Nowa Dekada | serwis krytyczny

Sieć zależności, dzięki której żyjemy:
bioróżnorodność a nasz dobrobyt

Delektując się świeżymi owocami, nie zastanawiamy się, jak trafiły w nasze ręce i co musiało się wydarzyć, żeby w ogóle wyrosły. Niewielu z nas myśli przy jedzeniu o bioróżnorodności czy interakcjach biologicznych. Natomiast czereśnie, brzoskwinie, jabłka, borówki, a także mniej więcej trzy czwarte innych warzyw i owoców uprawianych przez człowieka wymaga zapylania przez owady. Trafiają więc na nasze stoły tylko dzięki nim, zapylaczom – różnym pszczołom, innym błonkówkom, muchówkom, motylom. Zapylacze z kolei mogą funkcjonować tylko jako element złożonej, wielogatunkowej sieci interakcji biologicznych, z udziałem niezliczonych innych organizmów. W ten sposób bioróżnorodności zawdzięczamy znaczną część naszej diety.

W skomercjalizowanym świecie wyobraźnię czytelnika poruszy informacja, że wartość usług zapylania świadczonych przez owady w skali całego świata oszacowano już kilka lat temu na kwotę pomiędzy 235 a 577 miliardów dolarów rocznie. A to tylko jedna z tak zwanych usług ekosystemowych. Inne to między innymi rozkład materii organicznej, udział w obiegu pierwiastków i użyźnianiu gleby, rozsiewanie nasion, kontrola gatunków atakujących rośliny uprawne czy bycie pokarmem dla innych organizmów. Patrząc szerzej, dostrzegamy, jak przyroda zaopatruje nas w pożywienie i surowce, reguluje nasze środowisko oraz tworzy krajobrazy i miejsca odpoczynku. Nasz styl życia i dobrobyt zawdzięczamy rozbudowanym, wielopoziomowym sieciom interakcji biologicznych – szczęśliwie w wielu rejonach świata wciąż jeszcze wystarczająco kompletnym, by kluczowe funkcje ekosystemowe były realizowane.

A dlaczego sieciom? Życie na Ziemi ogólnie można określić jako skomplikowaną sieć połączeń i zależności pomiędzy organizmami oraz otaczającym je środowiskiem. Złożoność i sprawność tych sieci ma zasadnicze znaczenie dla zachowania równowagi w naszym środowisku.

Posłużmy się przykładem: rośliny kwitnące są zapylane nie tylko przez dobrze znane pszczoły miodne zamieszkujące pobliskie pasieki. Różnorodne owady, które zapylają na przykład czereśnie, nie egzystują w próżni! Poza krótkim sezonem kwitnienia owoców czereśni zapylacze odżywiają się pyłkiem i nektarem innych roślin, a często zupełnie innymi pokarmami. Stadia młodociane (larwalne) wielu zapylaczy mają zupełnie odmienną biologię i dietę. Mogą żywić się odłożonym przez matki pyłkiem i nektarem, być pasożytami innych owadów albo rozkładać martwą materię organiczną. Wszystkie owady w każdym stadium rozwoju są atakowane przez wrogów naturalnych – drapieżniki, pasożyty, patogeny – co kształtuje dynamikę ich populacji i przekłada się na skład lokalnych zbiorowisk wielogatunkowych. Jednocześnie owady otrzymują wsparcie ze strony bakterii i grzybów symbiotycznych, które mogą wpływać na ich odżywianie, rozmnażanie i odporność na różne wyzwania środowiskowe. Każdy z gatunków zamieszkujących dany obszar nieco inaczej odnajduje się w wielowymiarowej przestrzeni kształtowanej przez warunki środowiskowe i relacje biologiczne; używając terminologii naukowej – każdy zajmuje nieco odmienną niszę ekologiczną. A jednocześnie funkcje tych gatunków pokrywają się i zazębiają w pewnym stopniu. Dzięki temu, że wiele różnych gatunków zamieszkujących sad i jego okolice zapyla czereśnie, możemy cieszyć się ich owocami, nawet jeśli w danym sezonie niektóre z nich gorzej sobie radzą z warunkami pogodowymi czy presją patogenów. Złożoność i różnorodność takich sieci interakcji biologicznych w zdrowych ekosystemach sprawia, że są one elastyczne i odporne na zaburzenia, a różnorodne zadania – w tym te ważne dla człowieka – zostają zrealizowane przez zespół organizmów o takim czy innym składzie.

Z powyższych spostrzeżeń wyłania się koncept bioróżnorodności, czyli szeroko pojętego zróżnicowania biologicznego w danym miejscu, definiowanego na kilku skorelowanych ze sobą poziomach. Najbardziej intuicyjny dotyczy zróżnicowania gatunkowego – im więcej gatunków występuje na danym obszarze i im mniej któryś z nich dominuje, tym większa bioróżnorodność. Kolejne poziomy dotyczą różnorodności genetycznej w obrębie gatunków, zmienności przestrzennej składu gatunkowego związanej z mozaiką siedlisk oraz różnorodności funkcjonalnej całego zbiorowiska. Bardzo istotnym, a słabo poznanym poziomem jest zróżnicowanie powiązań pomiędzy gatunkami. Ogólnie, w systemach naturalnych bioróżnorodność jest wysoka – w dynamicznej równowadze współwystępuje wiele gatunków ssaków, ptaków, owadów, roślin, grzybów i mikroorganizmów połączonych siecią interakcji. Na przeciwnym biegunie znajdują się środowiska zdegradowane przez człowieka, na przykład pola uprawne regularnie opryskiwane mało wybiórczymi środkami ochrony roślin.

Wracając do naszych czereśni, przykład z ich zapylaczami ilustruje znaczenie bioróżnorodności dla funkcjonowania ekosystemów i dla naszego społeczeństwa. Jako biolog często myślę szerzej o tych relacjach biologicznych. Jednocześnie jako naukowiec, motywowany chęcią zrozumienia otaczającego nas świata, zdaję sobie sprawę, jak niewiele wiadomo o połączeniach, zależnościach i sprzężeniach zwrotnych pomiędzy żyjącymi na Ziemi organizmami a otaczającym je środowiskiem.

Dotyczy to zarówno samych „węzłów” tej sieci relacji biologicznych – czyli gatunków, jak i połączeń między węzłami – związków i zależności pomiędzy nimi. Stopień naszej niewiedzy obrazuje fakt, że około 80% spośród zamieszkujących naszą planetę mniej więcej sześciu milionów gatunków owadów pozostaje nieznanych nauce. Większość z nich żyje w trudniej dostępnych obszarach tropikalnych; jednak nawet w szczególnie starannie przebadanej entomologicznie Szwecji szacuje się, że kilkanaście procent gatunków wciąż pozostaje nieopisanych. W Polsce – bardziej różnorodnej, a jednocześnie słabiej zbadanej – nie wiemy być może o połowie występujących u nas gatunków owadów. Co więcej, dla zdecydowanej większości nawet tych gatunków, które znamy z nazwy, brak podstawowych informacji – nie wiadomo, gdzie dokładnie występują, czym się odżywiają i dla jakich gatunków same stanowią pokarm. Ale szczęśliwie dla nas organizmy te, nie zdając sobie sprawy z braku łacińskiej nazwy i swojej anonimowości, skutecznie realizują własne rozmaite potrzeby i spełniają wyznaczone im przez przyrodę funkcje. Dla funkcjonowania ekosystemów stopień ich poznania oczywiście nie ma znaczenia.

Ale wiedza o danym ekosystemie nie wpływa też na jego odporność na zaburzenia, w tym zmiany, które w dzisiejszym świecie odgrywają najważniejszą rolę – te powodowane przez człowieka. Mimo tego, w przypadku poznanych, nazwanych organizmów dużo łatwiej jest monitorować długoterminowe trendy. Na danych dla takich gatunków opierają się liczne raporty o utracie bioróżnorodności. Wydłużające się listy gatunków w Czerwonych księgach dla różnych obszarów naszej planety obejmują przede wszystkim względnie dobrze poznane kręgowce na różnych poziomach zagrożenia lub zupełnie znikające z powierzchni Ziemi. Obecnie szacuje się, że biomasa dzikich ssaków spadła o około 85% od czasów przedhistorycznych. Stopień zdominowania naszej planety przez człowieka obrazuje też fakt, że łączna biomasa wszystkich żyjących dzikich ssaków razem wziętych – od wielorybów i bizonów po nietoperze i ryjówki – jest mniej więcej ośmiokrotnie niższa od biomasy ludzi i około trzynastokrotnie niższa od biomasy ssaków hodowlanych (bydła, owiec, trzody chlewnej).

Jednak negatywne zmiany w co najmniej tym samym stopniu dotykają słabiej poznanych albo zupełnie nieznanych gatunków, w tym owadów. Dowodem na spadki ich liczebności może być porównanie ilości owadów roztrzaskanych na przedniej szybie jadącego latem samochodu, czy ściągających nocą do światła na werandzie, pomiędzy współczesnością a wspomnieniami z dzieciństwa. Coraz więcej jest też dużo twardszych danych naukowych wskazujących na jednoznacznie negatywne trendy zmian biomasy i różnorodności gatunkowej owadów. W wielu rejonach świata, włącznie z obszarami objętymi ochroną, ocenia się, że liczebność owadów spadła około dziesięciokrotnie w ciągu ostatnich dekad. Odpowiada za to kombinacja czynników; w niedawnej pracy przeglądowej określono je jako Death by a thousand cuts – śmierć przez tysiąc cięć. Do najważniejszych należą niszczenie i degradacja naturalnych siedlisk, skażenie środowiska (przede wszystkim środkami ochrony roślin stosowanymi w rolnictwie), rozprzestrzenianie się gatunków inwazyjnych i w coraz większym stopniu postępujące zmiany klimatyczne – a zwłaszcza wzrost częstości i intensywności ekstremalnych zjawisk pogodowych takich jak susze, upały, powodzie. Źródłem tych czynników napędzających zmiany w środowisku są oczywiście ludzie. Są one pochodną krótkowzrocznej polityki rolnej, braku dbałości o środowisko naturalne, rozwoju przemysłu niewspieranego troską o negatywne jego skutki. Ludzkości zabrakło wyobraźni, dobrej woli, a przede wszystkim wiedzy – lub wszystkiego razem?

Jak takie zmiany wpływają na funkcje ekosystemów? Wypadnięcie jednego czy kilku gatunków dzikich pszczół czy muchówek ze złożonej, zdrowej sieci troficznej nie powinno mieć większych konsekwencji. W naturalnych systemach jest znaczna redundancja – wiele gatunków konkuruje o te same zasoby lub przestrzeń, a miejsce zwolnione przez jeden z nich zostanie szybko zajęte przez inne. Natomiast kolejne takie straty stają się coraz bardziej dotkliwe. Szczególnie obrazowe jest zestawienie zaproponowane ponad cztery dekady temu przez Paula Ehrlicha, utraty gatunków w ekosystemie do wypadania śrub lub nitów z lecącego samolotu. Przy utracie pierwszych ryzyko jest niezauważalne – pozostałe wiązania w sposób pewny utrzymują całość. Natomiast z każdą kolejną traconą śrubą, lub kolejnym gatunkiem, system traci na stabilności, zwiększając ryzyko i – o ile nie zatrzymamy negatywnych zmian – przybliżając nieuchronną katastrofę. Jak pilot lecącego samolotu o utracie śrub może przekonać się w najbardziej tragiczny sposób, tak społeczeństwa w kolejnych rejonach świata przybliżają się do kryzysu, z którego bardzo trudno będzie się wydobyć.

Wydawałoby się, że jesteśmy w lepszej sytuacji od pilota samolotu, bo docierają do nas sygnały o „gubionych śrubach” – ginących gatunkach, których lista stale się wydłuża. Odczuwamy też zmiany klimatyczne – rekordowe temperatury, najniższe stany rzek w historii pomiarów… Jednocześnie naukowcy wskazują konkretne sposoby przeciwdziałania negatywnym zmianom, z których część nie tylko nie generuje kosztów, ale pozwala wprost zaoszczędzić środki.Przykładowo, zatrzymanie regulacji rzek, osuszania mokradeł i deficytowej wycinki lasów na terenach górskich pozwoliłoby lepiej zatrzymywać wody opadowe i ograniczyć skutki zarówno susz, jak i gwałtownych opadów. Znaczna część polskiego społeczeństwa opowiada się za ochroną przyrody oraz środowiska i chętnie widziałaby takie zmiany. Jednocześnie wpływowe osoby i organizacje działają jako hamulcowi zmian, a dla podejmujących decyzje polityków rzadko są to priorytetowe sprawy… W efekcie działania podejmowane w celu przeciwdziałania tym zjawiskom i ochronie ekosystemów są nieadekwatnie mizerne w stosunku do potrzeb, więc pomimo ostrzeżeń jako społeczeństwo zmierzamy pewnym krokiem ku katastrofie.

W przypadku naturalnych, wielogatunkowych zbiorowisk świadczących ważne usługi ekosystemowe „katastrofą” jest wstrzymanie tych usług. Przykładowo, ograniczenie efektywności zapylania drzew owocowych w sadzie skutkuje znacznym spadkiem produkcji. Nie jest to przykład hipotetyczny. W niektórych regionach Chin nadmierne użycie pestycydów i degradacja siedlisk przetrzebiły zapylacze, co przełożyło się na znaczny spadek plonów jabłek, gruszek i czereśni. Próby ręcznego zapylania okazały się mało wydajne i kosztowne; w połączeniu z innymi czynnikami doprowadziło to do znaczących zmian w strukturze upraw. W dobie szybkiego rozwoju technologii pojawiają się pomysły zastąpienia owadów miniaturowymi dronami – „robopszczołami”, ale takie rozwiązania pozostają kosztownymi półśrodkami, bardziej leczeniem ciężko chorego pacjenta niż zapobieganiem chorobie. Rozwój technologiczny nie jest w stanie w znaczącym stopniu skompensować skutków zaniku bioróżnorodności.

Sama kontestacja degradacji środowiska niewiele zmienia. Potrzebne są działania, które ograniczą niekorzystne zmiany klimatyczne, skażenie środowiska, niszczenie siedlisk i zanik bioróżnorodności. Powinni podejmować je wszyscy, którzy mają świadomość swojej sprawczości i choć podstawową wiedzę, by ocenić konsekwencje własnych decyzji. Na poziomie międzynarodowym oznacza to odchodzenie od paliw kopalnych i wspieranie niskoemisyjnych technologii, w rolnictwie – ograniczanie pestycydów tam, gdzie wyrządzają więcej szkód niż pożytku, a lokalnie – odważniejsze decyzje w sprawie ochrony rzek, mokradeł, lasów i terenów półnaturalnych.

Równolegle potrzebujemy powszechnej edukacji ekologicznej – nie tylko kolejnej porcji faktów do zapamiętania, ale rozumienia powiązań. W szkolnej edukacji biologicznej poznajemy długie listy gatunków i procesów, ale rzadko miewamy okazję docenić lokalną bioróżnorodność czy złożoność wzajemnych relacji tych gatunków (a i tak po latach zazwyczaj niewiele z tego zostaje w pamięci). Nie wiemy – i często nie jesteśmy w stanie sobie wyobrazić – że w potocznych określeniach takich jak „pszczoły” mieszczą się setki gatunków, czasem różniących się od siebie zaledwie szczegółami wyglądu, ale ogromnie funkcjonowaniem w ekosystemie. Edukacja jest niezbędna do zrozumienia skutków naszej działalności, żeby decyzje podejmowane przez świadome społeczeństwo miały w podtekście przekonanie o zasadności, słuszności, a czasem konieczności rezygnacji z części wygód. Rezygnacja z jednorazowego plastiku, niewypalanie traw, inwestowanie w odnawialne źródła energii, zostawianie miejsca dla dzikich roślin i owadów w otoczeniu domu – to drobiazgi, które w skali pojedynczego człowieka wydają się symboliczne, ale w skali milionów osób mają duże znaczenie.

Świadomość, że życie na Ziemi jest siecią połączeń i zależności pomiędzy organizmami oraz otaczającym je środowiskiem, powinna determinować nasze działania. Sprawność tych powiązań ma zasadnicze znaczenie dla zachowania równowagi w środowisku człowieka i dla naszego dobrostanu. Szczęśliwie, zaburzenia bioróżnorodności nie zawsze są nieodwracalne – choć wiele elementów utraciliśmy bezpowrotnie, to mechanizmy adaptacyjne przyrody potrafią czasem skompensować zmiany, o ile nie były zbyt głębokie i jeśli rolę zanikającego elementu może przejąć inny organizm. Bioróżnorodność jest więc rodzajem ubezpieczenia na wypadek zaburzeń w środowisku. Im bardziej zubożone jest środowisko, tym mniej ma możliwości adaptacji i tym szybciej drobne zakłócenia mogą przerodzić się w poważny kryzys. Troska o różnorodność biologiczną nie jest luksusem bogatych społeczeństw, ale warunkiem utrzymania jakości życia na Ziemi.

Każdy owoc, po który sięgamy, jest materialnym efektem pracy wielu gatunków – znanych i nienazwanych, widocznych i ukrytych w glebie czy w tkankach roślin. Żyjemy dzięki temu, że ta sieć wciąż jeszcze działa. Od tego, czy potraktujemy ją poważnie, zależy to, czy przyszłe pokolenia będą znały smak świeżych owoców jedynie z historii i opowieści, czy także z własnych sadów, ogrodów i targowisk.

Piotr Łukasik
| adiunkt na Wydziale Biologii Uniwersytetu Jagiellońskiego. Jest absolwentem Uniwersytetu Jagiellońskiego i Uniwersytetu w Oksfordzie, a także uczestnikiem długoterminowych staży badawczych w Stanach Zjednoczonych, Japonii i Szwecji, obecnie współkieruje na Wydziale Biologii UJ Zespołem Ewolucji Symbioz. Bada różnorodność owadów oraz ich złożone interakcje biologiczne, zwłaszcza relacje z mikroorganizmami. Łącząc prace terenowe (prowadzone m.in. na Grenlandii i Madagaskarze) z zaawansowanymi metodami sekwencjonowania i analizy danych, stara się zrozumieć, w jaki sposób powiązania między organizmami kształtują bioróżnorodność owadów oraz ich zdolność adaptacji do wyzwań środowiskowych, w tym do gwałtownych zmian epoki antropocenu |