Kręgowce i zmiana klimatu – wyścig niemożliwy do wygrania

Jak czytamy w wydanej ostatnio drugiej części Szóstego raportu IPCC, wzrost średniej temperatury powierzchni Ziemi oraz związane z nim ekstrema pogodowe, niedobory wody i inne czynniki już dziś stanowią poważne zagrożenie dla bioróżnorodności. O tym, jak zmiana klimatu wpływa na zwierzęta – a konkretnie kręgowce – pisze dla nas prof. Piotr Skubała.

Zwierzęta są zdecydowanie bardziej mobilne niż rośliny (o których pisałem w moim poprzednim artykule), dzięki czemu łatwiej im unikać niekorzystnych warunków klimatycznych. Mimo to, wpływ globalnego ocieplenia na ich los jest również ogromny. To właśnie zmiany klimatu stają się wiodącym czynnikiem decydującym o współczesnej egzystencji, a także przyszłości większości gatunków zwierząt na Ziemi. Jeszcze w 2016 r. Maxwell i współautorzy sytuowali je na siódmym miejscu wśród głównych przyczyn współczesnego wymierania, jednak już w 2019 r. Międzyrządowa Platforma ds. Różnorodności Biologicznej i Usług Ekosystemowych (IPBES) umieściła je na trzecim miejscu wśród kluczowych czynników doprowadzających do wymierania. Wygranych w świecie zwierząt wobec rosnącej globalnej temperatury będzie niestety niewiele.

Niedźwiedź polarny – pierwszy gatunek uznany za zagrożony wskutek ocieplenia klimatu

Gdy zastanawiamy się nad gatunkami zwierząt najbardziej narażonymi na zmiany klimatu, jako pierwszy przychodzi nam na myśl niedźwiedź polarny (Ursus maritimus). I rzeczywiście dostąpił on wątpliwego zaszczytu zostania pierwszym gatunkiem uznanym za zagrożony wskutek ocieplenia klimatu. W „Czerwonej księdze gatunków zagrożonych” z 2015 roku niedźwiedzie polarne zostały zaklasyfikowane jako gatunek narażony. Oznacza to, że istnieje poważne ryzyko ich rychłego zniknięcia z powierzchni Ziemi. 

Podstawowym środowiskiem życia niedźwiedzi polarnych jest lód unoszący się na powierzchni oceanu. Potrzebują go zimą, jak i wiosną, by polować na foki. To właśnie ten pokarm dostarcza im niezbędną ilość tłuszczów i innych składników odżywczych, niezbędnych w surowym arktycznym środowisku. Na ofiary czyhają na lodzie, wypatrując ich przy otworach, gdzie foki zaczerpują powietrze do nurkowania.

Gdy lód zaczyna pojawiać się później i cofać wcześniej, sezon polowań skraca się i zwierzęta muszą dłużej obejść się bez jedzenia. Topnienie lodu w Arktyce sprawia, że foki mają coraz mniejszy udział w ich diecie. Wpływa to na zdrowie niedźwiedzi, waga ich ciała obniża się (Obbard i in., 2016). Badania potwierdzają, że proces przyspieszonego topnienia lodów na wiosnę i spowolnionego przyrostu w okresie zimowym obejmuje rejony zamieszkiwane przez wszystkie dziewiętnaście populacji niedźwiedzi polarnych. Lód morski okazuje się być tak naprawdę platformą do życia dla niedźwiedzi (Stern i Laidre, 2016). Niestety temperatury w Arktyce rosną co najmniej dwukrotnie szybciej niż globalna średnia. Ostatnie dziesięciolecia w tym regionie były najcieplejsze od 2000 lat.

Niedźwiedź polarny jest tylko jednym z bardzo wielu gatunków, których los jest przesądzony, jeżeli nie zmienimy sposobu naszego funkcjonowania na Ziemi, nie zaprzestaniemy spalania paliw kopalnych i nie dokonamy wielu innych fundamentalnych zmian w naszym życiu. 

Przyszłość kręgowców: Polska, Europa, świat 

Przyszłość kręgowców w głównej mierze zależy od kroków, jakie podejmiemy w najbliższej przyszłości. Kontynuacja modelu business as usual i rosnące emisje gazów cieplarnianych oznaczają wymarcie połowy gatunków na Ziemi. Jak pisałem w poprzednim artykule, realizacja postanowień paryskich i ograniczenie wzrostu temperatury do 2°C oznaczać będzie zmniejszenie różnorodności gatunkowej o 25% (Warren i in., 2018). 

Każdy zaprezentowany dotychczas scenariusz pokazujący reakcję kręgowców na zmianę klimatu jest pesymistyczny. Jest to tym bardziej niepokojące, że zmiana klimatu dopiero nabiera tempa. Chris Thomas z University of Leeds i współautorzy przedstawili w Nature w 2004 roku prognozę dotyczącą bioróżnorodności dla różnych scenariuszy klimatycznych na obszarze obejmującym 20% powierzchni Ziemi. Zdaniem autorów 15, 24 lub 37% gatunków zwierząt i roślin będzie skazanych na wyginięcie do 2050 roku z powodu globalnej zmiany klimatu. Szacunki te wskazują, jak duże znaczenie dla bioróżnorodności będzie miało szybkie wdrożenie technologii skutkujących zmniejszeniem emisji gazów cieplarnianych czy też zastosowanie sekwestracji dwutlenku węgla (Thomas i in., 2004). W nowszej pracy, Foden i współautorzy oceniali konsekwencje zmian klimatycznych dla 16 787 gatunków. Według nich wzrost temperatury o około 2°C powyżej poziomu sprzed epoki przemysłowej narazi na wyginięcie 7 tysięcy gatunków, pośród których 24 do 50% to ptaki, 22-44% płazy i 15-32% koralowce (Foden i in., 2013).

W 2013 roku zbadano ryzyko narażenia na ekstremalne warunki klimatyczne w Europie. W sumie symulowano zachowanie dla 1149 gatunków (104 gatunków płazów, 248 gadów, 288 ssaków i 509 ptaków lęgowych), przy zastosowaniu czterech różnych modeli i dla trzech scenariuszy emisji. Wyniki pokazały, że negatywny wpływ zmiany klimatu na główne obszary bioróżnorodności kręgowców lądowych w Europie jest wielce prawdopodobny. Szczególnie zagrożony jest basen Morza Śródziemnego – patrz il. 3 (Maiorano i in., 2013). Inne badania oparte na modelowaniu wpływu zmian klimatu dla 120 rodzimych europejskich ssaków lądowych w dwóch scenariuszach klimatycznych wykazało, że 1% lub 5,9% europejskich ssaków grozi wyginięcie (Levinsky i in., 2007).

Winter i in. (2016), w swoim kompleksowym badaniu dotyczącym występowania płazów i gadów wykazali, że 20 z 21 płazów i cztery z pięciu gatunków gadów ocenianych w Europie doświadczyło już skutków zmiany klimatu. Efekty te były negatywne: zaobserwowano spadki liczebności populacji, zmniejszenie przydatności siedlisk oraz zmniejszenie przeżywalności i wielkości zasięgu. Ograniczona zdolność rozprzestrzeniania się wielu gadów i płazów, w połączeniu z fragmentacją sieci ekologicznych, prawdopodobnie zmniejszy zasięg wielu gatunków w Europie (Araújo i in., 2006).

Badacze kreślą także przyszłość dla kręgowców w Polsce. W szerokim opracowaniu pt. „Ocena wpływu zmian klimatu na różnorodność biologiczną …”, gdzie analizie poddano gatunki i siedliska chronione w Polsce, autorzy wymieniają szereg gatunków kręgowców. Spośród ssaków za najbardziej zagrożone w wyniku przewidywanych zmian klimatu uznano susła perełkowanego (Spermophilus suslicus), susła moręgowanego (Spermophilus citellus) oraz smużkę stepową (Sicista subtilis). Największym zagrożeniem są dla nich skrajne stany pogodowe – długotrwałe upały jak i powtarzające się ulewne deszcze. Niekorzystne mogą być także ciepłe zimy.

Do gatunków zagrożonych zaliczono również fokę szarą (Halichoerus grypus), której rozród jest uzależniony od obecności pokrywy lodowej na morskich brzegach. Spośród gadów za gatunek wysoce wrażliwy na zmiany klimatu uznano żółwia błotnego (Emys orbicularis) z racji utraty dogodnych mokradłowych siedlisk spowodowanej długotrwałymi okresami upalnej bezdeszczowej pogody. W opracowaniu autorzy wymieniają cztery gatunki minogów: rzeczny (Lampetra fluviatilis), strumieniowy (Lampetra planeri), morski (Petromyzon marinus) i ukraiński (Eudontomyzon spp.). W wypadku tych gatunków kluczowe może być zwiększenie odpływu rzecznego podczas niżówek spowodowane długimi okresami bezdeszczowymi. Wówczas wypłycona woda ulega szybkiemu ogrzaniu i odtlenieniu, co może okazać się dla tych gatunków zgubne.

Ptaki – pionierskie wskaźniki zmiany klimatu

Jeszcze do niedawna ornitolodzy jako dwa kluczowe czynniki stanowiące zagrożenie dla ptaków postrzegali niszczenia siedlisk i prześladowania bezpośrednie, np. ze strony myśliwych czy kłusowników. To one stanowiły podstawę dla opracowania działań ochronnych. Przemysław Chylarecki, ekspert naukowy Monitoringu Pospolitych Ptaków Lęgowych zwraca uwagę, że 

Teraz okazuje się, że trzecim czynnikiem wpływającym na ptasie populacje są zmiany klimatyczne. Dotychczas nie były one uwzględniane w regulacjach związanych z ochroną. Bez prób wpływania na ten globalny czynnik, jakim są zmiany klimatu, wiele działań związanych z ochroną gatunków czy siedlisk może się okazać nieskutecznych (Ślązak, 2015). 

Na temat reakcji ptaków na zmiany klimatyczne wiadomo więcej niż w przypadku każdej innej grupy zwierząt, głównie w wyniku wielu analiz dotyczących gatunków i lokalizacji. Ważnym jest udział ogromnej rzeszy wysoko wykwalifikowanych wolontariuszy, który pozwala na zebranie bezcennych danych wspomagających odkrycia naukowe. Ptaki z uwagi na fakt, że są niezwykle wrażliwe na klimat i pogodę, są pionierskimi wskaźnikami zmiany klimatu (Berthold i in., 2004). 

Zmiana klimatu już obecnie wpływa zauważalnie na zachowanie, zasięg występowania oraz dynamikę populacji wielu gatunków ptaków. W dużym opracowaniu, zawierającym przegląd ponad 200 publikacji naukowych, przygotowanym na zlecenie WWF, autorzy konkludują, że w przyszłości zmiana klimatu związana ze wzrostem stężenia gazów cieplarnianych spowoduje narażenie na wymarcie od 2 do 72% gatunków ptaków w zależności od regionu, realizowanego scenariusza zmian klimatycznych i możliwości zasiedlania przez poszczególne gatunki ptaków nowych środowisk (Wormworth i Mallon, 2006). W Europie, w tym i w Polsce, ocenia się, że liczba gatunków może zmniejszyć się aż o 40% przy założeniu globalnego ocieplenia o 2,5°C (Jørgensen i in., 2016). 

Wpływ zmian klimatu jest bez wątpienia zróżnicowany w przypadku różnych grup ptaków. Według badań, w których wykorzystano dane zebrane przez dziesiątki tysięcy wolontariuszy z 18 europejskich krajów, populacje gatunków osiadłych, takich jak takich jak pełzacz ogrodowy (Certhia brachydactyla) lub sierpówka (Streptopelia decaocto), zwiększają liczebność dzięki cieplejszym zimom. Ptaki zamieszkujące chłodniejsze rejony Europy (jak osiadły wróbel czy wrona) mogą jednak na nich tracić. Podobnie krótkodystansowi migranci, np. świergotek łąkowy (Anthus pratensis) i czeczotka (Acanthis flammea). Gatunki te stają się coraz mniej liczne przy obecnych warunkach klimatycznych (Jørgensen i in., 2016). 

Za gatunki szczególnie narażone na zmianę klimatu uważani są migranci długodystansowi, doświadczający skutków ocieplenia w wielu miejscach wzdłuż tras swych wędrówek. Już teraz obserwuje się spadek liczebności takich gatunków w Europie i Ameryce Północnej, gdyż zmiany w kalendarzu migracji powodują, że są one narażone na niedobory pokarmu na poszczególnych odcinkach przebywanych przez nie tras, czego nie potrafią przewidzieć. Niektóre gatunki w Europie należące do grupy typowych migrantów w ogóle zaprzestały wędrówek (Wormworth i Mallon, 2006). Skorzystać na cieplejszym lecie w Europie mogą ptaki przybywające do Europy z odległych zimowisk (pojawiające się w późniejszych miesiącach sezonu lęgowego – takie jak białorzytka – Oenanthe oenanthe i pleszka – Phoenicurus phoenicurus). Jednak one wyraźnie zależą od zmian warunków klimatycznych, jakie zastaną na swoich zimowiskach w Afryce (Jørgensen i in., 2016). 

O wpływie zmiany klimatu na życie ptaków przeczytacie też w artykule Jaki klimat dla ptaków?

Zmiany w fenologii kręgowców jako efekt rosnącej temperatury

Zmiany klimatyczne spowodowały zmiany w fenologii wielu gatunków kręgowców, szybciej odbywa się tarło żab, ptaki szybciej gniazdują, wcześniej pojawiają się ptaki migrujące. Przewiduje się, że te tendencje będą kontynuowane. Populacje mogą gwałtownie zwiększyć liczebność, jeśli młode osobniki nie są narażone na presję ze strony drapieżników. I odwrotnie, populacje mogą wyginąć, jeśli pojawienie się wrażliwych młodych osobników nie jest zsynchronizowane z pojawieniem się ich głównego źródła pożywienia. Krótszy okres hibernacji prowadzi do spadku kondycji organizmów zimujących. Wzrost temperatury w wodach śródlądowych ma istotny wpływ na funkcjonujące w nich ekosystemy. Efektem tego jest nie tylko pogorszenie stanu wody (w efekcie m.in. wzmożonych zakwitów glonów), czy pojawienie się gatunków inwazyjnych , ale także zmiany w fenologii i w rozmieszczeniu gatunków (Climate change impacts and vulnerability in Europe 2016).

Obserwuje się dwa główne typy reakcji poszczególnych gatunków ptaków na zmianę klimatu: zmiany zasięgów występowania oraz zmiany w fenologii (przesunięcia w czasie poszczególnych etapów ich cyklu życiowego). W odpowiedzi na ocieplanie się klimatu wiele gatunków ptaków wiosną przybywa wcześniej na tereny lęgowe i wcześniej składa jaja (Dunn i Winkler, 1999). Analiza wyników 64 badań nad różnymi grupami wykazała, że u ptaków wiosenne, związane z rozrodem, typy zachowania ulegały w ostatnich latach przyspieszaniu, w tempie średnio 6,6 dni na dekadę. To z kolei powoduje, że kluczowe wydarzenia z ich cyklu życiowego przestają być zsynchronizowane z etapami rozwojowymi roślin i owadów, z którymi w różny sposób są one ewolucyjnie powiązane (Wormworth i Mallon, 2006).

Wzrost znaczenia gatunków obcych i inwazyjnych w coraz cieplejszym świecie

Jako efekt globalnego ocieplenia warunki klimatyczne w wielu częściach świata ulegają zmianie i mogą one stać się bardziej korzystne dla osiedlenia się i przetrwania obcych gatunków. Rodzime gatunki, zgrupowania i ekosystemy stają się bardziej narażonymi. Jedną z poważnych konsekwencji zmiany klimatu będzie wzrost liczby inwazyjnych gatunków obcych (Capdevila-Arguelles i Zilletti, 2008). 

Gatunki obce i inwazyjne uważane są powszechnie za jedno z największych zagrożeń dla bioróżnorodności w skali globalnej. Wywierają także wpływ na gospodarkę, mogąc doprowadzić do zmniejszenia plonów w sektorze rolnym, rybołówstwie, czy gospodarce leśnej. Ich liczba stale rośnie, trudno znaleźć ekosystem pozbawiony obecności gatunków obcych. Europejski wykaz inwazyjnych gatunków obcych (DAISIE) wymienia 12 115 gatunki nierodzime występujące w Europie. Choć nie wszystkie są inwazyjne, szacuje się, że około 10-15% stanowi potencjalne niebezpieczeństwo dla różnorodności biologicznej. Obecnie całkowita liczba gatunków obcych roślin, zwierząt i grzybów w Polsce, według bazy danych Instytutu Ochrony Przyrody PAN w Krakowie, wynosi 1785 (Gatunki obce w Polsce).

W dokumencie „Polityka ekologiczna państwa 2030” mowa jest o wpływie zmiany klimatu na zasięg występowania gatunków, w tym obcych gatunków inwazyjnych, ich cykle rozrodcze, okresy wegetacji i interakcje ze środowiskiem. Naturalną konsekwencją obserwowanych zmian zasięgów jest pojawianie się w naszym kraju nowych, południowych gatunków. Do Polski spodziewana jest migracja gatunków, w tym obcych inwazyjnych, głównie z Europy Południowej, Afryki Północnej, Azji. Do tej pory te gatunki wprowadzone do środowiska, w klimacie umiarkowanym nie były w stanie przetrwać lub utworzyć stabilnej populacji. Teraz jednak coraz cieplejsze i krótsze zimy umożliwiają przetrwanie wielu osobników do kolejnego sezonu rozrodczego, a wyższe temperatury latem pozwalają na odchowanie potomstwa zwierząt zmiennocieplnych czy inkubację jaj ptaków i gadów. Ich pojawienie się oznacza że rodzime gatunków roślin i zwierząt mogą zostać w ciągu najbliższych dziesięcioleci wyparte.

W Europie i Polsce w ostatnich latach coraz częściej obserwujemy przybyszów, których inwazje można wiązać z ocieplaniem klimatu, a czasem dodatkowo z naszym nieodpowiedzialnym postępowaniem. Spektakularnym przykładem jest aleksandretta obrożna (Psittacula krameri), gatunek papugi, zamieszkujący środkową Afrykę i Półwysep Indyjski z Cejlonem. Został on introdukowany do Ameryki Północnej, na Bliski i Daleki Wschód, a do Europy masowo sprowadzany jest jako zwierzę domowe. Papugi nie mogą przetrwać w klimacie umiarkowanym, ale ekspansywna aleksandretta świetnie przystosowała się do chłodniejszego klimatu, jest w stanie wyprowadzić lęgi i przetrwać miesiące zimowe.

Badania dowodzą, że przy dużej liczebności aleksandretty obrożne negatywnie wpływają zarówno na rodzime gatunki jak i na lokalną gospodarkę. Zajmują np. dziuple wcześniej niż rodzime dzięcioły oraz kowaliki (Strubbe i in., 2010). W Europie odnotowano już obecność 90 populacji o liczebności około 85 tysięcy osobników (Pârâu i in., 2016). W maju 2018 roku udokumentowano pierwszy przypadek lęgu aleksandretty obrożnej w Polsce. W Nysie już od 2015 roku obserwowano kilka osobników, a teraz potwierdzono ich gniazdowanie (Gatunki obce w Polsce). 

Szakal złocisty (Canis aureus) jest uznawany za gatunek rodzimy w pasie od Bałkanów po Indochiny, obejmując Bliski Wschód. Europejska populacja przez długi czas ograniczona była do południowo-wschodnich krańców kontynentu. W drugiej połowie XX wieku rozpoczęła się ekspansja tego gatunku w kierunku północnym i zachodnim. Wiosną 2015 roku dokonano pierwszych udokumentowanych zdjęciami obserwacji tego gatunku w naszym kraju. Miały ona miejsce w dolinie Biebrzy oraz w pobliżu Białej Podlaskiej (Gatunki obce w Polsce). Mimo że nie ma powszechnie przyjętego wyjaśnienia ekspansywności populacji szakala w Europie, przyjmuje się, że wpływ na nią ma zmiana klimatu i zmiana użytkowania terenu (Trouwborst i in., 2015). 

Żółw czerwonolicy (Trachemys scripta elegans) to gatunek masowo rozmnażany początkowo w fermach hodowlanych w USA, a następnie w innych rejonach świata. W Polsce na wolności pojawił się około 1996 roku. Pojedyncze osobniki lub niewielkie grupy żółwi stwierdzane są na terenie niemal całego kraju. Żółwie silnie zmieniają ekosystemy wodne z powodu swojej żarłoczności i skażenia wody odchodami. Ponadto mogą konkurować z europejskim żółwiem błotnym o terytorium (Gatunki obce w Polsce). Żółwie ozdobne są gatunkiem, który korzysta na ociepleniu klimatu, zaczęły się już z sukcesem rozmnażać na południu Europy, kwestią czasu jest, aż zaczną odnosić sukces rozrodczy także w naszym kraju.

Zmiany klimatu w połączeniu z gatunkami inwazyjnymi to dzisiaj dwa największe zagrożenia dla przyrody, określone w raporcie „Invasive Species, Climate Change and Ecosystem-based Adaptation: Adressing Multiple Drivers of Global Change” jako „zabójczy duet” (Burgiel i Muir, 2010). 

Zwierzęta morskie bardziej podatne na ocieplenie niż lądowe

Zrozumienie, które gatunki i ekosystemy będą najbardziej dotknięte ociepleniem w miarę postępu zmiany klimatu, jest ważne dla kierowania ochroną i zarządzaniem ekosystemami. Ocieplenie bez wątpienia wpływa zarówno na faunę morską, jak i lądową, ale do niedawna brakowało jednoznacznego porównania wrażliwości fizjologicznej między zwierzętami zamieszkującymi morza i lądy. 

W maju 2019 w Nature zespół naukowców pod kierunkiem Malina Pinskiego z Uniwersytetu Rutgers-New Brunswick w Stanach Zjednoczonych, przyjrzał się wrażliwości zimnokrwistych gatunków morskich i lądowych na globalne ocieplenie. Naukowcy przeanalizowali 88 gatunków morskich i 294 gatunków lądowych z całego świata w celu obliczenia „bezpiecznych” warunków dla każdego gatunku. Określili także najniższe temperatury, na jakie narażone są gatunki w najgorętszych okresach roku. Przeanalizowali ponadto zdolność każdego gatunku do przetrwania upału, dzięki szukaniu schronienia w jego typowym środowisku. Odkryli, że gatunki morskie są bardziej narażone na temperatury zbliżające się do ich górnych granic tolerancji. Wiele zwierząt lądowych potrafi uciec przed upałem, chroniąc się w glebie lub szukając schronienia m.in. w lesie lub innych zacienionych miejscach. Gatunki morskie wydają się pozbawione takiej możliwości (Pinski i in., 2019).

Okazuje się, że na całym świecie gatunki morskie są dwa razy częściej eliminowane ze swoich siedlisk w efekcie rosnącej globalnej temperatury niż gatunki lądowe. W efekcie wyginięcia wielu populacji gatunków w oceanach spada znacząco różnorodność genetyczna tych gatunków. To może wywołać kaskadę zmian w interakcjach pomiędzy drapieżnikami i ich ofiarami, doprowadzając do zmian w ekosystemach morskich na ogromną skalę. Wysoka podatność życia morskiego na globalne ocieplenie może mieć znaczący wpływ na dostawy żywności i ekonomię społeczeństw uzależnionych od owoców morza (Pinski i in., 2019). 

Dla zwierząt kręgowych zmiana klimatu staje się powoli głównym czynnikiem, który może doprowadzić do ekstynkcji wielu ich przedstawicieli. Gwałtowne tempo obserwowanych zmian w środowisku dla większości gatunków może okazać się zabójcze. Tylko część z nich zapewne będzie w stanie przetrwać. Dla wielu kręgowców wyścig z postępującymi zmianami klimatu może okazać się niemożliwy do wygrania. 

Prof. dr hab. Piotr Skubała – reprezentant ssaków łożyskowych, jeden z milionów gatunków zamieszkujących Ziemię, który ma ogromne szczęście być profesorem nauk biologicznych zatrudnionym na Uniwersytecie Śląskim, ekologiem, akarologiem, etykiem środowiskowym, edukatorem ekologicznym, aktywistą klimatycznym.