Jak ptaki reagują na zmiany klimatu?

Sikory modre elastycznie reagują na zmieniający się klimat. Nie potrafią tego muchołówki białoszyje, co może doprowadzić do wymierania ich populacji - pokazują badania zespołu, którego częścią są polscy naukowcy. Wyniki zostały opublikowane w Nature Communications.

Instytut Nauk o Środowisku Uniwersytetu Jagiellońskiego od prawie 30 lat, wspólnie ze szwedzkim Uniwersytetem w Uppsali, prowadzi badania nad sikorami modrymi (modraszkami) i muchołówkami białoszyimi na szwedzkiej wyspie Gotlandia. Żyjące tam ptaki badane są w sumie od ponad 50 lat. Tak długi okres badań i fakt, że nigdy nie zostały przerwane, sprawia, że jest to drugi po lasach Wydham pod Oksfordem (badania trwają tam o 20 lat dłużej), najbardziej wartościowy ośrodek badań nad dzikimi ptakami na świecie. Szczególnie w dobie zmian klimatycznych ważne jest, by naukowcy mieli dostęp do długoterminowych danych z dzikich populacji, dzięki którym mogą potwierdzić, czy zaobserwowane zjawiska można nazwać pojedynczym zdarzeniem, czy utrwaloną już zmianą. Właśnie dzięki porównywaniu danych historycznych naukowcom udało się ustalić, że sikory modre elastycznie reagują na zmieniający się klimat, a muchołówki białoszyje tego nie potrafią, co może doprowadzić wymarcia ich gotlandzkiej populacji.

Zjawisko "plastyczności" - czyli przystosowania się organizmów do zmieniających się warunków - jest nieodłącznym elementem ewolucji. Ale w przypadku zmian klimatycznych zachodzących w bardzo szybkim tempie, najtrudniej jest przewidzieć, które organizmy się przystosują, a które zaczną wymierać - i jakie będzie to miało konsekwencje dla ekosystemu.

"Od 1980 r. średnia wiosenna temperatura powietrza na Gotlandii wzrosła o 2 st. Celsjusza. To drastyczna zmiana - dużo większa niż w skali całego globu. Okazało się - trochę sprzecznie z intuicją - że wpływ zmian klimatu na populację ptaków osiadłych (sikor modrych), które przez cały rok doświadczają bardzo przewidywalnych warunków klimatycznych - jest najmniejszy" - mówi w rozmowie z PAP dr Szymon Drobniak - biolog ewolucyjny, który od 16 lat każdy wiosenny sezon spędza na Gotlandii. Wraz z dr Anetą Arct i prof. Mariuszem Cichoniem kieruje on zespołem zarządzającym pracami na szwedzkiej wyspie. Jest też jednym z autorów publikacji w Nature Communications (https://www.nature.com/articles/s41467-022-29635-4), w której zebrane zostały dane z populacji sikor z całej Europy.

Dużo gorzej zmianę temperatury atmosferycznej zniosły ptaki wędrowne - muchołówki białoszyje - współżyjące na Gotlandii z sikorami. Ich populacja zmniejszyła się w ciągu 50 lat o połowę. Na przestrzeni tego samego czasu populacja sikor zachowuje się bardzo stabilnie - praktycznie nie zmieniła daty rozpoczęcia lęgów i nie zmniejszyła się jej liczebność. Szymon Drobniak mówi wprost, że uzyskane wyniki badań są zaskakujące dla naukowców. "Spodziewaliśmy się, że oba gatunki ptaków współżyjących ze sobą na Gotlandii będą reagowały na zmianę klimatu mniej więcej tak samo - że im większa zmiana klimatu, tym reakcja powinna być silniejsza po stronie obu gatunków" - mówi Drobniak.

Muchołówka białoszyja to gatunek migrujący, który co roku musi pokonać ogromny dystans z Afryki Subsaharyjskiej aż do północnej Europy.

"Kiedy muchołówka startuje na początku wiosny, oczywiście nie wie, co zastanie w miejscu, do którego leci. Nie jest w stanie tak łatwo zmienić swoich decyzji i najczęściej opiera się na tym, co zastała w poprzednim roku. Jeżeli doświadczyła zmiany, zapamięta ją i może zmienić migrację na wcześniejszy termin. W ten sposób okres jej wylęgania przesunął się o ponad tydzień na przestrzeni 40 lat" - tłumaczy Drobniak. I dodaje:

"Przyspieszenie czasu wylęgania - wywołane przez zmiany klimatu, wywołuje kaskadę skutków ubocznych. Już zaobserwowaliśmy, że kiedy okres lęgowy muchołówek pokrywa się z okresem lęgowym sikor - muchołówki intensywniej konkurują o miejsca lęgowe z sikorami, co często kończy się zabijaniem tych pierwszych przez agresywniejsze sikory. Zmienia się też dostępność pokarmu, a co za tym idzie - maleją szanse na na wyprowadzenie potomstwa z gniazda".

Na podstawie innych badań Drobniak wraz z dr Anetą Arct ustalił, że muchołówki przychodzące na świat w cieplejszych warunkach pogodowych - rosną szybciej, co może zwiększyć przeżywany przez nie stres oksydacyjny i prowadzić do uszkodzeń tkanek. Przeżywalność takich ptaków może być więc niższa. "Niewykluczone, że za 20 lat muchołówek na Gotlandii nie będzie już w ogóle. Wyniki naszych badań są jednymi z pierwszych, pokazujących tak dużą zależność między wzrostem temperatury atmosfery a lokalnym zanikaniem nawet całego gatunku" - mówi Drobniak.

Naukowiec przypomina podstawową różnicę między naturalnym procesem wymierania gatunków, będącym naturalną częścią procesu ewolucji, a sztucznie napędzanym przez zmiany klimatyczne wywołane przez człowieka. "Tempo zmian klimatycznych wywołanych przez człowieka jest tak szybkie, że przyroda nie nadąża z wypracowaniem mechanizmów obronnych. Nie powstaje nowa równowaga polegająca na tym, że któryś gatunek zastąpi inny" - mówi Drobniak. I dodaje: "Sikory - jako te bardziej odporne - pewnie stopniowo zajmą miejsce muchołówek, jeśli te wyginą (będą miały więcej miejsc do gniazdowania). Ale pod kątem ekologicznym sikory pełnią zupełnie inne funkcje. Mają zupełnie inną bazę pokarmową. Muchołówki zjadając latające owady - zjadają bardzo wiele szkodników - np. komary".

Dwa lata temu polscy naukowcy wspólnie z holenderskimi kolegami rozpoczęli eksperyment "common garden". To jedyny sposób by sprawdzić, czy zmianę zaobserwowaną u ptaków można nazwać plastycznością, czy jest to raczej zmiana trwała - genetyczna. W mieście Groningen w Holandii zgromadzili jaja sikor bogatek, pochodzących z populacji z rożnych szerokości geograficznych. Okazało się, że ptaki z Gotlandii, które normalnie rozmnażają się prawie miesiąc po ptakach z Holandii czy Anglii - kiedy trafiły do tego samego środowiska, do Groningen - rozmnażały się zgodnie z "kalendarzem" holenderskich sikorek. Różnica czasowa zniknęła.

"Myśleliśmy, że adaptacja genetyczna przeważy - że będą się rozmnażały w różnych odstępach czasowych (tak, jak ich naturalna populacja). To wskazuje na plastyczność, a nie adaptację genetyczną do lokalnych warunków środowiskowych. Ale żeby mieć pewność czy nasz tok myślenia jest słuszny, chcemy kontynuować eksperyment 'common garden' i sprawdzić czy po odwróceniu procesu - ptaki znowu zmienią swoje zachowanie" - tłumaczy Drobniak.

W dalszej kolejności naukowcy będą chcieli porównać warianty genów posiadane przez współczesne sikory i muchołówki oraz ich przodków (dzięki długoterminowym badaniom populacja gotlandzka daje dostęp do takich próbek nawet kilkadziesiąt lat wstecz). "Chcemy zobaczyć, czym się różnią. Czy są konkretne miejsca w genomie, które się utrwaliły lub zmieniły" - zapowiada Drobniak.

Urszula Kaczorowska