środa, 19 lipca 2017

Ryba,która może przeżyć w ekstremalnie zatrutych wodach,zabójczych dla innych gatunków

Ryba Fundulus heteroclitus uodporniła się na poziom trujących substancji tysiące razy przekraczający ich dawkę śmiertelną.Wszystko dzięki szybkim zmianom ewolucyjnym ustalili uczeni z University of California w Davis.O ich odkryciu poinformowało czasopismo naukowe"Science".Przeprowadzone przez amerykańskich badaczy sekwencjonowanie DNA(odczytanie kodu genetycznego)pochodzących ze wschodu USA ryb z rodzaju karpieńcokształtnych ujawniło dziesiątki zmian ewolucyjnych.Dzięki nim te drobne rybki mogą przeżyć w ekstremalnie zanieczyszczonych wodach,zabójczych dla nieprzystosowanych osobników tego samego gatunku.Co szczególnie uderzające,ewolucyjna adaptacja dokonała się w ciągu około 50 lat(mniej więcej od tego czasu zanieczyszczenia zaczęły trafiać do zasiedlanych przez nie estuariów,czyli poszerzonych lejkowatych ujść rzek).Odpowiada to kilkudziesięciu pokoleniom ryb.Inne dobrze znane przykłady ewolucji w działaniu to pojawianie się ciemno ubarwionych ciem na terenach,gdzie drzewa pokryte są sadzą czy też rosnącą liczba bakterii opornych na antybiotyki.W większości wypadków genetyczne podłoże takich ewolucyjnych zmian nie zostało poznane(na przykład ciemne ćmy opisano po raz pierwszy około roku 1819,jednak odpowiednią mutację udało się poznać dopiero w tym roku).Dzięki wciąż malejącym kosztom sekwencjonowania DNA amerykańscy biolodzy zsekwencjonowali genomy niemal 400 osobników z gatunku Fundulus heteroclitus.Porównali genomy osobników żyjących w nieskażonym środowisku(cztery różne miejsca)z tymi,które zamieszkiwały obszary bardzo zanieczyszczone.Jak się okazało,w genomach narażonych na zanieczyszczenia ryb pojawiły się dziesiątki adaptacji,dzięki którym mogły tolerować naprawdę wysoki poziom takich zanieczyszczeń jak dioksyny czy polichlorowane bifenyle(PCB).Wiele zmian dotyczy genów zaangażowanych między innymi w funkcjonowanie układu odpornościowego oraz sygnalizację estrogenową ale także radzenie sobie z naturalnymi toksynami(tak zwany szlak AHR).Jeśli szkodliwe substancje włączą działanie tego szlaku we wczesnym stadium rozwoju ryby,powoduje to poważne problemy.Zmodyfikowane geny są jednak odporne na działanie toksyn przy czym u ryb z różnych zanieczyszczonych terenów zmiany genetyczne wyglądają inaczej.Szybką adaptację Fundulus heteroclitus naukowcy tłumaczą dużą zmiennością genetyczną gatunku oraz tym,że są to ryby mające własne terytoria,których nie opuszczają,a co za tym idzie nie krzyżują się z osobnikami z czystszych miejsc.Jednak nie wszystkie zwierzęta adaptują się równie łatwo,jak małe rybki.W szczególności dotyczy to dużych zwierząt,których populacje są mniejsze,zaś ewolucja zbyt wolna,aby nadążyć za wywołanymi przez człowieka gwałtownymi zmianami w środowisku.

Metan zagrożenie dla klimatu,którego wcześniej nie brano pod uwagę

Emisje potężnego gazu cieplarnianego,jakim jest metan,wzrosły w ostatniej dekadzie,stawiając pod znakiem zapytania globalne wysiłki na rzecz przeciwdziałania zmianom klimatycznym.Specjalizujący się w globalnym ociepleniu naukowcy zabili na alarm,ponieważ emisje tego gazu ocieplają klimat Naszej planety 20 razy szybciej od analogicznej ilości dwutlenku węgla.Naukowcy byli zaskoczeni tym wzrostem,który rozpoczął się blisko 10 lat temu,w roku 2007,a nasilił się w latach 2014-2015.Koncentracja metanu w atmosferze tylko w tych dwóch ostatnich latach zwiększyła się o ponad 20 cząstek na milion,osiągając wartość 1830 ppm[z ang.parts per million liczba części na milion].Z kolei poziom emisji CO2 głównego komponentu gazów cieplarnianych powstających wskutek działalności człowieka utrzymuje się na stałym poziomie.Wyniki badania,opublikowanego w akademickim czasopiśmie"Environmental Research Letters"sugerują,iż światowe wysiłki na rzecz walki z globalnym ociepleniem nie uwzględniły zatrważającego tempa wzrostu emisji metanu.Autorzy raportu z 2016 roku,"Global Methane Budget",wyliczyli,że jeśli na początku tego stulecia ten wzrost wynosił około 0,5 ppm rocznie,to w ostatnich dwóch latach emisje zwiększyły się do 10 ppm rocznie.Naukowcy przypuszczają,że głównym źródłem dodatkowego metanu byłoby rolnictwo.Z drugiej strony nie wiedzą tego z całą pewnością,ponieważ emisje tego gazu nie były dotąd monitorowane.Przynajmniej trzecia część metanu pochodziłaby z wydobycia paliw kopalnianych,w tym ze szczelinowania i odwiertów naftowych,a także z kopalni węgla,gdzie metan uwalniany jest jako odpad i najczęściej wypuszczany do atmosfery,ewentualnie spalany,co byłoby dla Ziemi mniej szkodliwe.W przeciwieństwie do dwutlenku węgla,który monitorowany jest na różne sposoby począwszy od lat 50 ubiegłego stulecia,metan jest słabo poznany i prawdopodobnie przedstawia sobą zagrożenie,którego naukowcy wcześniej nie brali pod uwagę.Przykładowo,topnienie w rejonie arktycznej tundry prowadzi do uwolnienia metanu,gdy znajdująca się pod spodem roślinność stopniowo,a niekiedy gwałtownie traci pokrywę lodu.Badacze uznali to zjawisko za potencjalny"punkt krytyczny",ponieważ ocieplenie klimatu Arktyki prowadzi do zwiększonych emisji metanu,co z kolei sprzyja dalszemu ociepleniu,a wszystko to zamienia się w rozpędzony i niekontrolowalny cykl.Chociaż rządy zgromadzone w ubiegłym roku na paryskiej konferencji klimatycznej ustaliły,że należy ograniczyć wzrost średniej temperatury do poniżej 2°C w stosunku do poziomu z czasów przedprzemysłowych,tylko nieliczne państwa strony porozumienia wyjaśniły w szczegółach,jak zamierzają wcielić te intencje w życie.Prezydent-elekt Donald Trump podał w wątpliwość,czy Ameryka pod jego rządami w ogóle będzie się stosować do zaleconych wtedy ograniczeń.Robert Jackson,profesor nauk o Ziemi z Uniwersytetu Stanforda i współautor alarmującego raportu,przestrzegł,iż metan powinien w przyszłości stać się głównym przedmiotem troski w sferze kontrolowania zmian klimatycznych.Stabilizacja emisji dwutlenku węgla,jakiej byliśmy świadkami w ostatnich trzech latach,pozostaje w rażącej sprzeczności z gwałtownym wzrostem ilości metanu zauważył badacz.Inaczej niż w przypadku emisji CO2,za które obwiniamy elektrownie,produkcja metanu jest znacznie bardziej rozproszona.Od krów po mokradła czy pola ryżowe(oraz wiele innych źródeł)cykl metanowy znacznie trudniej opisać.Nie wiemy,dlaczego w ostatnich latach doszło do zmian(w zakresie emisji metanu)dodaje Marielle Saunois,adiunkt na Uniwersytecie Versailles Saint Quentin i kierowniczka badania.Zwłaszcza w ostatnich dwóch latach tempo emisji przyspieszyło.To naprawdę intrygujące.Obok środków mających szybko zredukować emisje metanu pochodzącego z przemysłu paliw kopalnych,rozwijane są i wdrażane technologie ograniczające uwalnianie metanu w rolnictwie.Nowe odmiany ryżu nie wymagają dotychczasowego poziomu nawadniania,nowe pasze redukują emisje pochodzące od krów,opracowano też nowe metody wychwytywania metanu z dużych obór,gdzie prowadzi się przemysłowy chów bydła.Jednak tylko nieliczne z tych rozwiązań stosuje się w tej chwili na szerszą skalę.

Ciche wymieranie na morskim dnie

Trawa morska znika z powierzchni Ziemi równie szybko,co lasy deszczowe,a przecież podwodne łąki są równie ważne dla równowagi ekologicznej Naszej planety.W niewielkiej zatoczce kąpielowej na Hawajach większość urlopowiczów zajmuje się robieniem podwodnych selfie.Mało kto zwraca uwagę na pokaźnego żółwia zielonego,przepływającego kilka metrów obok turystów,pogryzającego trawę morską.Fakt,że zwierzę pozostaje niezauważone,wynika nie tylko z braku spostrzegawczości ludzi,lecz jest też skutkiem mętnej wody.W zatoce tej od dawna żółwie morskie niemal nie występują,ponieważ ich pożywienie właśnie trawa morska w mętnych wodach nie rośnie.Roślina ta potrzebuje bowiem światła do przeprowadzania fotosyntezy,zaś algi i piasek unoszący się w wodzie blokują dopływ promieni słonecznych.Problem ten nie dotyczy wyłącznie Hawajów podwodne łąki,te pastwiska mórz,prawie na całym świecie dołączyły do ekosystemów zagrożonych.Obecnie znamy 72 gatunki traw morskich,rosnących od tropików po rejony subpolarne.Międzynarodowa Unia Ochrony Przyrody zakwalifikowała jedną piątą z nich do kategorii:narażona na wyginięcie,zagrożona albo krytycznie zagrożona wyginięciem.Jak wynika z zestawienia opublikowanego jakiś czas temu przez czasopismo naukowe PNAS,na całym świecie obszar podmorskich łąk kurczy się w tempie 7 proc.rocznie.Oznacza to,że ich wymieranie postępuje w równie dramatycznym tempie co lasów deszczowych i raf koralowych tyle tylko,że trawa morska nie przykuwa równie silnie uwagi opinii publicznej.Do niszczenia łąk przyczynia się przede wszystkich woda z mętnym osadem i nadmiarem substancji odżywczych,przynoszonych przez rzeki do przybrzeżnych obszarów mórz.Tobias Dolch z Instytutu Alfreda Wegenera na wyspie Sylt bada trawy morskie od lat.Cały metabolizm tych roślin funkcjonuje prawidłowo pod warunkiem,że nie mają do czynienia z wysokim nasyceniem substancjami odżywczymi.W przeciwnym razie dochodzi bowiem do zjawisk towarzyszących,takich jak na przykład gatunki oportunistycznych makro glonów tworzące grube warstwy i w efekcie duszące zwyczajnie trawy.Pojawiają się też rośliny i glony wyrastające na liściach trawy morskiej i konkurujące z nią o światło.Halibuty i łososie bałtyckie na liście ryb zagrożonych wyginięciem.W ciągu 40 lat niektóre gatunki ryb i owoców morza mogą wyginąć.Należą do nich m.in.halibut,węgorz,łosoś bałtycki i homar.Aby nie dopuścić do tego,Polacy powinni zmienić swoje nawyki żywieniowe i wykreślić zagrożone gatunki z jadłospisu.WWF Polska,aby pomóc konsumentom w dokonywaniu świadomych zakupów,wydała poradnik pokazujący,które ryby można,a których nie należy kupować.Liczba ryb i owoców morza na całym świecie drastycznie maleje.Według FAO(Organizacji Narodów Zjednoczonych do spraw Wyżywienia i Rolnictwa)aż 90 proc.światowych zasobów ryb jest przełowionych lub poławianych na najwyższym możliwym poziomie.Oznacza to,że niektóre gatunki ryb mogą wkrótce bezpowrotnie zniknąć.Żaden inny ekosystem przybrzeżny nie jest równie rozpowszechniony w skali globalnej,ani w równie globalnej skali zagrożony,ponieważ nasycenie wody składnikami odżywczymi jest problemem występującym na wszystkich wybrzeżach zamieszkanych przez człowieka,tak samo jak niszczenie podwodnych łąk przez wzmacnianie wybrzeża,jego rekultywację,połowy włokiem,hodowle ryb,a wreszcie mechaniczne uszkodzenia powodowane przez śruby statków i kotwice.Często winowajcy nie mają pojęcia,jak ważną rolę odgrywają te skromne rośliny.Krowy czy owce pasą się na trawiastych łąkach,których podwodne odpowiedniki służą za pastwiska dla żółwi morskich i manatów,a także za tarlisko i kryjówkę dla niezliczonych gatunków ryb.Są też habitatem dla skorupiaków i mięczaków.Tropikalne łąki podmorskie chronią ponadto rafy koralowe,ponieważ utrzymują w czystości wodę ubogą w substancje odżywcze.Jakby tego było mało,pełnią rolę przedszkola dla narybku z raf koralowych i innych zwierząt.Także w Morzu Wattowym wiosną i latem trawy są tarliskiem i kryjówką dla licznych ryb Morza Północnego.Stanowią również ważne źródło pożywienia dla milionów ptaków morskich,odpoczywających tu jesienią w drodze na południe,zanim wzbiją się do lotu przez całą Europę.Pochodzące z podmorskich łąk ryby i skorupiaki są pożywieniem dla milionów ludzi.Ponadto,trawy morskie spowalniają zmiany klimatu,ponieważ pochłaniają wielkie ilości dwutlenku węgla,który odprowadzają do morskiego dna poprzez rozgałęziony system korzeni i pędów.Mimo wszystko,zmiany klimatu i związany z nimi wzrost temperatur niszczą te pożyteczne rośliny.Wiele gatunków traw morskich rośnie zaledwie kilka centymetrów rocznie,często poszczególne osobniki są do siebie genetycznie bardzo zbliżone w efekcie jest im niezwykle trudno dopasować się do zmieniających się warunków środowiskowych.Dodatkowo,trawy morskie rosną na płyciznach,gdzie podczas coraz częstszych fal upałów słońce silnie podgrzewa wodę.Jak dowiodła Catherine Collier z James Cook University w australijskim Townsville,wówczas szybko przekroczona zostaje maksymalna tolerowana przez te rośliny temperatura.Co zdumiewające,zakończony niedawno rekordowy okres El Nino,który w niektórych rejonach na całe miesiące podgrzał wodę o nawet cztery stopnie Celsjusza,nie zaszkodził podwodnym łąkom.Podczas gdy przykładowo koralowce z Wielkiej Rafy Koralowej w Australii poważnie ucierpiały,podmorskie łąki wokół Półwyspu Jork w stanie Queensland mają się zaskakująco dobrze.W latach 2015-2016 w niektórych miejscach północnej Wielkiej Rafy Koralowej temperatury osiągnęły wyższe wartości niż w latach poprzednich,jednak tym razem wydaje się nie nieść to skutków dla traw morskich mówi Catherine Collier.Badaczka analizowała dwa stanowiska,gdzie temperatura wód wzrosła szczególnie silnie,ale nie znalazła żadnych oznak stresu temperaturowego u roślin.Także ich ilość nie skurczyła się od października 2015 roku.To oczywiście doskonała wiadomość,także dlatego,że podwodne łąki mogą stanowić znaczące wsparcie w procesie regeneracji raf koralowych,które poważnie ucierpiały.Na horyzoncie majaczy już jednak kolejne zagrożenie mianowicie po zjawisku El Nino,które spowodowało w Australii okres dramatycznej suszy,nastaje na ogół zjawisko przeciwne,noszące nazwę La Nina,przynoszące z kolei fale silnych opadów i powodzi.Collier obawia się,że deszcze wymyją do morza jeszcze więcej zanieczyszczeń i mułu.Przez to jeszcze bardziej obniży się przepuszczalność światła w wodzie mówi a to bardzo zła wiadomość dla traw morskich.W niektórych rejonach świata udało się opanować przenawożenie wód,na przykład w północnej części wspominanego wcześniej Morza Wattowego,stanowiącej obszar badań Tobiasa Dolcha.Powierzchnia występowania traw morskich uległa tam od połowy lat 90 zwiększeniu aż czterokrotnie,osiągając tym samym stan z lat 30 XX wieku.To jeden z największych sukcesów odnotowanych w skali świata.Sytuacja w północnej części Morza Wattowego jest generalnie korzystna.Mamy wiele obszarów leżących z dala od prądów morskich,różnice między przypływem a odpływem są niewielkie,ponadto północne Morze Wattowe ma mało dopływów słodkowodnych.Wszystko to wygląda zgoła inaczej w części południowej i środkowej morza,gdzie trawy morskie niemal już nie występują.Biorąc pod uwagę zmiany klimatu i podnoszący się w ich efekcie światowy poziom mórz,naukowcy tacy jak Dolch proponują wdrożenie bardziej radykalnych środków,mających dać trawom morskim dodatkową szansę.Przykładowo,można by dokonywać namuleń w określonych akwenach,by istniejące jeszcze podmorskie łąki nie zapadały się jeszcze niżej pod lustro wody.Można by też cofać groble,pozwalając wodzie zalać płytkie tereny.Generalnie Tobias Dolch zachowuje ostrożny optymizm jest przekonany,że sytuacja traw morskich wkrótce poprawi się także w południowej i środkowej części Morza Wattowego.Jednak patrząc globalnie nie stać go na tak pozytywne spojrzenie nic nie zapowiada spowolnienia ogólnoświatowego procesu wymierania podmorskich łąk.