klWyobraźmy sobie, że pewien gatunek zajmuje przestrzeń od północy, z jej mroźnymi zimami i krótkimi latami, przez strefę umiarkowanego klimatu – aż po upalne, cierpiące na brak wody południe. Populacje zasiedlające centrum zasięgu powinny najlepiej radzić sobie z szybkimi zmianami klimatu. Międzynarodowa grupa badaczy przedstawia wyniki, które zdają się potwierdzać tę hipotezę.
W prestiżowym czasopiśmie Journal of Evolutionary Biology ukazał się tekst na temat odległych geograficznie populacji i ich możliwości adaptacji do zmiennych warunków. Zespołem badaczy, który zajął się tym problemem, kierował dr Szymon Śniegula z Instytutu Ochrony Przyrody PAN w Krakowie.
Zmiany w środowisku wynikające z różnych działań człowieka (antropopresja) mają silny wpływ na wiele istotnych cech, odpowiedzialnych za zdolność zwierząt do przetrwania i rozmnażania się, takich jak termin narodzin, tempo wzrostu czy czas trwania rozwoju. Na przykład u organizmów zmiennocieplnych podwyższone temperatury powietrza przyczyniają się do wcześniejszego klucia z jaj i szybszego wzrostu czy też dojrzewania płciowego.
W naszych badaniach założono, że owady pochodzące z Polski (stanowiącej centrum ich zasięgu) powinny sobie lepiej radzić ze zmianami w środowisku w porównaniu do populacji z północnego (Szwecji) i południowego (Francja) skraju zasięgu, ponieważ te pierwsze doświadczają najbardziej optymalnych warunków bytowania i są liczniejsze. W takich warunkach ewolucja ważnych cech może zachodzić szybciej, a to z kolei pozwala lepiej przystosować się do zmieniającego się środowiska.
„podkreśla dr Śniegula
Członkowie zespołu zebrali jaja ważki pałątki pospolitej (Lestes sponsa) z trzech regionów Europy. Jest to gatunek o szerokim zasięgu, dobrze znoszący warunki laboratoryjne. Badane populacje dzieliło 2800 km, od Północnego Koła Podbiegunowego aż do Lazurowego Wybrzeża. W trakcie hodowli laboratoryjnej naukowcy wykonali pomiary tempa wzrostu, długości życia i terminu klucia z jaj. Później oszacowali różnorodność każdej z tych cech w poszczególnych regionach.
Hodowla larw w warunkach naśladujących różne szerokości geograficzne (odmienne temperatury i długości dnia) umożliwiła określenie, w jakim stopniu geny i środowisko wpływają na mierzone cechy (zmienność genetyczna i środowiskowa). To zaś pozwoliło stwierdzić, czy i w jakim stopniu badane populacje mają zdolność do modyfikacji opisywanych cech w odpowiedzi na zmiany klimatu. Innymi słowy badacze chcieli stwierdzić, czy ważki mogą np. znacząco wcześniej lub później się kluć albo zwolnić lub przyspieszyć swój wzrost w różnych warunkach środowiskowych.
Sprawdzono również, czy opisywane cechy wzajemnie na siebie oddziałują. Jeśli są silnie powiązane genetycznie, mogą podlegać ewolucji jako całe pakiety, czyli zmiana jednej cechy będzie wymuszała zmianę kolejnej itd. Wówczas mogłoby się okazać, że ocieplenie klimatu wpływające bezpośrednio np. na wcześniejsze klucie będzie pośrednio wywoływało też spowolnienie wzrostu.
Wyniki potwierdziły przypuszczenia naukowców. Populacje centralne wykazywały się najwyższą zmiennością genetyczną poszczególnych cech, czyli największą zdolnością do pojawiania się zmian ewolucyjnych, w porównaniu do tych z północy i południa kontynentu.
Dalsze analizy wzajemnego oddziaływania mierzonych cech wykazały, że ich powiązania genetyczne były bardzo silne u wszystkich badanych populacji. Wydaje się, że taka zależność, zmiana jednej cechy pociągająca ze sobą zmianę kolejnej, może mieć pozytywny wpływ na przeżycie i przekazanie genów następnym generacjom. Np. osobniki klujące się wcześniej w sezonie wykazują wolniejsze tempo wzrostu, co z kolei pozwala osiągnąć dojrzałość płciową we „właściwym” terminie, gdy w środowisku panują optymalne warunki do rozrodu.
Należy jednak zaznaczyć, że kosztem takiego powiązania cech jest brak możliwości ich niezależnej ewolucji. Zatem pojawienia się w przyszłości optymalnych warunków, np. obfitości pokarmu, wcześniej w sezonie, nic nie zmieni. Badane owady i tak nie będą w stanie więcej jeść, szybciej rosnąć i wcześniej się rozmnożyć, ponieważ są genetycznie zaprogramowane na spowolnienie wzrostu jeśli wyklują się z jaj wcześniej.
Szereg badań od lat wykazuje negatywny wpływ zmian środowiskowych na organizmy żywe.
Nowatorstwo naszej pracy polega na tym, iż wykazuje ona, że te same czynniki zewnętrzne, oddziałujące na osobniki tego samego gatunku, mogą mieć zupełnie inne skutki w odległych od siebie populacjach.
podsumowuje dr Śniegula
Stąd też w przyszłości, w celu prognozowania losów dzikich populacji zwierząt w obliczu globalnego ocieplenia, konieczne jest prowadzenie badań w populacjach zajmujących różne miejsca. W niektórych regionach może dochodzić do wymierania całych populacji, podczas gdy w innych obserwowana będzie wręcz ekspansja gatunku.
klWyobraźmy sobie, że pewien gatunek zajmuje przestrzeń od północy, z jej mroźnymi zimami i krótkimi latami, przez strefę umiarkowanego klimatu – aż po upalne, cierpiące na brak wody południe. Populacje zasiedlające centrum zasięgu powinny najlepiej radzić sobie z szybkimi zmianami klimatu. Międzynarodowa grupa badaczy przedstawia wyniki, które zdają się potwierdzać tę hipotezę.
W prestiżowym czasopiśmie Journal of Evolutionary Biology ukazał się tekst na temat odległych geograficznie populacji i ich możliwości adaptacji do zmiennych warunków. Zespołem badaczy, który zajął się tym problemem, kierował dr Szymon Śniegula z Instytutu Ochrony Przyrody PAN w Krakowie.
Zmiany w środowisku wynikające z różnych działań człowieka (antropopresja) mają silny wpływ na wiele istotnych cech, odpowiedzialnych za zdolność zwierząt do przetrwania i rozmnażania się, takich jak termin narodzin, tempo wzrostu czy czas trwania rozwoju. Na przykład u organizmów zmiennocieplnych podwyższone temperatury powietrza przyczyniają się do wcześniejszego klucia z jaj i szybszego wzrostu czy też dojrzewania płciowego.
W naszych badaniach założono, że owady pochodzące z Polski (stanowiącej centrum ich zasięgu) powinny sobie lepiej radzić ze zmianami w środowisku w porównaniu do populacji z północnego (Szwecji) i południowego (Francja) skraju zasięgu, ponieważ te pierwsze doświadczają najbardziej optymalnych warunków bytowania i są liczniejsze. W takich warunkach ewolucja ważnych cech może zachodzić szybciej, a to z kolei pozwala lepiej przystosować się do zmieniającego się środowiska.
podkreśla dr Śniegula
Członkowie zespołu zebrali jaja ważki pałątki pospolitej (Lestes sponsa) z trzech regionów Europy. Jest to gatunek o szerokim zasięgu, dobrze znoszący warunki laboratoryjne. Badane populacje dzieliło 2800 km, od Północnego Koła Podbiegunowego aż do Lazurowego Wybrzeża. W trakcie hodowli laboratoryjnej naukowcy wykonali pomiary tempa wzrostu, długości życia i terminu klucia z jaj. Później oszacowali różnorodność każdej z tych cech w poszczególnych regionach.
Hodowla larw w warunkach naśladujących różne szerokości geograficzne (odmienne temperatury i długości dnia) umożliwiła określenie, w jakim stopniu geny i środowisko wpływają na mierzone cechy (zmienność genetyczna i środowiskowa). To zaś pozwoliło stwierdzić, czy i w jakim stopniu badane populacje mają zdolność do modyfikacji opisywanych cech w odpowiedzi na zmiany klimatu. Innymi słowy badacze chcieli stwierdzić, czy ważki mogą np. znacząco wcześniej lub później się kluć albo zwolnić lub przyspieszyć swój wzrost w różnych warunkach środowiskowych.
Sprawdzono również, czy opisywane cechy wzajemnie na siebie oddziałują. Jeśli są silnie powiązane genetycznie, mogą podlegać ewolucji jako całe pakiety, czyli zmiana jednej cechy będzie wymuszała zmianę kolejnej itd. Wówczas mogłoby się okazać, że ocieplenie klimatu wpływające bezpośrednio np. na wcześniejsze klucie będzie pośrednio wywoływało też spowolnienie wzrostu.
Wyniki potwierdziły przypuszczenia naukowców. Populacje centralne wykazywały się najwyższą zmiennością genetyczną poszczególnych cech, czyli największą zdolnością do pojawiania się zmian ewolucyjnych, w porównaniu do tych z północy i południa kontynentu.
Dalsze analizy wzajemnego oddziaływania mierzonych cech wykazały, że ich powiązania genetyczne były bardzo silne u wszystkich badanych populacji. Wydaje się, że taka zależność, zmiana jednej cechy pociągająca ze sobą zmianę kolejnej, może mieć pozytywny wpływ na przeżycie i przekazanie genów następnym generacjom. Np. osobniki klujące się wcześniej w sezonie wykazują wolniejsze tempo wzrostu, co z kolei pozwala osiągnąć dojrzałość płciową we „właściwym” terminie, gdy w środowisku panują optymalne warunki do rozrodu.
Należy jednak zaznaczyć, że kosztem takiego powiązania cech jest brak możliwości ich niezależnej ewolucji. Zatem pojawienia się w przyszłości optymalnych warunków, np. obfitości pokarmu, wcześniej w sezonie, nic nie zmieni. Badane owady i tak nie będą w stanie więcej jeść, szybciej rosnąć i wcześniej się rozmnożyć, ponieważ są genetycznie zaprogramowane na spowolnienie wzrostu jeśli wyklują się z jaj wcześniej.
Szereg badań od lat wykazuje negatywny wpływ zmian środowiskowych na organizmy żywe.
Nowatorstwo naszej pracy polega na tym, iż wykazuje ona, że te same czynniki zewnętrzne, oddziałujące na osobniki tego samego gatunku, mogą mieć zupełnie inne skutki w odległych od siebie populacjach.
podsumowuje dr Śniegula
Stąd też w przyszłości, w celu prognozowania losów dzikich populacji zwierząt w obliczu globalnego ocieplenia, konieczne jest prowadzenie badań w populacjach zajmujących różne miejsca. W niektórych regionach może dochodzić do wymierania całych populacji, podczas gdy w innych obserwowana będzie wręcz ekspansja gatunku.
źródło: naukawpolsce.pl
