Na całym świecie obserwuje się dynamiczny wzrost i rozwój obszarów miejskich. Zjawisko urbanizacji niesie ze sobą szereg wyzwań dla dzikich organizmów. Przyczynia się do utraty bioróżnorodności m.in. poprzez niszczenie i fragmentację siedlisk, zwiększenie ryzyka wprowadzenia wielu inwazyjnych gatunków obcych, stanowiących zagrożenie dla organizmów rodzimych, zmiany termiki i powstawania miejskiej wyspy ciepła. Małe zbiorniki wodne, takie jak wiejskie i miejskie stawy, stanowią niejednokrotnie rezerwuar bioróżnorodności w obszarze poddanym presji człowieka. Niestety bardzo często ich wartość jest niedoceniana. Z kolei badania nad zmianami w bioróżnorodności najczęściej mają charakter lokalny bądź skoncentrowane są na pojedynczych gatunkach, co nie pozwala wyciągać wniosków na szerszą skalę. W obliczu kryzysu klimatyczno-ekologicznego zrozumienie mechanizmów utraty różnorodności biologicznej stawów w szerszej skali geograficznej i zróżnicowanego zagospodarowania przestrzeni jest kluczowe dla efektywnego zarządzania potencjałem tych siedlisk.
dr hab. inż. Szymon Śniegula, prof. IOP PAN, fot. Michał Łepecki
W projekcie ECOPOND zbieramy informacje o bioróżnorodności stawów w pięciu regionach Europy, uwzględniając różne stopnie zurbanizowania obszaru, na którym się znajdują. Uzyskujemy szeroki obraz kondycji i zmian bioróżnorodności tych zbiorników oraz sprawdzamy ewentualne niepokojące trendy. Wykorzystując nowoczesne techniki analiz, zidentyfikowaliśmy różnorodność gatunkową z użyciem środowiskowego DNA i RNA (eDNA, eRNA) w wodzie. Dotychczas wykazaliśmy, że metoda eRNA jest bardziej efektywna dla glonów, a eDNA dla grzybów. Dowiedliśmy, że region geograficzny i termin zbierania próbek wpływają na wyniki. Dalej, pokazaliśmy, że wraz ze wzrostem szerokości geograficznej maleje bioróżnorodność gatunkowa, zwłaszcza gdy porównywane są próby eDNA zebrane w pierwszej połowy sezonu wegetacyjnego (wiosna). Te wyniki są bardzo istotne dla planowania skutecznego biomonitoringu stawów, śledzenia biogeografii gatunków oraz kondycji organizmów słodkowodnych.
Szkody ekologiczne wyrządzane przez obce gatunki inwazyjne mogą być ogromne i prowadzić nawet do eliminacji rodzimych gatunków. Przykładem jest pasożytniczy grzyb Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), pochodzący z Afryki lub Azji, który może mieć katastrofalny wpływ na chronione płazy. Przy użyciu eDNA w próbkach wody oraz wymazów pobieranych ze skóry traszek i ropuch dowiedliśmy, że patogenny Bd obecny jest już na północnych obszarach Europy i atakuje płazy na obszarach o różnym stopniu urbanizacji. Wykazaliśmy, że obecność Bd nie spowodowała spadku liczebności traszek, co może oznaczać, że grzyb pojawił się tam niedawno, bądź zachodzi ewolucja odporności traszek na zakażenia. Ponadto u obu gatunków płazów badamy wpływ obecności Bd na skład mikrobiomu skórnego, istotnego dla zdrowia i kondycji zwierzęcia, zarówno w miejskich, jak i pozamiejskich stawach. Te wyniki podkreślają znaczenie zastosowanych metod jako narzędzi do wczesnego wykrywania inwazyjnych patogenów oraz ich wpływu na stan zdrowia płazów w Europie.
W dalszych badaniach norweskiej herpetofauny wykryliśmy groźne infekcje herpeswirusem RaHV3, mogące objawiać się ciężkimi zmianami skórnymi. Zanotowaliśmy, że wirusy zarażają już żaby na etapie larwalnym. Ponieważ RaHV3 został odkryty dopiero w 2021 roku, nie ma danych dotyczących śmiertelności w dzikich populacjach, ale mamy powody, by sądzić, że zakażenie niesie ze sobą istotne koszty dla zdrowia i kondycji płazów.
dr hab. inż. Szymon Śniegula, prof. IOP PAN, fot. Michał Łepecki
Powyższe zagrożenia mogą być szczególnie istotne dla ropuch i traszek, gdyż nie wykazaliśmy zróżnicowania genetycznego pomiędzy miejskimi i pozamiejskimi stawami, co sugeruje dużą migrację między populacjami (przepływ genów). Może to sprzyjać rozprzestrzenianiu się patogenów i skutkować obniżeniem kondycji i liczebności płazów nie tylko lokalnie, ale w większej skali.
Zagrożenia związane z urbanizacją dotykają także ważki tężnicy wytwornej, owada regulującego m.in. liczebność populacji komarów. W naszych badaniach wykazaliśmy wpływ obecności inwazyjnego raka pręgowatego, w połączeniu z podwyższoną temperaturą, na larwy tężnicy. Ważka ta reaguje zmianą m.in. tempa wzrostu oraz rozmiarów ciała (cechy powiązane z sukcesem rozrodczym) odmiennie w populacjach miejskich i pozamiejskich. Wykazaliśmy również, że północne i południowe ważki różnią się znacznie ekspresją genów badanych cech. To oznacza istotny wpływ urbanizacji oraz pochodzenia geograficznego na strategie przetrwania organizmów.
Podsumowując, nasze badania wskazują na znaczący wpływ urbanizacji na różne aspekty bioróżnorodności, zarówno na poziomie lokalnym, jak i kontynentalnym. Wpływ obcych gatunków, patogenów oraz zmian środowiskowych na zdrowie i liczebność rodzimych organizmów słodkowodnych wymaga ciągłego monitorowania i opracowywania skutecznych strategii ochrony. Nasze wyniki dostarczają wgląd w mechanizmy zachodzące w przyrodzie, co stanowi fundament dla dalszych działań w zakresie zachowania różnorodności biologicznej w ekosystemach miejskich.
Pełny tytuł finansowanego projektu: Ekologia zbiorników słodkowodnych w kontekście wpływu działalności człowieka i regionu geograficznego - DNA środowiskowe i nie tylko
