój kod życia, kod funkcjonalności oraz cechy anatomiczne i przystosowania do skutecznej obrony przed gatunkami konkurencyjnymi. Są one kluczem do przetrwania, umożliwiając zajęcie odpowiednio rozwiniętych, wysokich nisz, a nawet przełamanie odporności i dominacji gospodarza, jak ma to miejsce w przypadku pasożytnictwa 3. Poszczególne grupy organizmów wykazują wiele rozmaitych strategii rozwojowych, wybierając jednakże te, które zwiększają ich szanse korzystnego przystosowania się do zmian zachodzących w środowisku. Wymusza to ciągłe zmiany w hierarchii społecznej gatunków oraz w ich funkcjach życiowych. Interakcje siedliskowe wymuszają różne zachowania oraz reakcje (np. na stres), co doprowadza do trwałych zmian genetycznych, zauważalnych w kolejnych pokoleniach. Ciągła mutacja materiału genetycznego usprawnia mechanizmy umożliwiające adaptację. Powstałe na drodze ewolucji różnice płci wydatnie wpływają na wtórne cechy kodu genetycznego przyszłych osobników. 4. Już Karol Darwin zauważył, że istnieją pewne cechy, które nie tylko nie zwiększają szansy przeżycia i nie mają bezpośredniego związku z liczbą potomstwa, ale posiadają wręcz wpływ na odpowiedni dobór partnera (np. kolorowe ubarwienie, różny kształt i wielkość płetw). Są to cechy, które można wytłumaczyć jedynie doborem płciowym. Z kolei te związane bezpośrednio z rozrodem (np. wielkość samicy, określająca liczbę lub wielkość składanych jaj; różne sposoby opieki nad potomstwem) nie są brane za powstałe w drodze doboru płciowego są to cechy zwykłe, uwarunkowane głównie doborem naturalnym 5. Ewolucja płci, która wyróżnia samca (produkującego gamety męskie, zawierające jego materiał genetyczny) oraz samicę (wytwarzającą gamety żeńskie; po połączeniu z gametą męską dające zygotę, czyli zapłodnioną komórkę jajową, posiadającą genom dwóch różnych osobników jednego gatunku), dała początek najdoskonalszej formie rozrodu rozmnażaniu płciowemu, którego potomstwo jest nie tylko i wyłącznie czystą kopią jednego z rodziców (jak ma to miejsce w przypadku rozmnażania bezpłciowego), ale zawiera szereg cech różnorodnych charakterystycznych dla obojga z nich Jak to się zaczęło? jajorodność a żyworodność Pierwszej klasyfikacji rozróżniającej jajorodność od żyworodności dokonał Arystoteles w swoim epokowym dziele pt. Historia Animālium 7. Uwzględniając związaną z tym hierarchiczność procesu ewolucji żyworodności, najważniejsze było przejście z mechanizmu

55 zapłodnienia zewnętrznego do zapłodnienia wewnętrznego. Związane było z wykształceniem dróg rodnych u samicy, wykazujących zdolność do przetrzymywania zapłodnionych jaj oraz usprawnienia właściwości przewodzących nabłonka u form zarodkowych, odpowiedzialnego za chłonięcie substancji pokarmowych i tlenu całą powierzchnią ciała 8. W odróżnieniu od żyworodności, jajorodność jest formą rozrodu, w której żeńskie komórki rozrodcze zapładniane są przez męskie komórki płciowe w środowisku zewnętrznym. Do zapłodnienia dochodzi zwykle w drogach rodnych samicy, natomiast zarodek, który rozwija się w obrębie osłonek jajowych, zawsze opuszcza je na zewnątrz 9. Z kolei żyworodność jest formą rozrodu, w której zapłodnienie komórki jajowej odbywa się w układzie rozrodczym samicy, a rozwinięty zarodek opuszcza go w momencie porodu lub wyjścia z osłonek jajowych. Czasem zdarza się, że wylęg następuje wewnątrz światła jajowodu lub macicy, tuż przed wydaleniem zarodka z osłonkami jajowymi. Jest to często obserwowane w obrębie różnych populacji jednego gatunku, które zamieszkują odrębne nisze ekologiczne, a siedliska znacznie się od siebie różnią 1 0. W zależności od zmienności uwarunkowań środowiskowych, osobniki danych gatunków przechodzą z jajorodności w żyworodność i odwrotnie. Zmiany te nazywane są żyworodnością fakultatywną. W wąskim zakresie dotyczą one również grupy gadów. Doskonały przykład stanowi np. jaszczurka żyworodna Zootoca vivipara, która na dalekiej północy Europy (Norwegia, Szwecja), a także w Polsce rozmnaża się żyworodnie, natomiast na południu w strefie klimatu ciepłego i wilgotnego jajorodnie 11. Po etapie zapłodnienia wewnętrznego i wykształceniu szeregu struktur umożliwiających udoskonalenie zapłodnienia wewnętrznego, w dalszej kolejności doszło do złożonego rozwoju adaptacyjnego zarodka, a co za tym idzie polepszenia podstawowych funkcji życiowych po opuszczeniu osłonek jajowych. Rozwinięta zdolność komórki jajowej do pinocytozy wpłynęła na znaczne usprawnienie transportu substancji odżywczych. Wykształcenie u chrzęstnoszkieletowych (w układzie rozrodczym samicy) nabłonka wydzielającego substancje odżywcze dla zarodka, doprowadziło do ukształtowania się histotrofii. Sukcesywnie zmniejszająca się ilość żółtka w zarodku oraz wykształcenie się rozmaitych przystosowań adaptacyjnych stanowiły moment przejścia w żyworodność lecytotroficzną, a następnie w matrotroficzną. Organizmy lecytotroficzne wyróżniają się tym, że zarodek podczas swojego rozwoju czerpie energię tylko z żółtka, natomiast organizmy matrotroficzne po wyczerpaniu się zapasów żółtka, odżywiają się substancjami z organizmu samicy

56 3. Droga do żyworodności u ryb chrzęstnoszkieletowych opanowanie pelagialu Ryby chrzęstnoszkieletowe, a zwłaszcza niektóre rodziny z podgromady spodoustych Elasmobranchi, odznaczające się dużymi rozmiarami i znaczną masą, potrzebują dużej ilości czasu na etapie rozwoju zarodkowego. Związane jest to ze stopniowym zmniejszaniem się ilości żółtka na rzecz odżywiania się na drodze sekrecji wydzielania substancji odżywczych przez ściany nabłonka światła jajowodu. Małe ilości materiału zapasowego determinują ponadto wyjątkowo wczesne opuszczenie przez zarodek osłon jajowych. Młode osobniki zdolne do pobierania pokarmu pożerają w tym przypadku stale owulowane, dojrzewające jaja. Zmniejsza to znacznie wydatek energetyczny samicy przeznaczany na rozwój przyszłego potomstwa (oofagia). Podobną cechą adaptacyjną zarodka jest spożywanie przez niego mniejszych embrionów we wczesnym stadium rozwoju (adelfofagia). Oba przystosowania stanowią doskonały ewolucyjny przykład konkurencji, zachodzący już na poziomie rozwoju zarodkowego 13. Długie pozostawanie zarodka w drogach rodnych samicy zaowocowało ulepszeniem i rozwinięciem narządów zmysłów, co sprawia, że po opuszczeniu jajowodów posiada on sprawność we wszystkich podstawowych funkcjach rozwojowych. Może m. in. samodzielnie poruszać się w poszukiwaniu pokarmu, unikać zagrożenia lub też uciekać przed drapieżnikami 14 Żyworodność wśród ryb chrzęstnoszkieletowych umożliwiła im zajęcie strefy wód pelagicznych oraz uniknięcie konkurencji pokarmowej z gatunkami organizmów bentosowych, a co za tym idzie przetrwanie, wybór miejsca rozrodu oraz zdominowanie ekosystemu Adaptacje do żyworodności u ryb kostnoszkieletowych Wśród ryb kostnoszkieletowych ewolucja żyworodności przedstawia się nieco inaczej. Różnice anatomiczne układów rozrodczych samic i układów płciowych u samców ukształtowały się odmiennie, niż u ryb chrzęstnoszkieletowych. Szczególnie dobrze widoczne jest to u niektórych gatunków z rzędu karpieńcokształtnych Cyprinodontiformes, u których powstały tzw. gonopodia, będące przekształconymi pierwszymi promieniami płetwy odbytowej, umożliwiającymi wprowadzenie nasienia do otworu płciowego samicy 16. Wyróżniono tutaj trzy główne elementy budowy takiego gonopodium: szpicę, mutus (łyżkę) oraz zęby (haczyki), służące do przytwierdzenia się do otworów rodnych samicy i sprawniejszego zapładniania 17. Warto nadmienić, że w rodzinie Godeidae skróceniu uległy trzy pierwsze promienie

57 płetwy odbytowej z charakterystycznym wcięciem oddzielającym je od pozostałej części tułowia (tzw. andropodium), natomiast u rodziny Phallosthetidae (w rzędzie aterynokształtnych) płetwy piersiowe uległy przekształceniu w narząd kopulacyjny (priapium) usytuowany po spodniej stronie głowy. Jest on asymetryczny i powstał z przekształcenia pierwszej pary żeber i kości pasa miednicowego 18. Z kolei u samców z rodziny Adrianichtyidae narządem kopulacyjnym jest wypukła brodawka genitalna umieszczona tuż przed płetwą odbytową. Jaja Adrianichtyidae są zapładniane wewnętrznie, natomiast samica wydala zarodki w różnych stadiach organogenezy. U niektórych gatunków samica przy swoim otworze płciowym, transportuje z sobą zarodki zespolone w pakiety. U innych grup zarodki bywają połączone również strukturami pseudonitkowatymi. Obie formy występują zarówno w wodach słodkich, jak i słonych obszaru Indii, Japonii oraz Indo-Australii (zwłaszcza wyspy Sulawesi) w ilości 27 gatunków, przy czym niektóre z nich są bardzo rzadkie i zagrożone. Rozmiary osobników są nieduże i sięgają od 2 do 4 cm 19. W przeciwieństwie do chrzęstnoszkieletowych, w grupie ryb kostnoszkieletowych występują liczne rodziny, których zarodki stały się niemal całkowicie niezależne podczas rozwoju wewnątrz ciała samicy, swoją funkcję ograniczając jedynie do wymiany gazowej przez komórki pęcherzykowe otaczające komórkę jajową. Na przykład u gupika Poecilia reticulata 20 komórki pęcherzykowe otaczające komórkę jajową tworzą zbitą całość połączeń międzykomórkowych, dzięki którym powstaje następnie odpowiednie ciśnienie osmotyczne ochraniające zarodek przed gwałtownymi i niekorzystnymi zmianami parametrów fizyko-chemicznych środowiska. Jest to przykład ciąży pęcherzykowej, która występuje także u czworookowatych Anablepidae oraz Labrisomidae 21. Rodzina Godeidae, w jej obrębie zarodki rozwijają się samodzielnie tylko w początkowym stadium rozwojowym, aż do wyczerpania żółtka. W rodzinie tej, komórki pęcherzyka jajnikowego produkują i wprowadzają do wnętrza pęcherzyka substancje odżywcze (histotrof), zawierające duże ilości białka. U większych zarodków funkcje aktywności metabolicznej przejęły końcowe odcinki jelita tylnego, gdzie na drodze ewolucji nastąpiła eksterioryzacja nabłonka jelita, czyli wyjście jelita z ciała i utworzenie krótkich, rozetkowatych lub silnie wydłużonych wyrostków trofotenia. Ze względu na kształt wyróżniono trofotenia taśmowate, występujące u ryb z rodzajów Allophorus, Ameca i Chapalichthys oraz trofotenia rozetkowate, w rodzajach Allotoca, Goodea i Neophorus. Wyrostki te intensywnie przylegają do ścian jajowodu, powodując ścisłą zależność pomiędzy organizmem matki a rozwijającym się zarodkiem, w efekcie czego dochodzi do powstania łożyska trofotenicznego

58 Większość przedstawicieli rodziny Poecilidae posiada niewielkie rozmiary ciała i jest przystosowana do wysokiego zasolenia wód. Na przykład Molinezja black molly Poecilia sphenops dobrze radzi sobie już w zasoleniu 26 promili i wykorzystywana jest w akwarystyce morskiej. Bierze udział m. in. w procesie dojrzewania akwarium morskiego (ważne źródło biogenów) 23. Innym przykładem gatunków żyworodnych doskonale przystosowanych, zasiedlających różne, zmienne środowiska są Gambusia affinis lub Gambusia holbrooki, osiągające od 2,5 do 3 cm długości w przypadku samców oraz od 5 do 6 cm u samic 24. Posiadają one górny otwór gębowy, przezroczystą łuskę oraz zaokrągloną płetwę ogonową. Płetwa odbytowa samców przekształcona jest w gonopodium. Grzbiet jest oliwkowobrązowy, boki jaśniejsze natomiast brzuch biały. W poprzek oczu występuje charakterystyczna ciemna smuga. Odżywiają się one owadami i ich larwami. Samica od 3 do 5 razy w roku rodzi ok młodych, natomiast sama ciąża trwa 3 5 tygodni i jest formą żyworodności lecytotroficznej. Pierwotny obszar występowania wymienionych gatunków sięga południowych i południowo-zachodnich wybrzeży Stanów Zjednoczonych, aż po północny Meksyk. Preferują one wody stojące oraz wolno płynące, takie jak stawy i jeziora z bujną roślinnością, rozlewiska czy też rowy melioracyjne pól i łąk, a także wody brakiczne o niewysokim zasoleniu. Dobrze znoszą nawet płycizny rzek i jezior o głębokości do 5 10 cm. Gatunki te wykorzystywane były m. in. do walki z komarem przenoszącym malarię. Introdukowano je na wiele obszarów kuli ziemskiej, aby zmniejszyć zarażenia malarią wśród ludzi, zmniejszając liczbę komarów na danym obszarze. Okazało się jednak, że ryba mosquitofisch (jej popularna nazwa) jest zagrożeniem dla rodzimych gatunków ryb. W Europie i na świecie hodowane są najczęściej w celach akwarystycznych. Obecnie ich występowanie stwierdzono w Portugalii, Hiszpanii, południowej Francji, Włoszech, Bałkanach, Węgrzech, Armenii, Ameryce Południowej, Argentynie, Boliwii, Chile, Hawajach, Kanadzie, Australii, Polinezji Francuskiej oraz na wyspie Timor 25. Gambusia affinis rozmnaża się bardzo dobrze na terenach nowo zasiedlonych i wykazuje brak ograniczeń pokarmowych (zje dosłownie wszystko, co zdoła połknąć). Dobowo konsumuje pożywienie w ilości od 42 do 167% masy ciała (Chips 2004). Są to m. in. małe bezkręgowce wodne, w tym owady, ich jaja i larwy, wodne skorupiaki (wioślarki, małżoraczki), jaja i narybek małych ryb, małe ślimaki, skrzek oraz kijanki. Ich dieta może zawierać także owady lądowe, które przypadkiem wpadną do wody (np. mrówki, muchy itp.). Mają szeroki zakres tolerancji na wahania temperatur (od 0,5 do 38 C), przy czym ich największa aktywność rozrodcza ma miejsce pomiędzy 18 i 34 C. Znoszą zasolenie pomiędzy 0 a 25ppt, a nawet do 0,2 mg/l

59 Oba gatunki wykazują niewielką śmiertelność narybku, dzięki dobrze wykształconym zmysłom oraz narządom wewnętrznym, a przede wszystkim wydajnemu układowi pokarmowemu, dzięki któremu są w stanie samodzielnie pobierać pokarm dużo większych rozmiarów. Młode osobniki poruszają się samodzielnie zaraz po wykluciu, co sprawia, że mają możliwość ucieczki przed drapieżnikami. W jajniku i po urodzeniu występuje równa liczba samców i samic, podczas gdy dorosłe populacje zawierają nieproporcjonalnie dużą liczbę samic. Jest to związane z tym, że samica posiada zdolność ponownego zapłodnienia jaj bez odbycia kopulacji, tj. przechowując nasienie samca. Po pierwszym zapłodnieniu samiec jest niepotrzebny, a jego ewentualna obecność staje się jedynie wzrostem konkurencji dla rozwoju młodych. Wpływa to na podwyższoną śmiertelność samców w okresie rozrodu 27. Narybek Gambusia affinis, jak i większość gatunków z rodzaju Poecilia, w znacznym stopniu wyjada ikrę mniejszych ryb, stanowiąc silną konkurencję pokarmową i siedliskową ze względu na: dużą żarłoczność, odporność na choroby, zmiany sposobu rozmnażania, krótki cykl rozwojowy (zdolność do rozrodu po 60 dniach), zdolność szybkiej adaptacji do zmian środowiskowych (temperatura, zasolenie, chemizm wód), negatywny wpływ na jakość wody zmniejszenie ilości zooplanktonu, co w konsekwencji doprowadza do rozwoju fitoplanktonu 28 np. spadek liczebności Rana chiricahnensis w płd.-wsch. Arizonie 29, przenoszenie bakterii, grzybów oraz pierwotniaków pasożytniczych (Tab. 1 ), powodujących choroby innych gatunków 30. Wyżej wymienione cechy świadczą o tym, że Gambusia affinis stała się, poprzez introdukcję na tereny obce, gatunkiem kosmopolitycznym. Tab. 1. Gatunki pasożytnicze w grupie ryb z rodzaju Gambusia i Poecilla 31 Gatunek pasożyta Położenie geograficzne Glugea sp. (Microspora) Kudoa spp. (Myxozoa: Myxosporea: Kudoidae) Goussiapiekarskii (Apicomplexa: Emeriidae) Calyptosporafunduli (Apicomplexa: Calyptosporidiidae) Myxobolusnuevoleonensis (Myxosporea: Myxobolidae) Glugea sp. (Microspora) Gambusia; Kalifornia Gambusia, inne Cyprinodontiformes, Zatoka Meksykańska Gambusia; Nowa Południowa Walia (Australia) sześć gatunków Fundulus spp. (Cyprinodontiformes), Menidiaberyllina (Atheriniformes); Floryda Poecilia spp. (Cyprinodontiformes); Meksyk Cztery gatunki Gambussiaspp. (Cyprinodontiformes); okazy akwarium, USA 59

60 Gamusia affinis stwierdzono także w dużych ilościach u wybrzeży Australii. Stanowi on ogromne zagrożenie dla rodzimych gatunków ryb, a nawet płazów (np. dla żab Litoriaaurea, Litoriacastanea). Żarłoczny narybek konsumuje spore ilości skrzeku i mniejszych kijanek oraz jest silną konkurencją pokarmową dla większych kijanek 32. Podsumowanie Szereg zmian środowiskowych oraz wzajemnych oddziaływań pomiędzy osobnikami i populacjami różnych gatunków zainicjował rozwój żyworodności lecytotroficznej i matrotroficznej. Pożądane cechy zarodkowe osiągnięto stosunkowo niewielkim nakładem kosztów ewolucyjnych. Młode osobniki po wyjściu na świat mają możliwość sprawnego poruszania się (rozwinięte wszystkie płetwy, mięśnie), zdobywania pokarmu (w pełni rozwinięty układ pokarmowy umożliwiający sprawne pobieranie pożywienia i jego trawienie), a dzięki w pełni rozwiniętym zmysłom trafnego i szybkiego rozpoznawania zagrożenia. Zapłodnienie wewnętrzne i rozwój zarodków wewnątrz ciała samicy: stanowią doskonałą ochronę przed urazami mechanicznymi pochodzącymi z zewnątrz, są zabezpieczeniem przed niekorzystnymi zmianami parametrów fizyko-chemicznych wód, zapewniają ochronę przed patogenami, wpływają na bardzo dobre odżywienie i natlenianie. Z kolei zapłodnienie wewnętrzne wymusiło zmiany w budowie anatomicznej płetwy odbytowej u samców, co umożliwiło sprawną aplikację nasienia do wnętrza układu rozrodczego samic. Doszło do wykształcenia nowych narządów, takich jak: pterygopodium i brodawki genitalne u chrzęstnoszkieletowych oraz gonopodium, andropodium, priapium u kostnoszkieletowych. Powyższe cechy uczyniły gatunki mocnymi antagonistami (konkurentami, dominatorami, rywalizatorami) dla gatunków jajorodnych. Zauważono, że młode osobniki nie przechodzą metamorfozy stadium larwalnego. Chętnie zjadają ikrę nie tylko ryb, ale także skrzek płazów. Stanowią konkurencję dla innych, nawet wyższych grup kręgowców. Cechuje je duża żarłoczność, odporność na choroby, krótki cykl rozwojowy, zdolność do szybkiego przystosowywania się do zmian temperatur, zasolenia oraz chemizmu wody. Determinuje to powstanie specyficznego cyklu życiowego od narodzenia się, przetrwania i osiągnięcia wieku rozrodczego, przez rozmnożenie się a następnie zdominowanie środowiska i wyeliminowanie konkurencji. 60 ***

61 PRZYPISY C. Jura, J. Klag (red.), Podstawy embriologii zwierząt i człowieka, t. 1, t. 2, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa A. Łomnicki, Ekologia ewolucyjna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa Ibidem. Ibidem; Z. Grodziński, Anatomia i embriologia ryb, Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa Ibidem. C. Jura, J. Klag (red.), Podstawy embriologii zwierząt i człowieka, t. 1, t. 2, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa A. Łomnicki, Ekologia ewolucyjna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa G. Blackburn, Classification of the reproductive patterns of amniotes, Herpetological Monographs 2000, nr 1 4, s A. Łomnicki, Ekologia ewolucyjna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa ; Z. Grodziński, Anatomia i embriologia ryb, Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa A. Łomnicki, Ekologia ewolucyjna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa Ibidem. I. Baliński, An Introduction to Embryology, Wyd. 4., W. B. Saunders Philadelphia, Co., 1 975; A. Łomnicki, Ekologia ewolucyjna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa J. P. Wourms, Reproduction and development in chondrichthyan fishes, Amer. Zool , nr 1 7, s ; A. Pecio, Ewolucja żyworodności wśród ryb (Pisces), Przegląd Zoologiczny 2001, nr XLV, s Ibidem. Ibidem. Z. Grodziński, Anatomia i embriologia ryb, Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa ; K. Opuszyński, Podstawy biologii ryb, Państwowe Wydawnictwa Rolnicze i Leśne, Warszawa, 1 983, s. 589; A. Pecio, Ewolucja żyworodności wśród ryb (Pisces), Przegląd Zoologiczny 2001, nr XLV, s W. Langer, Beitragezur Morphologie der viviparen Cyprinodontiden, Morphol. Jb , nr 47, s ; C. Eigenmann, The Poeciloid Fishes of Rio GrandedoSul and the La Plata Basin, Proc. U.S. Mus , s. 32, 425. J. S. Nelson, Fishes ofthe World, John Wiley & Sons, New York Ibidem. Hughes K.A., Houde A.E., Price A.C i. in, Mating advantage for rare males in wild guppy populations, Praca Hughes et. al 201 3, A. Pecio, Ewolucja żyworodności wśród ryb (Pisces), Przegląd Zoologiczny 2001, nr XLV, s ; M. Łabaj, L. Madej, Gupik pawie oczko (Poeciliareticulata), Augustana, Bielsko-Biała 1 994, s J. Lombardi J.P. Wourms, The trophotaenial placenta of the viviparous goodeid fish. I. Ultrastructure of the internal ovarian epithelium, the maternal component, J. Morphol 1 985, nr 1 84, s ; J. Lombardi J.P. Wourms, The trophotaenial placenta of a viviparous goodeid fish. II. Ultrastructure oftrophotaeniae, the embryonic component, J. Morphol 1 985, nr 1 84, s ; C. L. Turner, Viviparity in the teleost fishes, Sci. Mon 1 947, t. 65, s N. Dakin, Akwarium morskie, Andromeda Oxford Limited dostęp:

62 dostęp: Ibidem. J.L. Haynes, R.C. Cashner. Life history and population dynamics ofthe western mosquitofish: a comparison ofnatural and introduced populations, Journal of Fish Biology 1 995, t.46, s W. Hubert, T.L. Parish, S.H. Anderson, Exotic fishes. Exotic species manual. Wyoming Game and Fish Department, Laramie, 1 994, s ; S.H. Hurlbert, J. Zedler, D. Fairbanks. Ecosystem alteration by mosquitofish (Gambusia affinis) predation, Science 1 972, t. 1 75, s P.C Rosen, C.R. Schwalbe, D.A. Parizek, P.A. Holm, C.H. Lowe. Introduced aquatic vertebrates in the Chiricahua region: effects on declining native ranid frogs, (w:) Biodiversity and Management ofthe Madrean Archipelago: The Sky Islands ofsouthwestern United States and Northwestern Mexico,1 995, s W. R Courtenay, G. K. Meffe. Small fishes in strange places: a review ofintroduced poeciliids. s ; G. K. Meffe, F. F. Snelson, Ecology and evolution oflivebearing fishes (Poeciliidae). Prentice Hall, Englewood Cliffs, New York dostęp: R. T. Kneib, Patterns in the utilization ofthe intertidal salt marsh by larvae and juveniles Fundulusheteroclitus (Linnaeus) and Fundulusluciae (Baird), J. Exp. Mar. Biol. Ecol , Vol. 83, s *** 62

63 Survive, to procreate and dominate fish viviparity evolation as a perfect adaptation to environmental condition changes and interspecific competition To survive, to procreate and to dominate the fish vivipary evolution as a perfect example of adaptation to the environmental condition changes and interspecific competition The vivipary evolved in the all of the vertebrate groups. An only remaining egg-laying group are birds. In each of them, vivipary arose independently among fishes and reptiles. Anatomical and functional changes allowed selected groups of species to colonize new areas with varying environmental conditions. After leaving of the female body, embryos are showing fully developed anatomical structures and senses, enabling them to move freely, searching of food and escape from the predators. Mentioned features arised at the juvenile stage of the evolution as essential survival adaptations. Achieving the sexual maturity enabled to reproduce freely dominated antagonists in all kind of different living conditions. Key words: vivipary, development, evolution *** Rafał Kowalski. Absolwent Wydziału Nauk Biologicznych Uniwersytetu Wrocławskiego na kierunku Biologia w specjalności Zoologia (licencjat pt. Rozwój zarodkowy płazów bezogonowych). Od roku student Uniwersytetu Szczecińskiego na kierunku Biologia oraz od Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego na kierunku Rybactwo (studia magisterskie). Przewodniczący Koła Naukowego Zoologii Kręgowców Wąsatka US. Członek Koła Naukowego Ichtiologów US oraz Koła Naukowego Ichtiologów i Akwarystów ZUT. Pomysłodawca i realizator studenckiego projektu edukacyjnego pt. Bliżej Natury. Zainteresowania naukowe: embriologia ryb i płazów, żyworodność u różnych grup kręgowców, akwarystyka słodkowodna i morska, etologia ryb. *** 63

64

65 BOŻENA SOSAK-ŚWIDERSKA Instytut Ekologii i Bioetyki Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie Bioróżnorodnie o mikrowarstwie powierzchniowej zbiorników wodnych Wstęp Wobec wzrostu emisji gazów cieplarnianych, ocieplenia klimatu, opadu na powierzchnie wód różnego typu zanieczyszczeń antropogenicznych oraz dopływu ścieków i różnorodności spływów, pojawia się wiele poważnych problemów dotyczących zagrożeń dla środowiska wodnego związanych z pogorszeniem jakości wody wykorzystywanej do celów pitnych, jak i dla ochrony bioróżnorodności. Celem prezentowanego opracowania jest omówienie podstawowej wiedzy o mikrowarstwie powierzchniowej (MP), jako układu granicznego: powietrze woda wraz z zachodzącymi w niej procesami fizyczno-chemicznymi oraz rolą bioróżnorodności organizmów w niej występującą. Temat ten wydaje się o tyle interesujący, że w ochronie wód i w Ramowej Dyrektywie Wodnej 1, mikrowarstwa powierzchniowa wody jest bardzo rzadko rozpatrywana jako miejsce monitoringu 2. Brakuje również rozpowszechnienia badań eksperymentalnych in situ na temat potencjalnego składu biocenozy, zwanej w przypadku powierzchniowych warstw wody ogólnie neustonem Miejsce mikrowartswy powierzchniowej w hydrosferze Najpowszechniej na kuli ziemskiej występuje układ graniczny woda powietrze, zwany hydrosferą, który pokrywa ok. ¾ obszaru planety i tworzy się na powierzchni wszystkich zbiorników wodnych w postaci cienkiej mikrowarstwy 4. Warstwa ta ma grubość od kilku do kilkuset mikrometrów i uzależniona jest od rodzaju zbiornika wodnego, strefy klimatycznej i jakości wody. Największą część hydrosfery tworzą oceany, których ogólną powierzchnię ocenia się na 361 x km 2. Mikrowarstwa wody występuje na powierzchni zbiorników lenitycznych, takich jak: oceany, morza, jeziora, stawy, zbiorniki zaporowe, kałuże oraz wód płynących (lotycznych), takich jak: rzeki, strumienie, strugi czy też spływy obszarowe, jak również ścieków lub odcieków z różnych składowisk odpadów. 65

66 Warstwa ta poddawana jest ciągłemu napływowi różnych zanieczyszczeń z opadów atmosferycznych 5. Na przykład, w Polsce w przeciętnym roku klimatycznym opady atmosferyczne przynoszą ok. 190 km 3, z tego po odparowaniu około 1/3 zasila rzeki, jeziora i wody podziemne. Należy podkreślić, że tak znaczna część opadu atmosferycznego bezpośrednio trafia na powierzchnię zbiorników wodnych, nanosząc na nią wraz z opadem różne cząstki stałe w postaci pyłów, a także wzbogaca ją w elementy o charakterze biofilnym, niekiedy również i szkodliwym lub toksycznym 6. Zewnętrzna część mikrowarstwy o grubości 1 2 nm jest lipidowa, zbudowana z wolnych kwasów tłuszczowych, glicerydów, fosfolipidów i węglowodorów 7. Zwana jest także warstwą hydrofobnych związków powierzchniowo czynnych albo inaczej biofilmem. Pod nią leży warstwa polisacharydowobiałkowa o grubości od nm do 0,1 µm, znana jako polysaccharide matrix 8 i określana jest jako warstwa hydrofilnych związków powierzchniowo czynnych 9. Grubość całej mikrowarstwy powierzchniowej wody dochodzi do grubości 0,5 µm i stanowi mikroekosystem, w którym grupują się bardzo drobne organizmy zróżnicowane taksonomicznie. Mikrowarstwa powierzchniowa wody jest specyficzną interfazą pomiędzy dwoma skrajnymi środowiskami: hydrosferą a atmosferą, w której nieustannie zachodzi wymiana gazów, substancji chemicznych i ciepła 10. Jest miejscem, w którym nieustannie zachodzą procesy zależne od wielu czynników charakterystycznych dla trzech faz: wodnej i lotnej oraz stałej, związanej z różnymi cząstkami stałymi, które mogą być nanoszone na nią przede wszystkim przez wiatr. Specyficzne warunki panujące w mikrowarstwie wody istnieją dzięki napięciu powierzchniowemu i siłom elektrostatycznym oraz fizycznej i chemicznej adsorpcji oraz adhezji 11. Takie warunki umożliwiają utworzenie dość cienkiej błony, względnie stabilnej do rozwoju i kolonizacji wielu mikroorganizmów, nadając mikrowarstwie formę biofilmu o strukturze zbudowanej ze związków organicznych. W warstwie tej zachodzą procesy wymiany pierwiastków biofilnych, jest ona również miejscem intensywnej produkcji i procesów rozkładu. Zachodzi w niej kumulacja węgla organicznego 12, metali ciężkich 13 i innych zanieczyszczeń pochodzących z działalności człowieka na lądzie, takich jak węglowodory aromatyczne WWA i związki chloroorganiczne 14. W mikrowarstwie wody żyją specyficzne mikroorganizmy, najczęściej wykorzystujące w niej koloidalne związki wysoko-cząsteczkowe oraz związki mineralne z typowymi pierwiastkami biofilnymi, takimi jak: fosfor, azot, sód i potas oraz wapń i magnez, których stężenie jest na ogół wyższe niż w toni wodnej. 66

67 2. Bioróżnorodność biocenozy mikrowartswy powierzchniowej wody Mikrowarstwa powierzchniowa jest siedliskiem występowania wielu mikroorganizmów z podziałem na grupy taksonomiczne i strefami 15. Organizmy żyjące na powierzchni wody nazywamy epineustonem, zaś te, które korzystają z głębszych warstw mikrowarstwy powierzchniowej hiponeustonem 16. Pod względem taksonomicznym wyróżnia się bakterio-, fitoi zooneuston. Organizmy te pobierane są przez hydrobiologów za pomocą specjalnych technik i narzędzi. Jedną z najprostszych metod poboru próbek jest technika za pomocą perforowanej płytki teflonowej w postaci plastra miodu o wymiarach 20 x 20 cm, zwana płytką Larssona. Próbki wody z mikrowarstwy powierzchniowej można pobierać ponadto na specjalne poliwęglanowe sączki Nucleopor o średnicy 47 mm i wielkości porów 0,4 µm, przykładane na powierzchnię wody lub za pomocą siatki z drutu aluminiowego (o wymiarach 60 x 75 cm), podzielonej na 4, 16, 30 lub 80 oczek; czy też za pomocą szklanej płyty o wymiarach 22,5 x 22,5 i 0,4 cm grubości lub przy użyciu pojazdów samopływających zdalnie sterowanych, np. z bębnem pokrytym teflonem hydrofobnym i nożem teflonowym ściągającym mikrowarstwę z jego powierzchni do specjalnych pojemników 17. Ocenę składu taksonomicznego biocenozy przeprowadza się zazwyczaj metodami mikroskopowymi z użyciem mikroskopu odwróconego i techniki epifluorescencji oraz zwykłej mikroskopii świetlnej, a także konfokalnej. Stan liczebności poszczególnych frakcji wielkości mikroorganizmów bada się za pomocą cytometrii przepływowej. Analizując skład biocenotyczny mikrowarstwy powierzchniowej (MP) można stwierdzić, że składa się z dwóch grup: drzemiącej (nieaktywnej, przetransportowanej z głębi wód i skumulowanej w tej strefie) oraz zdolnej do życia, fizjologicznie zaadaptowanej do życia i rozwoju w tym środowisku. Najliczniej występują w niej bakterie heterotroficzne i wymienia się kilka przyczyn ich dużego zagęszczenia 1 8 : 1. mikrowarstwa powierzchniowa wód słodkich jest bogata w substancje organiczne, tworząc warunki korzystne dla rozwoju bakterii, 2. niektóre bakterie wykazują chemo-, aero-, termo-, geo- i fototaksję, 3. w mikrowarstwie zachodzą inne procesy wspomagające kumulację, jak wynoszenie na powierzchnię pęcherzy czy podnoszenie z masami wód, 4. bakterie przyczepione do powierzchni cząstek detrytusu, które z powodu niskiej gęstości oraz z racji kształtu są wynoszone na powierzchnię, 5. siły fizyczne (siły elektrostatyczne, adsorpcja, napięcie powierzchniowe) utrzymują bakterioneuston w mikrowarstwie powierzchniowej. 67

68 Większość bakterii heterotroficznych w mikrowarstwie, wyspecjalizowała się w rozkładzie materii organicznej 19. Należy nadmienić, że większość bakterii neustonowych aktywnie rozkłada tłuszcze czy kwasy nukleinowe, zaś wśród bakterii planktonowych żyjących w toni wodnej dominują formy ammonifikujące, bądź te, które aktywniej rozkładają pektyny i chitynę. Bakterioneuston dzięki zewnątrzkomórkowym enzymom aktywnie transportuje lub dyfunduje substancje bezpośrednio do komórek 20. U bakterioneustonu musiał wystąpić dodatkowo proces uodporniania komórek na działanie promieniowania słonecznego, umożliwiający życie w mikrowarstwie powierzchniowej 21. Carlucci i in. (1985) ocenili, że wbudowywanie węgla w komórkę jest bardziej intensywne u bakterii występujących w mikrowarstwie jezior oligoi mezotroficznych, natomiast nie stwierdzono, aby te różnice istniały w jeziorach eutroficznych. Bardzo często dominują w bakterioneustonie formy pigmentowane 22 oraz formy postrzępione (fimbriated), które to strzępki mogą odgrywać istotną rolę w adhezji komórek do mikrowarstwy 23. Niekiedy na powierzchni interfazy: woda powietrze zauważa się skupienia martwej materii w postaci pływającego detrytusu, tworzącego formy płatków śniegu 24. Płatki śniegu tworzone są najczęściej dość wyraźnie w górnych warstwach przybrzeżnych wód oceanicznych i morskich oraz na powierzchni płytkich i zarastających zbiorników słodkowodnych, a także na powierzchni kałuż. W przypadku wód jeziornych płatki te opadają dość szybko z prędkością ok m/dzień-1, stanowiąc podłoże bogate w biopierwiastki i materię organiczną niezbędne do rozwoju bakterii, które mogą stanowić ponad 80% gatunków zasiedlających płatki zwane również śniegiem jeziornym 25. Ze względu na dużą zmienność środowiska mikrowarstwy, niezwykle rzadko występują w niej stałe taksony organizmów autotroficznych 26. Najczęściej fitoplankton wykazuje duże zróżnicowanie w liczebności pomiędzy wierzchnią warstwą a tonią wód, co powiązane jest ze zmianami sezonowymi i przede wszystkim z temperaturą i pierwiastkami biogennymi, takimi jak: fosfor, azot i siarka 27. Najczęściej występujące organizmy w mikrowarstwie powierzchniowej wody ze względu na swoją wielkość określane są jako pikoplankton 28. Jednakże niektóre gatunki fitoneustonu są dla tej warstwy charakterystyczne, gdyż zaadaptowały się do warunków intensywnego promieniowania słonecznego, zmienności temperatury i ruchliwości wód (falowanie, wiatr). Zespoły glonów występujące w mikrowarstwie powierzchniowej często są mniej różnorodne (mniejsza liczba gatunków) niż zespoły planktonowe niżej występujące, ale charakteryzują się wysokim współczynnikiem wydajności fotosyntetycznej i większym stężeniem barwnika zwanego feofityną, który charakterystyczny jest dla procesów fotooksydacji w procesie fotosyntezy

69 Adaptacja glonów do intensywnego światła polega w pierwszej kolejności na redukcji zawartości chlorofilu a w mikrowarstwie powierzchniowej w porównaniu do wody podpowierzchniowej 30. Obserwowano również większe nagromadzenie większej liczebności glonów nocą w mikrowarstwie powierzchniowej w stosunku do jasnej pory dnia, w której zachodzi fotosynteza 31. Bakterie, glony oraz inne drobne organizmy, takie jak grzyby wodne 32 głównie Hyphomycetes lub protisty (ameby, wiciowce, orzęski, np. Anthophysa, Podophyra, Vorticella) 33, żyją bezpośrednio w mikrowarstwie powierzchniowej, zaś większe, takie które najczęściej pojawiają się tylko okresowo w tym siedlisku, z reguły przystosowują się do warunków poprzez specjalizację w budowie czy zmiany w behawiorze. Grzyby bardzo często pasożytują na okrzemkach, wrotkach i larwach owadów. Wraz z bakteriami odgrywają znaczącą rolę w mineralizacji materii organicznej w mikrowarstwie powierzchniowej wody, a ich enzymy, np. fosfatazy, amylazy oraz celulazy, zdolne są do rozkładu celulozy i ligniny. Tab. 1. Taksonomiczny skład biocenozy wody z mikrowartswy powierzchniowej Wisły Grupa ekologiczna Bakterioneuston Fitoneuston Fitoneuston Protoneuston Zooneuston Zooneuston Oznaczone gatunki Chlorococcales Cyanophyta: Microcystis viridis, Oscillatoria formosa Anabaena flos-aqua Fragilaria arcus Navicula submiculosa Asterionellla formosa Diatoma vulgaris Melosira varians Ankistrodesmus falcatus Scenedesmus acutus Chlorella sp. Pediastrum duplex Scendesmus acutus Stichococcus sp. Euglenidae Ciliata: Spirostomum ambigum, Stylonychia mytilus, Colpidium colpoda Bosmina longirostris Daphnia longispina Eudiaptomus gracilis Cyclops sp. Asplancha pridonta Brachionus calyciflorus Keratella cochlearis Gosse Polyarthra vulgaris Carlin Synchaeta oblonga Taksonom Procaryota Bacillariophycea Eucaryota Chlorophyta Eucaryota Protista Eucaryota Crustacea Eucaryota Rotatora Eucaryota 69

70 Dla przykładu bioróżnorodności w mikrowarstwie powierzchniowej wody, w tabeli przedstawiony jest skład taksonomiczny organizmów zidentyfikowanych w wodzie z rzeki Wisły pobranej w pobliżu Ogrodu Zoologicznego w Warszawie w dniu r. (opracowanie tabeli na podstawie pilotowych badań własnych autorki). W mikrowarstwie powierzchniowej znaleźć można również bardzo drobne formy zwierzęce, wśród których najliczniejsze są wrotki Rotifera (np. Euchlanys). Ich rola sprowadza się do żerowania na fitoplanktonie i protistach. Niekiedy drapieżne ich formy wysysają bruzdnice, zielenice, polują na orzęski i formy naupliusowi drobnych skorupiaków. Wiele gatunków wykorzystuje mikrowarstwę powierzchniową jak membranę, ślizgając się czy wędrując po powierzchni, jak np. nartnik (Gerris) czy krętakowate (Gyrinus) 34. Inne organizmy, z powodu różnic gęstości (pływalność) oraz dzięki sile napięcia powierzchniowego, podczepiają się do mikrowarstwy od dołu, np. pluskolec (Notonecta), błotniarka (Lymnaea), ostrożanka (Scapholeberis). Dla niektórych organizmów mikrowarstwa powierzchniowa jest środowiskiem życia tylko na pewnym etapie rozwoju. Na przykład jaja komara (Culex) pływają niekiedy po powierzchni wód zebrane w tratwy, zaś larwy Anopheles podczepiają się do powierzchni wody całą powierzchnią ciała. Inne komary, takie jak Culex, podczepiają się do mikrowarstwy powierzchniowej wody tylko za pomocą syfonu oddechowego Zagrożenia dla mikrowarstwy powierzchniowej wody Najbardziej groźne źródła degradacji hydrosfery to związki chemiczne, a najczęściej mieszaniny pochodzące z następujących źródeł: ścieki komunalne i przemysłowe lub szpitalne; wody kopalniane lub pochłodnicze przemysłowe i z energetyki; spływy powierzchniowe z terenów użytkowanych rolniczo lub z terenów przemysłowych oraz składowisk odpadów przemysłowych i komunalnych, zanieczyszczenia atmosferyczne kwaśne deszcze, pyły przemysłowe; inne, np. powodzie lub zakwity sinicowe. Każde z tych źródeł ma inny charakter zanieczyszczeń. Odprowadza inne substancje, gromadzi zużyte przez użytkowników zanieczyszczone wody, a w nich substancje i związki chemiczne, które wywierają wpływ na zagrożenia powstające w częściach hydrosfery. Bardzo groźnym źródłem zanieczyszczenia wody są leki z wysypisk lub ścieków szpitalnych bądź komunalnych, często zrzucane do rzek bez wcześniejszego oczyszczania. Zawarte w nich substancje, mimo że obecnie w niewielkich stężeniach rzędu µg/l, utrzymują się trwale w środowisku

71 wodnym ze względu na ich ciągłe dostarczanie, działając na wiele pokoleń organizmów wodnych. W wodach powierzchniowych często można wykryć wiele substancji leczniczych, w tym antybiotyków 36, leków przeciwbólowych i przeciwzapalnych, nasercowych β-blokerów, hormonów oraz promotorów wzrostu dodawanych do paszy zwierząt hodowlanych. Zanieczyszczenia te zwane ksenobiotykami (gr. ksenos obcy) 37, mają najczęściej budowę lipofilną i po przedostaniu się do wody kumulują się w organizmach wodnych, ulegają również degradacji i odłożeniu w osadach dennych, natomiast w najlżejszych formach chemicznych wypływają na powierzchnię mikrowarstwy powierzchniowej wody. Równie groźnym składnikiem mikrowarstwy powierzchniowej są toksyny sinicowe, zwane cyjanotoksynami. Stanowią one zanieczyszczenie typu wewnętrznego autochtonicznego i wydzielane są przez specyficzne bakterie fotosyntetyzujące reprezentowane przez Cyanophyta. Tab. 2. Toksyny sinicowe wydzielane przez Cyanophyta i zagrożenia dla człowieka (tabela zmodyfikowana przez autorkę na podstawie źródła: Traczewska T.M. 38 ) Grupa toksyn Mikrocystyny Nodularyna Cylindrospermopsyna Anatoksyna-a Anatoksyna-a(s) Saksitoksyny BMAA Lyngbyatoksyna Aplysiatoksyny LIPOPOLISAHARYDY (LPS) Organizm HEPATOKSYNY Microcystis, Anabaena, Planktothrix, Nostoc Nodularia Cylindrospermopsis NEUROTOKSYNY Anabaena, Planktothrix, Aphanizomenon Anabaena Anabaena, Aphanizomenon, Lyngbya, Cylindrospermopsis Anabaena, Aphanizomenon, Micocystis, Nodularia, Nostoc DERMATOKSYNY Lungbya Lungbya, Schizothrix, Planktothrix bakterie, cyjanobakterie Miejsce działania wątroba wątroba wątroba, nerki synapsy synapsy aksony mózg skóra skóra, przewód pokarmowy skóra, przewód pokarmowy Załączona tabela przedstawia grupy toksyn i przedstawicieli sinic, które je wydzielają do wody. Toksyny sinicowe powodują czasami bardzo groźne objawy u ludzi kąpiących się w zbiornikach wodnych, w których sinice tworzą zakwity w postaci kożucha na powierzchni wody lub zatrucia zwierząt, które pojone są wodą z takich zbiorników. 71

72 Podsumowanie Mikrowarstwa powierzchniowa jest interfazą pomiędzy atmosferą, a wodami głębszymi i wraz ze swoimi fizyczno-chemicznymi właściwościami tworzy specyficzną strefę życia w wodach słodkich i oceanicznych. Strefa ta narażona jest na działanie wiatrów, prądów, promieniowania słonecznego, opadów, zmiennej temperatury zarówno powietrza, jak i wody pod jej powierzchnią. Stanowi granicę, przez którą nieustannie zachodzi wymiana gazów, ciepła, rozproszonych cząsteczek oraz substancji chemicznych, czasami o działaniu szkodliwym i toksycznym (np. cyjanotoksyny) dla zasiedlającej ją biocenozy, zwanej neustonem. W neustonie dominują bakterie heterotroficzne, glony, grzyby wodne, protisty i drobny zooplankton, głównie wrotki i skorupiaki. Niekiedy na powierzchni mikrowarstwy wodnej ślizgają się większe formy zwierzęce, takie jak larwy lub formy imago: Gerris, Anopheles, Culex lub Notonecta oraz pojawia się detrytus w formie tzw. płatków śniegu. *** 72

73 PRZYPISY Ramowa Dyrektywa Wodna 2000, European Union and the Council of the European Union. Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council of 23 October 2000, establishing a framework for Community action in the field of water policy. Official Journal of the European Communities L 327, s Urban water Security research Alliance Effect of a Monalayer on Water Quality at the Air-Water Interface, P. Pittaway, V. Matveev, N. Stukey Water Loss project, dostęp: K. Banse, Pleuston and neuston: on the categories oforganisms in the uppermost pelagial Int. Rev. ges. Hydrobiol., 1 975, s J. S Maki, The air water interface as an extreme environment, (w:) Aquatic microbiology, an ecological approach, T. E. Ford (red.), Blackwell Scientific Publications, Boston 1993, s T. Green, D. F. Houk, The removal oforganic surface films by raie, Limnol. Oceanogr. 1979, s J. T. Hardy, K. A. Hunter, D. Calmet, i. in., Report Group Biological effects of chemical and radiative change in the sea surface, (w:): The sea surface and global change, P. S. Liss, R. A. Duce (red.), Cambridge University Press, Cambridge 1 997, s Q. Gao, C. Leck, C. Rauschenberg, P.A. Matrai, On the chemical dynamics ofextracellular polysaccharides in the high Artic surface microlayer Ocean Sci, 201 2, 2, s , dostęp: C. Freeman, M. A. Lock, The biofilm polysaccharide matrix: a buffer against changing organic substrate supply, Limnol. Oceanogr , s J. S. Maki, M. Hermasson, The dynamics ofsurface microlayers in aquatic environments, (w:) The biology of particles in aquatic systems, R. S. Wotton (red.), Lewis Publishers, Boca Raton, Ann Arbor, London 1995, s F. Dobson, Introductory physical oceanography, (w:) Air sea exchange ofgases and particles, S Liss., W. G. D. Slinn (red), Reidel Publishing Company, NATO ASI Series, Dordrecht, Boston, Lancaster, Series C. Mathematical and Physical Sciences 1 983, No. 108, s M. Hermansson, S. Kjelleberg, T. K.Korhonen, T.A. Stenström, Hydrophobic and electrostatic characterization ofsurface structures ofbacteria and its relationship to adhesion to an air-water interface, Arch. Microbiol 1982, nr 131, s G. Bratbak, Carbon flow in an experimental microbial ecosystem, Mar. Ecol. Prog. Ser. 1987, nr 36, s W. Donderski, M. Walczak, Z. Mudryk, P. Skórczewski, The influence ofheavy metal ions on neustonic bacteria, Baltic Coastal Zone 1 999, nr 3, s ; J. Antonowicz, 24-godzinny cykl zmian stężenia metali ciężkich w mikrowarstwie powierzchniowej wody jeziora Gardno, Proceedings of ECOpole 2007, Vol.1, No ½, s ; J. Antonowicz, Ołów i kadm w mikrowarstwie powierzchniowej wody płytkiego jeziora Dołgie Wielkie, Proceedingd of ECOpole 2009, Vol. 3, No 1, s ; J. Antonowicz, J. Trojanowski, Kadm i mangan w mikrowarstwie powierzchniowej i wodzie podpowierzchniowej estuariowego jeziora Gardno, Proceedingd of ECOpole 2009, Vol. 3, No. 1, s T. F. Bidleman, C. E. Olney, Chlorinated hydrocarbons in the Sargasso Sea atmosphere and surface water, Science 1973, nr 183, s L. Falkowska, J.Bolałek, Nitrogen and phosphorus exchange in the air-sea contact zone, Oceanologia 1 991, nr 30, s W. Akan Bassey, Organochlorine pesticide residues in shellfishes and finfishes from Lagos Lagoon, Thesis College ofscience&technology Covenant University 2011, s K. Banse, Pleuston and neuston: on the categories of organisms in the uppermost pelagial, Int. Rev. ges. Hydrobiol , nr 60, s

74 I. Kostrzewska-Szlakowska, Mikrowarstwa powierzchniowa wód: charakterystyka I metody badań, Wiad. Ekol. 2003, t. XLIX, z. 3, s M. Walczak, W. Donderski, Z. Mudryk, P. Skórczewski, Aromatic hydrocarbon decomposition by neustonic bacteria. I. Single-ring hydrocarbon biodegradation, Pol. J. Environ. Stud. 2000, nr 9, s J. N. Sieburth, P. J. Wilis, K. M. Johnson, i in., Dissolved C. M. organic matter and heterotrophic microneuston in the surface microlayers ofthe North Atlantic, Sciences 1 976, nr 194, s A. F. Carlucci, D. B. Craven, S. M. Henrichs, Surface-film microheterotrophs: amino acid metabolism and solar radiation effects on their activities, Mar. Biol. 1985, nr 85, s V. Tsyban, Marine bakterioneuston, J. Oceanog. Soc. Japan 1 971, nr 27, s M. Hermansson, S. Kjelleberg, T. K. Korhonen, T.A Stenström, Hydrophobic and electrostatic characterization ofsurface structures ofbacteria and its relationship to adhesion to an air-water interface, Arch. Microbiol. 1982, nr 131, s J. N. Sieburth, Microbial and organic chemical processes in the surface and mixed layers, (w:) Air sea exchange ofgases and particles, P. S Liss, W. G. N. Slinn (red.) NATO ASI Series, Dordrecht, Boston, Lancaster, Series C. Mathematical and Physical Sciences 1983, No. 108, s P. Weiss, B. Schweitzer, R. Amann, M. Simon, Identification in situ and dynamics ofbacteria on limnetic organic aggregates (Lake Snow), Appl. Environ. Microbiol , nr 62, s J. T. Hardy, K. A. Hunter, D. Calmet, i in., Report Group Biological effects ofchemical and radiative change in the sea surface, (w:) The sea surface and global change, P. S. Liss, R. A. Duce (red.), Cambridge University Press, Cambridge 1 997, s I. Kostrzewska-Szlakowska, Air-water interface in lakes: relations to in-lake trophism, Verh. Int. Verein. Limnol. 2000, nr 27, s A. Hillbricht-Ilkowska, I. Jasser, I. Kostrzewska-Szlakowska, Air-water interface: dynamics of nutrients and picoplankton in the surface microlayer of a humic lake, Verh. Int. Verein. Limnol. 1997, nr 26, s J. T. Hardy, C. W. Apts, Photosynthetic carbon reduction: high rates in the sea surface microlayer, Mar. Biol. 1989, nr 101, s A. Södergren, Role ofaquatic surface microlayer in the dynamics ofnutrients and organic compounds in lakes, with implications for their ecotones, Hydrobiologia 1 993, nr 251, s D. J. Carlson, Phytoplankton in marine surface microlayers, Can. J. Microbiol , nr 28, s S. A. Crow, D. G. Ahearn, W. L. Cook, A. W. Bourquin, Densities ofbacteria and fungi in coastal surface films as determined by a membrane adsorption procedure, Limnol. Oceanogr , nr 20, s N. Ricci, F. Erra, A. Russo, R. Banchetti, The air-water interface: a microhabitat for hypotrichous settlers (Protista, Ciliata), Limnol. Oceanogr , nr 36, s K. Banse, Pleuston and neuston: on the categories of organisms in the uppermost pelagial, Int. Rev. ges. Hydrobiol , nr 60, s M. Guthrie, Animals ofthe surface film, Naturalists Handbooks 12, Richmont Publishing Co. Ltd., Slough Sosak-Świderska, Green chemistry and bioethics in ecotoxicologacal studies, (w:) A Holistic Approach to Environmental Conservation, R.F. Sadowski, J. Tomczyk (red.), Wyd. UKSW, Warszawa 2008, s Sosak-Świderska, Ekotoksykologia Uniknąć samozagłady, Akademia 2010, nr 2 (22), s T.M. Traczewska, Wpływ bioróżnorodności środowiska wodnego na właściwości organoleptyczne wody, Ochr. Środ. Rok 27, 2005, Vol. 4, s

75 Biodiversely about the surface microlayer of bodies of water The surface microlayer is an interphase between the atmosphere and deeper waters and along with its physicochemical properties is creating the peculiar zone of organisms life in fresh water and oceanic. This zone is exposed to action of winds, atmospheric wave, the solar radiation, falls, temperature fluctuations of both air, and under surface mirolayer area. Its constitutes border, which incessantly the exchange of gasses, warmth, dispersed particles and chemical substances is occurring, by with times about harmful and toxic action (e.g. cyjanotoxins) for the biocoenosis, called neuston. Bacterianeuston are dominating heterotrophic organisms into this zone, morever algae, microfungi, protists and small zooplankton, mainly rotifer and crustaceans. Sometimes on the surface microlaer of water greater animal forms are sliding, so as: Gerris, Anopheles, Culex or Notonecta and a detritus appears in the form so-called of "snowflakes". Key words: a surface microlayer, biodiversity, neuston, cyanotoxins. *** Dr inż. Bożena Sosak-Świderska krajowy ekspert w biologii, jak również w ochronie środowiska; starszy wykładowca: biologii, botaniki środowiskowej, ekotoksykologii i biochemii na kierunku ochrona środowiska w UKSW na Wydziale Filozofii Chrześcijańskiej. *** 75

76

77 JUSTYNA ŚLĘZAK, MAŁGORZATA SKRABACZ, EMILIA PYZDEK, MONIKA MROCZEK Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Tarnowie Wpływ regulacji rzecznych na bioróżnorodność makrobezkręgowców bentosu na przykładzie potoku Pluskawka (województwo małopolskie) Wstęp Naturalne rzeki i doliny są ekosystemami wodnymi o bardzo dużym bogactwie organizmów roślinnych i zwierzęcych. Różnorodność morfologiczna rzeki i terenów zalewowych, a także duże zróżnicowanie warunków abiotycznych zmienia się z biegiem rzeki od jej źródła do ujścia. Ma to wpływ na tworzenie się mozaiki różnorodnych mikrosiedlisk, które są miejscem bytowania specyficznych zespołów organizmów wodnych. Środowiska rzeczne o ogromnych walorach przyrodniczych, krajobrazowych i estetycznych, bardzo często są radykalnie zmieniane przez techniczne procesy regulacyjne. Regulacje rzek wykonuje się najczęściej w celu ochrony przed powodzią terenów przyległych do rzeki, poprawy warunków żeglownych, intensywnego rolniczego wykorzystania dolin rzecznych oraz ujęć i zrzutów wody. Regulacja techniczna rzeki prowadzi często do całkowitego przekształcenia środowiska: trasa rzeki uzyskuje regularny (wyprostowany) układ, a koryto jednolity i regularny kształt przekroju poprzecznego. Zmienia to znacząco charakterystykę prędkości przepływu oraz morfologię koryta, wprowadzając drastyczną zmianę warunków życia flory i fauny. 1. W rzece uregulowanej następuje zwykle znaczne zubożenie, w stosunku do naturalnej, liczebności i rozmaitości charakterystycznych struktur rzecznych (meandrów, dołów w dnie i płycizn, odsypisk, zmiennych nachyleń skarp); 2. Ponieważ zróżnicowanie głębokości, prędkości i struktur rzecznych w korycie jest warunkiem życia, rozwoju i zróżnicowania organizmów, w rzece uregulowanej jest zazwyczaj dużo mniej organizmów niż w rzece naturalnej. Przekształcenia koryta rzeki mogą więc powodować liczbowe zmiany parametrów populacji osobników fauny żyjącej w rzece, a jeśli przekształcenia są znaczne, również zmiany gatunkowe; 3. Towarzyszące regulacjom rzek roboty bagrownicze powodują straty w populacjach bezkręgowców dennych; 77

78 4. Zmianie ulegają charakterystyki hydrologiczne, na skutek których mogą także nastąpić niekorzystne zmiany w jakości wody 1. Jednymi z podstawowych elementów monitoringu środowiska rzeki i potoków, służących ocenie stanu siedlisk i warunków komponentów formujących biocenozy są badania fizykochemiczne, a także badania biologiczne. Metody fizykochemiczne informują o chwilowej jakości wody, która jest zmienna w czasie 2. Aby zbadać jakość całego cieku oraz ocenić zmiany następujące w dłuższych okresach czasu, konieczne jest zastosowanie metod biologicznych. Badanie bioróżnorodności jest bardzo efektywną metodą służącą do monitorowania rzek. Zmiany siedliskowe powodują ograniczenie bioróżnorodności makrobezkręgowców dennych, a nawet zanik całych grup 3. Bioindykatory denne odzwierciedlają warunki w środowisku wodnym w danym momencie, świadczą także o warunkach panujących w dłuższym czasie, dzięki długiemu okresowi generacji oraz możliwej akumulacji niektórych substancji w tkankach 4. Dlatego właśnie metody biologiczne są szczególnie ważne dla prawidłowego oszacowania jakości środowiska rzek i potoków. Skutkiem nadmiernych antropogenicznych przekształceń rzecznych jest pogarszanie się jakości wody. Przykładem jest V rzędowy ciek Pogórza Wiśnickiego potok Pluskawka, na którym w roku 2011 wykonano prace hydrotechniczne. Na dwóch odcinkach potoku przeprowadzono prace regulacyjne koryta i wycięto duże fragmenty lasów łęgowych. Część z prac budzi kontrowersje, ponieważ działania nie miały żadnych podstaw merytorycznych ani prawnych, a umocniono brzegi pod zalesionymi stokami, gdzie woda nie zagrażała zabudowie, infrastrukturze drogowej, a nawet gruntom ornym. Celem niniejszych badań było zweryfikowanie hipotezy o negatywnym wpływie regulacji rzek na ich stan ekologiczny na podstawie badań składu i struktury makrozoobentosu Materiały i metody Pluskawka to górski potok typu fliszowego 5 w województwie małopolskim w dorzeczu rzeki Raby. Ze względu na swoje wysokie walory przyrodnicze potok został zatwierdzony przez Komisję Europejską jako obszar o znaczeniu dla Wspólnoty Tarnawka PLH dla ochrony naturowych ryb (głowacz białopłetwy, brzanka, łosoś) oraz siedlisk (naturalne koryta rzek górskich i lasy łęgowe). Próby fauny dennej zostały pobrane 21 kwietnia 2013 r. na pięciu stanowiskach badawczych. Lokalizację stanowisk badawczych przedstawiono

79 w tabeli 1. Stanowiska badawcze zlokalizowano w taki sposób, aby ocenić wpływ przekształceń rzecznych na zbiorowisko makrobezkręgowców bentosu. Badania biologiczne przeprowadzono na wybranych, uregulowanych oraz naturalnych odcinkach Pluskawki. Zarówno w obrębie odcinków naturalnych, jak i uregulowanych, na stanowiska badawcze wybierano najbardziej reprezentatywny stumetrowy odcinek wzdłuż biegu rzeki. Porównawcze punkty biologiczne zostały usytuowane w miejscach o powtarzalnych parametrach zróżnicowania siedliskowego i hydromorfologicznego. Takie rozmieszczenie stanowisk pozwoliło bardzo precyzyjnie określić, w jaki sposób prace regulacyjne wykonywane w roku 2011 wpłynęły na faunę bezkręgową potoku. Charakterystykę poszczególnych stanowisk przedstawia Tab.1. Numer Stan Tab.1. Lokalizacja i charakterystyka stanowisk badawczych Miejsce położenia Odcinek w dolnym biegu rzeki przed ujściem do Tarnawki, miejscowość Tarnawa Miejscowość Tarnawa Odcinek porównawczy położony między stanowiskami zmienionymi technicznie, miejscowość Rdzawa Miejscowość Rdzawa Odcinek referencyjny w górnym biegu rzeki, miejscowość Rdzawa Odległość od ujścia do recypienta [m] Charakter odcinka Naturalny Uregulowany Naturalny Uregulowany Naturalny Mikrosiedlisko Dno drobno kamieniste, żwirowe, nurt wolny Dno wyrównane ciężkim sprzętem piaszczysto muliste, wolny nurt, poszerzone koryto Dno kamieniste, umiarkowany nurt Dno równe piaszczysto żwirowe, wolny nurt Dno kamieniste, szybki nurt Źródło: opracowanie własne. Brzegi Wysokie brzegi porośnięte roślinnością duży udział gatunków roślin inwazyjnych, takich jak uczep amerykański Bidens frondosa oraz z rodzaju nawłoć Solidago Umocnienie wzdłużne brzegów w postaci narzutu kamiennika, jaz poprzeczny o wysokości 0,8 m, brzeg porasta roślinność ruderalna i inwazyjna Wysokie, strome skarpy porośnięte roślinnością łęgową Umocnienie wzdłużne brzegów w postaci narzutu kamiennego, brzeg porasta roślinność ruderalna i inwazyjna, bystrze powyżej stanowiska + 2 bystrza poniżej odcinka Brzegi silnie porośnięte naturalną roślinnością łęgową, częściowe zacienienie potoku 79

80 Na każdym z pięciu stanowisk pobierano 1 5 prób. Do pobierania prób wykorzystano standardowy czerpak o boku 26x26cm. Ustawiano przyrząd wlotem pod prąd i zbierano substrat denny do siatki obszytej gazą o średnicy oczek 250µm. Zawartość przenoszono do wiadra, gdzie dokładnie szczoteczką oczyszczano powierzchnię zebranych kamieni i roślin ze znajdujących się na nich makrobezkręgowców. Zwierzęta zagęszczano w siatce ręcznej i przenoszono do pojemnika, w którym utrwalono je formaliną, uzyskując końcowe stężenie równe 4%. Łącznie uzyskano 75 prób, które w laboratorium po przepłukaniu wodą umieszczono w szalce. Następnie pobrane organizmy zostały policzone oraz zaklasyfikowane do rodzin przy użyciu lupy binokularnej i kluczy 6. Do oceny stanu ekologicznego badanego cieku wykorzystano indeksy biotyczne, takie jak: BMWP-PL, TBI oraz wskaźniki: zróżnicowania gatunkowego Margalefa i ETP. BMWP-PL (ang. Biological Monitoring Working Party). W ocenie jakości wody podstawą klasyfikacji była standardowa tabela BMWP-PL, będąca modyfikacją angielskiego systemu BMWP. Wartość indeksu uzyskano, sumując punkty przypisane poszczególnym rodzinom znalezionym w pobranych próbach. Uzyskaną wartość odnoszono do zakresów BMWP-PL dla pięciu klas jakości wód. Wskaźnik TBI (ang. Trent Biotic Index) wyznacza się go w oparciu o występowanie różnych grup taksonomicznych, którym przypisuje się różną wartość punktową w zależności od stopnia odporności na niekorzystne warunki ekologiczne. Indeks ETP procentowy udział trzech wrażliwych taksonów: jętek (Ephemeroptera), chruścików (Trichoptera) i widelnic (Plecoptera) w całej sumie zwierząt. Im wyższa wartość tego wskaźnika, tym lepsza jest jakość wody Wyniki i dyskusja Zespół fauny dennej potoku Pluskawka składa się zarówno z organizmów hololimnicznych (spędzających całe życie w środowisku wodnym), jak i z organizmów merolimnicznych (stadia larwalne i poczwarki żyją w wodzie, natomiast osobniki dorosłe na lądzie). W przeprowadzonych badaniach pozyskano w sumie 75 prób, z których łącznie zidentyfikowano organizmów bentosowych. Ogółem na wyznaczonych stanowiskach stwierdzono obecność 25 rodzin makrobezkręgowców, reprezentujących następujące grupy: skąposzczety Oligochaeta, pijawki Hirudinea, ślimaki Gastropoda, małże Bivalvia, owady: jętki Ephemeroptera, widelnice Plecoptera, ważki Odonata, chrząszcze Coleoptera, chruściki Trichoptera i muchówki Diptera (Tab.2.). Największy udział w liczebności miały muchówki, które stanowiły ponad 72%,

81 mniej licznie występowały Tubificidae (1 3%), jętki (6%), chruściki(4%), ślimaki(2%). Najmniejszy udział procentowy miały chrząszcze Coleoptera, widelnice Plecoptera, ważki Odonata i pijawki Arhynchobdellida organizmy z tych rzędów pojawiały się w próbach sporadycznie (Rys.1 ) Rys.1. Udział procentowy taksonów makrozoobentosu na wszystkich stanowiskach, stwierdzony podczas badań na potoku Pluskawka (wiosna 2013) Źródło: opracowanie własne. Zebrane próby wykazały istotne różnice w składzie jakościowym fauny pomiędzy poszczególnymi stanowiskami. Średnio, na odcinkach naturalnych oznaczono rodzin, natomiast na odcinkach uregulowanych zaobserwowano rodzin (Rys. 2). Rys. 2. Liczba rodzin makrobezkręgowców bentosu w Pluskawce na podstawie badań z roku 2013 Liczba rodzin Stanowisko Źródło: opracowanie własne. 81