Jak to możliwe, że owady żyjące w Arktyce nie zamarzają?
Arktyczny klimat jest niezwykle surowy. Tamtejsze temperatury sprawiają, że wiele gatunków zwierząt ma trudności z przetrwaniem. Pomimo tego jest wiele owadów, nawet komarów, które radzą sobie w tych skrajnych warunkach całkiem dobrze. Właściwie dlaczego nie zamieniają się w bryłki lodu? „Ależ one mogą zamarznąć!”, przekonuje Callaghan, specjalista z Uniwersytetu w Sheffield zajmujący się ekologią Arktyki. Chodzi o to, że owady te wykształciły wiele skutecznych i zróżnicowanych strategii przetrwania w niskich temperaturach. W zasadzie można je podzielić na dwie główne kategorie: „Albo unikają niskich temperatur, albo je tolerują”, wyjaśnia Callaghan. Pierwsza grupa podczas miesięcy zimowych przechodzi w stan spoczynku – okres hibernacji i zahamowania rozwoju zwany diapauzą. Jest to zjawisko charakterystyczne dla początkowych faz rozwoju owadów – jaj i larw, które dzięki diapauzie są lepiej chronione przed zimnem. Są też owady, które w odpowiedzi na niskie temperatury pozbywają się z organizmu wody, aż do utraty prawie całego jej zapasu. Zapobiega to tworzeniu się potencjalnych kryształków lodu w pobliżu ważnych organów – jest to strategia owadów tolerujących niskie temperatury, które w zasadzie zamarzają, ale bez szkody dla swojego organizmu. Kiedy zima się kończy i lód się topi, owady te ponownie „ożywają”. Wiele owadów wytwarza też różne związki, takie jak glicerol, które działają jak środek przeciwzamrożeniowy. Te substancje chemiczne zapobiegają powstawaniu kryształków lodu i pozwalają zimnolubnym owadom na tak zwane przechłodzenie, czyli stan, w którym woda w ich ciele osiąga temperaturę dużo poniżej zera i nie zamarza. Jeden z gatunków chrząszczy potrafi osiągnąć temperaturę przechłodzenia poniżej -50 °C. Lód powstały wewnątrz organizmu może na późniejszym etapie przejść w stan szklisty – bez powodującej uszkodzenia krystalizacji. Jest to proces nazywany witryfikacją (zeszkleniem).
Współpraca badawcza w Arktyce
Callaghan jest twórcą i koordynatorem naukowym finansowanego przez UE projektu INTERACT, w ramach którego tysiąc naukowców otrzymało granty na badania prowadzone w Arktyce. Ta zakrojona na niespotykaną skalę współpraca pozwoliła na stworzenie sieci 89 stacji badawczych rozsianych po całej Arktyce, dzięki czemu naukowcy mogą wspólnie odkrywać nowe fakty na temat zmian środowiskowych i ekologicznych zachodzących na tym obszarze. Jednym z takich ekscytujących arktycznych odkryć był nowy gatunek trzmiela, znaleziony przez zespół kierowany przez belgijskich uczonych, opisany po raz pierwszy w jednym z recenzowanych czasopism naukowych. Na cześć projektu INTERACT nowy gatunek nazwano Bombus interacti. Ważnym aspektem tego projektu było wzajemne uczenie się, między innymi dzięki internetowemu forum, które umożliwiało naukowcom z całej sieci omawianie najróżniejszych spraw, od zasad BHP dotyczących pracy w terenie po minimalizowanie wpływu stacji badawczych na środowisko Arktyki. Zapewne nie zabrakło też wskazówek dotyczących tego, jak przetrwać mroźną arktyczną zimę…
Efekt domina wywołany przez zimujące owady
Niektóre zmiany środowiskowe, które obserwujemy na całym świecie, a na pewno w regionach podbiegunowych, są również widoczne w strategiach przyjmowanych przez zimujące owady. Przykładowo jaja ćmy Epirrita autumnata zimą znajdują się w stanie diapauzy na gałęziach brzozy. Zwykle jaja te obumierają, gdy temperatura zimą spada poniżej -33 °C, co z kolei chroni brzozę przed inwazją gąsienic wiosną i latem. Jednak z uwagi na wzrost zimowych temperatur więcej jaj tej ćmy jest w stanie przetrwać, co oznacza, że gąsienice są groźniejsze dla brzóz, powodując uszkodzenie lub obumarcie większej liczby drzew. W ten sposób napędzany jest cykl, w którym dzięki sprzyjającym warunkom ćmy z tego gatunku mogą się rozmnażać i rozprzestrzeniać. „Jak widać, przetrwanie zimy przez owady może być dobre dla nich, ale niekoniecznie dla innych składników ekosystemu”, podkreśla Callaghan. Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o badaniach Terry’ego Callaghana: Nowy gatunek trzmiela wśród licznych odkryć dokonanych dzięki portalowi badań arktycznych
Słowa kluczowe
INTERACT, owady, zamarzanie, Arktyka, strategie, zimowanie, środowiskowa, zmiana