W Arktyce życie jest „na wierzchu”. Obserwują je polscy biolodzy

– Jak zareagowałam, kiedy usłyszałam o możliwości wyjazdu na Arktykę? Prawie zemdlałam z radości – śmieje się prof. Katarzyna Wojczulanis-Jakubas z pracowni Ekologii i Etologii Kręgowców na Wydziale Biologii Uniwersytetu Gdańskiego, wspominając początek swojej przygody z badaniem arktycznych ptaków.

Pierwszego razu nigdy się nie zapomina

– To było 20 lat temu, miałam wtedy mgliste, bardzo szkolne wyobrażenie o tym, czym w ogóle jest Arktyka. I mówiąc szczerze, bardziej ekscytował mnie sam wyjazd w tak egzotyczne miejsce, niż to, na jakie pytania badawcze mogę znaleźć odpowiedzi. Na szczęście nad pytaniem badawczym czuwał wówczas prof. Lech Stempniewicz, który od lat prowadził tam badania, nestor polskich badań alczyka. Jak już ochłonęłam po pierwszej wyprawie, samodzielnie stawiałam pytania inspirowane literaturą i naukową ciekawością, ale to pierwsze na mojej naukowej, arktycznej drodze postawił prof. Stempniewicz – mówi prof. Wojczulanis-Jakubas, która od pierwszego wyjazdu do dziś skupia swoje naukowe zainteresowania na alczykach, niewielkich morskich ptakach, które zamieszkują Arktykę. Ale nie tylko ona.

Ten sam wyjazd był także pierwszą wyprawą do Arktyki dla prof. Dariusza Jakubasa (prywatnie męża prof. Wojczulanis-Jakubas – naukowcy poznali się dzięki wspólnej pasji).

Choć może trudno w to uwierzyć, ja już w liceum wiedziałem, że chcę zostać biologiem i naukowcem. Propozycja wyjazdu do Arktyki to ogromna radość, ale też była to dla nas wszystkich wielka odpowiedzialność, aby podołać zadaniom, jakie przed nami postawił prof. Stempniewicz – opowiada prof. Jakubas, który dziś sam kieruje nowymi projektami naukowymi w Arktyce.

Sam prof. Lech Stempniewicz w Arktyce pracował od lat 70. ubiegłego wieku. – Pierwszego razu nigdy się nie zapomina. Pojechałem na Spitsbergen w 1974 roku przez przypadek. Zwolniło się miejsce w ekspedycji organizowanej przez Stanisława Baranowskiego z Uniwersytetu Wrocławskiego i natychmiast trzeba było kogoś znaleźć w zastępstwie. Zgodziłem się od ręki i miałem dwa tygodnie na przygotowanie tematyki badawczej, sprzętu, odzieży itd. Udało się i wylądowałem w Polskiej Stacji Polarnej w Hornsundzie. Temat, jaki wymyśliłem, tzn. badania nad biologią i ekologią alczyka (wtedy jeszcze traczyka lodowego), okazał się strzałem w dziesiątkę – opowiada.

Za pracami badawczymi w Arktyce stoi cały zespół – to nieformalna grupa badawcza POLar, afiliowana przy Uniwersytecie Gdańskim. Jak mówią naukowcy, każdy z członków grupy pracuje nad swoim własnym pytaniem badawczym, które go inspiruje, ale miejsce i system badań często łączy te pytania, a wykonanie niektórych działań wymaga ścisłej współpracy wielu osób. – W ten sposób cały zespół pracuje dla osiągnięcia różnych celów – mówi prof. Wojczulanis-Jakubas.

Lata regularnych wyjazdów oraz godziny ciężkiej i nieraz bardzo żmudnej pracy tam, na miejscu, przyniosły szereg istotnych z naukowego punktu widzenia wniosków udokumentowanych w licznych publikacjach naukowych.

– Arktyka w swojej prostocie jest bardzo wdzięcznym miejscem dla rozwiązywania różnych problemów badawczych, szukania odpowiedzi na postawione pytania. Mamy tu bardzo uproszczone ekosystemy, w których funkcjonują różne organizmy w układzie prostych zależności. Dlatego badanie tych organizmów odbywa się niemal jak w laboratorium, bo nie ma tu aż tak skomplikowanych powiązań między organizmami, jak np. w strefach umiarkowanej czy tropikalnej – tłumaczy prof. Katarzyna Wojczulanis-Jakubas.

O tych widocznych jak na dłoni relacjach pomiędzy żywymi organizmami w Arktyce mówi też prof. Lech Stempniewicz. – Urzekło mnie to już jako młodego przyrodnika. To wszystko, co czytałem w podręcznikach i słuchałem na wykładach uniwersyteckich o wzajemnych powiązaniach organizmów żywych ze sobą i środowiskiem, i co przyjmowałem na wiarę, bo u nas tego zwykle nie widać, tu mogłem obserwować na żywo. Ekosystem polarny jest skrajnie uproszczony, z pojedynczymi gatunkami zajmującymi kolejne poziomy troficzne, ale tworzącymi olbrzymie populacje. Taka struktura znakomicie ułatwia śledzenie zależności między gatunkami, populacjami, środowiskiem i organizmami żywymi – tłumaczy.

Zapewne mało kto w Polsce widział polowanie jakiegokolwiek drapieżnika na swoje ofiary. Tu widzi się to na co dzień. Chyba właśnie to „życie na wierzchu” i łatwość jego obserwowania zafascynowało mnie w Arktyce najbardziej – dodaje.

W Arktyce naukowcy badają, m.in. jak alczyki reagują na zmiany klimatu. Jak mówią, to temat rozgrzewający jak planeta, a same alczyki, będące przystosowane do życia w Arktyce, są jak dawniej kanarki w kopalni. – Stanowią swoiste czujniki postępujących zmian klimatycznych, zmieniając swoje zachowania wobec zmieniających się warunków – mówi prof. Wojczulanis-Jakubas.

Te urocze ptaki, choć niezbyt znane w świecie nie-ornitologów, są niezwykle liczne i odgrywają w ekosystemie polarnym bardzo ważną rolę. To np. dzięki ich odchodom w trudnych warunkach polarnych (niedostatek biogenów) mogą istnieć niektóre zbiorowiska roślinne – obszary pod koloniami alczyków to „zielone oazy życia” pośród surowych obszarów tundry.

– Alczyki mają okres lęgowy, kiedy w Arktyce przypada lato. I zawsze są w tym bardzo punktualne, bo lato jest bardzo krótkie. Ocieplenie klimatu sprawia, że alczyki coraz wcześniej rozpoczynają lęgi. Z jednej strony mogłoby się wydawać, że daje im to więcej czasu w ramach krótkiego arktycznego lata, ale z drugiej strony alczyki mogą mieć problem z dostępem do najbardziej wartościowego dla nich pożywienia, bo cykl życiowy ich ofiar może iść trochę innym rytmem – mówi prof. Wojczulanis-Jakubas.

Ona sama specjalizuje się między innymi w badaniu zachowań rodzicielskich alczyków. Temu zagadnieniu poświęciła swoją pracę doktorską, gdzie analizowała różnice w inwestycjach samców i samic. Tak okazało się, że oboje rodzice dzielą się obowiązkami po równo, co mocno różni je od wielu innych gatunków ptaków. Jest to efekt tego, że Arktyka ze swoim krótkim latem i surowymi warunkami bardzo zwiększa koszty rodzicielskie. Dlatego u polarnych ptaków morskich zaangażowanie obojga rodziców w opiekę nad lęgiem jest kluczowe w osiągnięciu sukcesu.

– Co więcej, ostatnie nasze badania pokazują, że samiec i samica nie tylko robią to samo jako rodzice, ale też ze sobą współpracują, koordynując swoje loty żerowiskowe. Gdy jedno przebywa daleko, odpoczywając i żerując na własne potrzeby, drugie w tym czasie dostarcza pisklęciu pokarm. Potem się zamieniają. Taka koordynacja jest prawdopodobnie kluczowa w trudnych, arktycznych warunkach. Dzięki temu i wilk, znaczy pisklę, syty i owca, czyli rodzic, cała – puentuje żartobliwie prof. Wojczulanis-Jakubas.

Jedenaście godzin czekania i broń na niedźwiedzie

Grupa naukowców bada pod różnymi aspektami dużą kolonię alczyków w rejonie fiordu Hornsund w południowej części wyspy Spitsbergen. Żyje tam około pół miliona par tych ptaków. Można powiedzieć, że alczyki całe swoje życie dałyby radę spędzić na morzu – wychodzą na ląd tylko na czas lęgu. I to wtedy w Arktyce obecni są również naukowcy z Polski, którzy krótki czas arktycznego lata muszą wykorzystać maksymalnie, aby obserwować miejscową przyrodę i zebrać materiał do badań.

facebook

Jak wyglądają same badania? – Cóż, czasem to krótki moment intensywnego działania poprzedzony godzinami cierpliwego siedzenia w kolonii alczyków. Mój ostatni rekord, który wtedy był ciągiem frustracji przerywanej nadzieją, to było 11 godzin czekania, aż jeden alczyk z założonym geolokalizatorem złapie się w pułapkę. Złapał się! Dlatego wspominam to z rozrzewnieniem, inaczej bym się tutaj wypłakiwała – mówi prof. Katarzyna Wojczulanis-Jakubas.

Naukowcy zakładają alczykom miniaturowe geolokalizatory (urządzenia służące do odtworzenia pozycji ptaka na podstawie zmian w długości trwania dnia i nocy), ale aby móc odczytać z nich dane, muszą takie urządzenie fizycznie odzyskać.

Jeśli zauważę alczyka z geolokalizatorem ustawiam pułapkę i czekam. Muszę być wtedy w takiej odległości, aby nie płoszyć ptaków, ale też na tyle blisko, że jeśli alczyk wejdzie w pułapkę, to błyskawicznie do niego dobiec, zdjąć lokalizator i bezpiecznie uwolnić ptaka – tłumaczy badaczka.

Choć wydaje się, że arktyczne lato z temperaturami rzędu 5-10 stopni Celsjusza to całkiem znośna pogoda, ale kiedy trzeba siedzieć nieruchomo wiele godzin, to, jak mówią badacze z Arktyki, żadne ubrania nie dają rady utrzymać termicznego komfortu.

Jako ciekawostkę można dodać, że naukowcy w Arktyce muszą mieć przy sobie broń.

To na wypadek spotkania z niedźwiedziem polarnym i sytuacji, gdyby chciał nas zaatakować, abyśmy mieli szansę się obronić. Na szczęście jak dotąd takiej sytuacji nie było i mamy nadzieję, że nigdy nie będzie, ale musimy być przygotowani – mówi prof. Wojczulanis-Jakubas.

Naukowcy w Arktyce mają dwie możliwości i korzystają z nich w zależności od potrzeb i realizowanych projektów. Nieco łatwiej jest, jeśli mogą stacjonować w Polskiej Stacji Polarnej na Spitsbergenie – wtedy odpada wiele problemów związanych z logistyką, chociażby wyżywieniem czy noclegiem. Ale część badań wymaga pracy w innych rejonach i wtedy trzeba rozstawić obóz namiotowy i zatroszczyć się o wszystko od początku do końca.

Naukowcy nie poznają tych samych miejsc

Prof. Dariusz Jakubas zwraca uwagę, że w Arktyce zmiany klimatu są widoczne wręcz gołym okiem. – W Polsce czy w innych rejonach Europy często nie dostrzegamy tego tak wyraźnie, a kiedy jesteśmy w Arktyce, nie mamy żadnych złudzeń. Niekorzystne zmiany postępują szybko, lodowce topnieją, krajobraz się zmienia. My to widzimy nawet na przestrzeni tak krótkiego czasu, jak te 20 lat, w ciągu których jeździmy do Arktyki. Te same miejsca 20 lat temu wyglądały inaczej – mówi naukowiec. Co więcej, w ostatnim czasie, te zmiany przyśpieszają i można je zauważyć z roku na rok – dodaje prof. Wojczulanis-Jakubas

O tym samym problemie mówi prof. Lech Stempniewicz. – W Arktyce ocieplenie klimatu jest 2-3 razy szybsze niż w innych rejonach świata. W dużym stopniu odpowiada za to tzw. albedo, czyli stopień odbijania i pochłaniania promieniowania cieplnego przez różnego typu powierzchnie. Pokryte lodem i śniegiem morza i lądy arktyczne odbijają ok. 90 proc. promieniowania. Po roztopieniu się lodu i odsłonięciu ciemnej powierzchni wody i ziemi sytuacja ulega odwróceniu – ogromna większość ciepła jest pochłaniana i ogrzewa powierzchniowe warstwy wody i lądu. To skumulowane ciepło jeszcze długo zapobiegałoby ponownemu zamarznięciu, gdyby nagle klimat się ochłodził. Postępujące ocieplenie klimatu ma dla organizmów polarnych znacznie większe znaczenie niż dla pozostałych – tłumaczy.

Życie w Arktyce toczy się bowiem w okolicach zera stopni Celsjusza. Zmiana temperatury morza lub powietrza nawet o pół stopnia oznacza zmianę stanu skupienia wody i tym samym drastyczną zmianę warunków bytowania organizmów żywych – dodaje.

I jak mówi, najbardziej spektakularnym przejawem globalnego ocieplenia w Arktyce jest zanik lodu morskiego, ale równie gwałtownie ubywa lodu na lądzie. – Lodowce cofają się nawet o kilkaset metrów w ciągu roku, zmieniając gruntownie fizjografię terenu. Odwiedzając w kolejnych latach te same fiordy trudno je rozpoznać. Zmienia się drastycznie krajobraz i ekosystem arktyczny. Pojawiają się gatunki zamieszkujące strefę borealną Atlantyku. Te kompleksowe zmiany w ekosystemie Arktyki europejskiej określa się terminem atlantyfikacji – wyjaśnia. Efektem wieloletnich badań i obserwacji tego, co dzieje się w Arktyce, jest m.in. wydana w ubiegłym roku książka prof. Stempniewicza „Na kruchym lodzie. Opowieść o Arktyce i zmianach klimatu”.

– Arktyka jest piękna. Wiele jest wspaniałych miejsc na świecie i znacznie bardziej urozmaiconych. Tu krajobraz jest zredukowany do gór, morza, śniegu i lodu, a mimo to zachwyca. Może dlatego, że te góry, morze, śnieg i lód w każdej chwili są inne i tych odmian jest nieskończona ilość? Może ma to związek z przestrzenią? W Arktyce z każdego miejsca widzi się daleko i szeroko, podobnie jak w górach. Pewnie też swoje znaczenie ma dzikość i dziewiczość krajobrazu. Poza nielicznymi osiedlami i stacjami badawczymi nadal nie ma tu ludzi. Takich niemal bezludnych miejsc nie ma na świecie od dawna – podsumowuje prof. Stempniewicz.

Jakie widłonogi dla alczyków najlepsze?

Grupa badaczy rusza do Arktyki ponownie w czerwcu. Tym razem, aby realizować projekt kierowany przez prof. Jakubasa, oparty o jeszcze większą współpracę, bo z zaangażowaniem naukowców z Instytutu Oceanologii Polskiej Akademii Nauk, którzy są odpowiedzialni za badania zooplanktonu.

– Otrzymaliśmy grant na trzyletni projekt z Narodowego Centrum Nauki – mówi prof. Jakubas. To kolejny projekt, który skupia się na badaniu alczyków, ale teraz naukowcy wezmą pod lupę nie tylko same ptaki, ale też ich pokarm – zooplankton, a konkretnie dwa gatunki widłonogów. To Calanus glacialis – większy wysokokaloryczny widłonóg preferujący zimniejszą wodę pochodzenia arktycznego, zimnolubny, oraz Calanus finmarchicus – mniejszy i mniej kaloryczny widłonóg preferujący cieplejszą wodę pochodzenia atlantyckiego. Alczyk preferuje zimnolubny gatunek, ale ze względu na zmiany klimatu jego dostępność spada w wielu miejscach.

„Co naprawdę liczy się dla wysokoarktycznego zooplanktonożernego ptaka morskiego żerującego w gwałtownie zmieniającym się środowisku – rozmiar ofiary czy jego wartość energetyczna?” – to pytanie badawcze, na które chcą tym razem odpowiedzieć naukowcy (i jednocześnie tytuł nowego projektu).

Nauka to polska specjalność
Wielkie postacie polskiej nauki

Przeczytaj inne artykuły poświęcone polskiej nauce



Projekt współfinansowany ze środków Ministerstwa Edukacji i Nauki w ramach programu „Społeczna Odpowiedzialność Nauki”