Biologia

Autor: Anna Leszkowska

Opublikowano: 26 maj 2019

Odsłon: 1447

Na Wydziale Biologii i Ochrony Środowiska Uniwersytetu Śląskiego prowadzone są badania wpływu środowiska miejskiego na kondycję pszczół.

W sierpniu 2017 roku na dachu Wydziału Prawa i Administracji, gdzie panują raczej trudne warunki środowiskowe, postawiono sześć uli. Pomysłodawcami utworzenia pasieki byli doktorant mgr Łukasz Nicewicz oraz dr Agata Bednarek z Wydziału Biologii i Ochrony Środowiska UŚ, opiekę nad całym przedsięwzięciem sprawują prof. UŚ Mirosław Nakonieczny, kierownik Katedry Fizjologii Zwierząt i Ekotoksykologii UŚ, oraz dr hab. Alina Kafel z tejże katedry.

Do badań użyto wyselekcjonowanej odmiany owadów, które miały gromadzić pyłek z miododajnych roślin występujących na pobliskich terenach. Na potrzeby eksperymentu w tym samym czasie powstała druga, tradycyjna pasieka w przestrzeni wiejskiej oddalonej około 100 km od Katowic. Naukowcy obserwują funkcjonowanie obu rojów, aby porównać, jak radzą sobie w środowisku miejskim i wiejskim.

Już wiedzą, że miejskie rodziny osiągają zdecydowanie większe liczebności oraz że w poprzednim roku wyprodukowały dwa razy więcej miodu – mimo, że w mieście istnieje ograniczona baza pokarmowa. Dbałość o tereny zielone sprawia jednak, że pomimo niewielkich powierzchni zielonych w mieście cały czas coś kwitnie. Na przykład Muzeum Śląskie programowo nasadza rośliny miododajne, więc owady miały duży dostęp do pożywienia.

– Kiedy porównywaliśmy ilość zgromadzonego pyłku i nektaru w katowickich ulach do tego, który zebrały ich siostry w pasiece tradycyjnej, okazało się, że pszczoły miejskie potrafiły pozyskać prawie dwukrotnie więcej pożywienia, a co za tym idzie, wyprodukować także więcej miodu. To było zaskakujące odkrycie – mówi Łukasz Nicewicz. W tym sensie wiejskie pola rzepaku i gryki przegrały z niepozorną wydawałoby się przestrzenią w centrum Katowic.
– Wczesną wiosną można się więc było zachwycać miodem z wierzb rosnących nad Rawą. Potem pszczoły produkowały miód z lipy z okolicznych parków z domieszką kocimiętki z terenów Muzeum Śląskiego. Akurat ten miód lipowy miał bardzo interesujący, lekko ziołowy posmak. Na koniec nieliczni mogli spróbować jeszcze miodu spadziowego – wyjaśnia doktorant.

W związku z tym, że pasieka zlokalizowana jest w środowisku miejskim, zarówno miód, jak i pyłek pszczeli zostały przebadane pod kątem obecności ołowiu, kadmu, a także cynku i miedzi. W planach są także oznaczenia wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA). Dotychczasowe wyniki wykazują, że miód z uniwersyteckich uli nie różni się pod względem czystości od produktu z pasieki tradycyjnej.

Naukowcy zwracają uwagę na inne ważne aspekty, które mają wpływ na funkcjonowanie pszczół i pokazują, jakim wyzwaniem dla owadów może okazać się miejska przestrzeń. Analizy z wykorzystaniem biomarkerów stresu pokazały m.in., że na uniwersyteckie pszczoły działa więcej czynników stresogennych niż na owady żyjące w pasiece kontrolnej. Oznacza to, że w organizmach pszczół żyjących w kampusie UŚ wytwarzanych jest więcej mechanizmów obronnych przed uszkodzeniami DNA wynikającymi na przykład z obecności jonów metali ciężkich w środowisku.

– W tym przypadku mamy do czynienia ze zjawiskiem kompensacji. Z jednej strony można mówić o występującym w mieście zjawisku multistresu, na który składa się wiele czynników stresogennych, działających jednak na niskim poziomie. O ile każdy z nich, rozpatrywany oddzielnie, nie ma istotnego wpływu na funkcjonowanie żywego organizmu, o tyle skumulowane i działające w dłuższym czasie (przez całe życie pszczoły) oddziałują już w sposób znaczący. Z drugiej strony – są takie aspekty, które wynagradzają ów miejski stres – wyjaśnia prof. Mirosław Nakonieczny.
Takimi czynnikami rekompensującymi mogą być: większa dostępność pokarmu oraz mniejsza liczba wyspecjalizowanych drapieżców polujących na pszczoły.

Celem kolejnych badań było sprawdzenie, które osobniki lepiej radzą sobie z odnajdowaniem pokarmu. W tym przypadku okazało się, że przodują owady żyjące w tradycyjnej pasiece. Naukowcy tłumaczą ten wynik trudniejszym i okresowym dostępem do roślin miododajnych na wsi, w wyniku czego tamtejsze pszczoły muszą być bardziej wrażliwe na poszukiwania. Sprawdzali również umiejętność orientowania się w przestrzeni i zapamiętywania drogi do ula i w tym przypadku bieglejsze okazały się pszczoły żyjące w mieście.

W najbliższym czasie prowadzone będą m.in. badania, których celem jest sprawdzenie, czy czynniki stresogenne nasilają się w określonych miesiącach. Wyniki pozwolą jeszcze lepiej zaplanować opiekę nad uniwersytecką pasieką. W przyszłości naukowcy chcą także dzielić się wiedzą i doświadczeniem z innymi osobami zajmującymi się miejskimi pasiekami lub chcącymi je założyć.
Małgorzata Kłoskowicz

Więcej - https://www.us.edu.pl/slodko-gorzkie-zycie-miejskiej-pszczoly

 

Autor: Anna Leszkowska

Opublikowano: 27 listopad 2022

Odsłon: 658

Paleolimnologia odkrywa przeszłość

Pamięci Sarah Crump, dla której badanie osadów jeziornych było pasją i sposobem na życie, nie tylko pracą.

Przez wieki na dnie zbiorników wodnych (np. jezior) gromadzi się materiał, który był świadkiem wielu historycznych przemian. W takich osadach odkładają się również szczątki mikroorganizmów, roślin i zwierząt. Badania osadów jeziornych (paleolimnologia) oraz zawartego w nich antycznego DNA potrafią sięgać kilkaset tysięcy lat wstecz, odkrywając niezwykłą historię zmian klimatu i środowiska.

Skarby z dna jezior

Na początek wypadałoby przedstawić bohatera artykułu. Osady jeziorne składają się głównie z materiału klastycznego (inaczej nazywanego osadem okruchowym, powstałym z nagromadzonych różnej wielkości okruchów minerałów i skał, które wcześniej uległy erozji, tj. osadów gliny, mułu i piasku), szczątków organicznych, osadów chemicznych lub ich kombinacji. Różnorodność i obfitość każdego z nich zależy od lokalnego charakteru miejsca, klimatu i względnego wieku jeziora. I tak oto osady jeziorne w akwenie poglacjalnym będą charakteryzować się akumulacją najpierw osadów gruboziarnistych, potem drobniejszych osadów chemicznych, a następnie coraz większymi ilościami materiału biologicznego, w tym torfów i turzyc.

Najcenniejszych informacji dostarczają osady warstwowe (tzw. laminowane), które umożliwiają precyzyjne określenie nie tylko zmian, które zaszły w środowisku w przeszłości, ale również ustalenie ich chronologii. Co ciekawe, mimo wielu badań, nadal nie udało się ustalić jakie warunki prowadzą do powstawania i przetrwania laminacji. Niewątpliwie głównymi podejrzanymi są warunki klimatyczne i limnologiczne (czyli bilans wodny jezior, zasilanie i dynamika wód jeziornych, termika wody oraz wpływ zlewni – całości obszaru, z którego wody spływają do jednego punktu - jeziora).

Rdzeń osadu szyfruje obszerną dokumentację historii jezior: zmarszczki spowodowane działaniem prądu lub fal, warstwy węglowe, warstwy z różnych okresów zawierające gatunki skamieniałości z zimnych i ciepłych wód oraz pyłki i ślady chemikaliów pochodzenia ludzkiego. Tym samym badając osady jeziorne można poznać historię jeziora i jego basenu oraz klimatu panującego w regionie na przestrzeni wieków. Punktami odniesienia w datowaniu poszczególnych warstw są dobrze znane wydarzenia historyczne: wielkie erupcje wulkanów, stężenia pyłków charakterystyczne dla wycinki lasów północnoamerykańskich przez wczesnych osadników, pierwsze szerokie wykorzystanie niektórych metali ciężkich przez przemysł czy wybuchy bomb atomowych.

Śledząc zmiany klimatu

Klimat się zmienia i jego fluktuacje znacząco wpływają na światową bioróżnorodność, szczególnie w przypadku Arktyki. Arktyczne lato staje się coraz dłuższe, a ocieplenie prowadzi do pojawiania się w tym regionie nowych gatunków roślin. Jednak czy na pewno nowych? Nie ma zbyt wielu danych paleoklimatycznych pokazujących jak roślinność reagowała na zmiany klimatu w ciągu ostatnich kilkuset tysięcy lat.

Obecne zmiany temperaturowe okazują się być porównywalne z sytuacją panującą podczas ostatniego interglacjału (ang. Last Interglacial, LIG), trwającego przez około 13 tysięcy lat (od 129 do 116 tysięcy lat temu). Niestety, zapisy lądowe na wyższych szerokościach geograficznych z tego okresu są rzadkie i niewiele wiadomo o wzorcach rozmieszczenia roślinności LIG. W tym celu można wykonać analizy palinologiczne (w oparciu o badania pyłków), jednak pyłek jest lekki i z łatwością przenosi się na duże odległości, co może zaburzać prawidłowy wzorzec wegetacji. I tu z pomocą ruszają analizy antycznego DNA z osadów jeziornych. A dokładniej antycznego środowiskowego DNA, który można wyizolować bezpośrednio z próbek bardzo starych osadów (sedaDNA).

Jednej z takich rekonstrukcji zbiorowisk roślinnych dla dwóch różnych czasowo okresów (LIG oraz interglacjału współczesnego, w którym dziś żyjemy) dokonano na wyspie Baffina w Kanadzie. Wyniki ujawniły, że w najcieplejszym okresie LIG doszło do przesunięcia zasięgu brzozy karłowatej (drzewiastego krzewu, którego zasięg geograficzny obejmuje tereny w strefie klimatu arktycznego i umiarkowanego chłodnego na półkuli północnej) o około 400 km na północ! Co więcej, dziś gatunek ten także rozszerza swój zasięg, przesuwając się wciąż bliżej i bliżej Arktyki. Badania jednoznacznie potwierdzają trend, w którym w odpowiedzi na ocieplanie klimatu, zarówno kiedyś, jak i dziś, Arktyka zaczyna się zielenić.

Sekretne życie lodowców

Lodowce nieubłaganie cofają się i zmniejszają swój zasięg. Następujące po sobie w trakcie ostatniego zlodowacenia glacjały (okresy zimne) i interglacjały (okresy ciepłe) skutkowały naprzemiennym cofaniem się i narastaniem czapy lodowca w głąb lądu. Pozostałością tych wędrówek jest krajobraz polodowcowy, który możemy obserwować w wielu miejscach na półkuli północnej, w Polsce na przykład na Suwalszczyźnie. Każda kolejna wędrówka wymazuje jednak krajobraz po poprzedniej, tak jakby każdy kolejny glacjał kasował informacje pozostawione przez poprzedników. Dlatego właśnie brakuje dowodów jak w rzeczywistości kształtowały się środowisko i dynamika lodowców względem kolejnych zmian klimatu. Ku zaskoczeniu naukowców, nie wszystko przepadło!

Analizy osadów jeziornych z jezior Delta i Surprise, położonych wysoko w górach, w pobliżu lodowca Teton uchyliły rąbka tajemnicy. Lodowiec Teton to lodowiec górski położony w stanie Wyoming w Stanach Zjednoczonych. W 1971 roku lodowiec miał około 1067 metrów długości i 336 metrów szerokości, ale do 2006 stracił około 14-20% powierzchni, zmniejszając się z 64 do 53 akrów. Jezioro Delta przechwytuje topniejącą i spływającą wodę z samego lodowca, gromadząc informacje z aktywności lądolodu w czasie. Położone nieopodal jezioro Surprise, zasilane przez topniejący w górach śnieg, okazało się świetnym indykatorem lokalnych różnic klimatycznych.

Badania wykazały, że lodowiec Teton jest starszy niż dotychczas sądzono i powstał nie tysiąc lat temu, ale znacznie wcześniej. Co więcej, okazało się, że zmiany w zimowych opadach śniegu miały znaczący wpływ na zachowanie się lodowca, co pozwala sądzić, że współczesne zmiany w grubości i czasie zalegania pokrywy śnieżnej wysoko w górach, wynikające z ocieplenia klimatu, bezpośrednio dotkną wszystkich lodowców wysokogórskich na Ziemi, skutkując pogorszeniem ich kondycji i ich kurczeniem.

Gra warta świeczki

Jeziora i lodowce wysokogórskie znajdują się w pięknych przyrodniczo terenach, ale oznacza to również ciężką pracę badaczy. Naukowcy muszą dostać się do nich pieszo, niosąc łodzie i sprzęt do pobierania rdzeni! W drodze powrotnej dodatkowym obciążeniem są ciężkie próbki rdzeni wypełnione błotem (osadem jeziornym).
Osady jeziorne są fantastycznym źródłem wiedzy paleoklimatycznej. Jeszcze do niedawna wiedza o ekologii roślin z okresu czwartorzędu, (który trwa od ponad 2,5 miliona lat i jest dzielony na plejstocen i holocen), opierała się na identyfikacji morfologicznej makro- i mikroskamieniałości ujawnionych w osadach. Dziś w badaniach paleolimnologicznych wykorzystuje się najnowocześniejsze techniki biologii molekularnej, analizując bardzo pofragmentowany, ale niezwykle bogaty i szczegółowy sedaDNA. Pozwala to na „wyciągnięcie” z dna zbiorników jeszcze więcej informacji, o czym do niedawna naukowcy mogli jedynie pomarzyć.
Joanna Stojak
Instytut Genetyki i Biotechnologii Zwierząt PAN w Jastrzębcu