Przeczytaj
Nornik bury i nornik zwyczajny – przedstawiciele rzędu gryzoni – zamieszkują odmienne siedliska. Nornik bury (Microtus agrestis) żyje w miejscach wilgotnych, porośniętych gęstą roślinnością, takich jak leśne polany, brzegi strumieni i mokradła. Z kolei nornik zwyczajny (Microtus arvalis) preferuje siedliska suche: duże pola uprawne, nieużytki czy wydmy. Odmienne nisze ekologicznenisze ekologiczne zajmowane przez te gatunki sprawiły, że inaczej reagowały one na zmiany klimatu na Ziemi, w tym ostatnie zlodowacenie. Skąd to wiemy? Dzięki filogeografii – nauce zajmującej się badaniem historii genetycznej gatunków, co pozwala zrozumieć, jakie czynniki wpłynęły na obecne rozmieszczenie populacji.
Wielką Brytanię zamieszkuje wyłącznie nornik bury – nornikowi zwyczajnemu nie udało się tam dotrzeć. Z kolei na Orkadach (szkockie wyspy) występuje tylko nornik zwyczajny – przybył tam z Francji wraz z ludźmi z epoki neolitu w ich zapasach ziarna.
Zlodowacenie i refugia
Podczas zlodowacenia klimat się zmieniał: obficie padał śnieg, a temperatury były ekstremalnie niskie. Skutkowało to zamarzaniem wody w morzach i otwieraniem przejść lądowych do wysp i innych kontynentów (powstał np. pas lądu Beringia, łączący dzisiejszą Syberię z Alaską i północą Kanadą).
Na Polskę od północy nasuwał się lądolód skandynawski. Nie był to proces ciągły – na zmianę, w odstępach kilku tysięcy lat, następowało jego rozmarzanie i zamarzanie. Nie był to też okres o jednolitej temperaturze – maksimum ostatniego zlodowacenia (ang. last glacial maximum, LGM – najniższe temperatury i największy zasięg lądolodu) wystąpiło między 23 tys. a 19 tys. lat temu. Tam, gdzie lądolód nie dotarł lub gdzie nie objął całości lądu (np. wystawały z niego górskie szczyty), warunki sprzyjały przetrwaniu żywych organizmów. Na obrzeżach lodowca środowisko przypominało arktyczną tundrę i możliwe tam było życie wielu gatunków roślin i zwierząt. Początkowo zasięg lądolodu określano na podstawie skamielin i pyłków roślin, obecnie pomocna jest także genetyka. Warstwa lodu miała od 3 do 4 km grubości, a poziom mórz obniżył się o 120 m, umożliwiając gatunkom przesuwanie się na obszary przyjazne życiu, tzw. refugiarefugia.
W Europie badacze zidentyfikowali najpierw tzw. refugiarefugia południowe – obszary schronienia gatunków przed zlodowaceniem położone na trzech półwyspach: Bałkańskim, Apenińskim i Pirenejskim. Znaleziono tam skamieniałości świadczące o obecności wielu gatunków roślin i zwierząt, w tym niedźwiedzia brunatnego i mamuta. Jednak badania gatunków filogenetycznychfilogenetycznych (ewolucyjnych), czyli reprezentujących ewolucyjnie odrębną linię rozwojową, wskazały na istnienie także innych refugiów, tzw. północnych: na przykład dla wiewiórki była to Skandynawia, dla jelenia – Wielka Brytania, dla dębu – Ardeny w Belgii. Inne refugia to Nizina Panońska (Węgierska), Azja Mniejsza i Step Pontyjsko‑Kaspijski.
Gatunkom, które przetrwały zlodowacenie w refugiach, nie zawsze udawało się powrócić do dawniej zajmowanych siedlisk. Na przeszkodzie stawały np. łańcuchy górskie, o czym świadczy historia ewolucyjna konika polnego. Owad ten przetrwał zlodowacenie we wszystkich trzech refugiach południowych, ale powrót przez Pireneje i Alpy był dla niego niemożliwy. Dlatego potomkowie konika polnego w Europie wywodzą się wyłącznie z linii bałkańskiej – tu góry były łatwiejsze do przebycia. Podobny wzorzec rozprzestrzeniania się zaobserwowano w przypadku traszki grzebieniastej, buka zwyczajnego i olszy czarnej.
Refugium karpackie na Nizinie Panońskiej na Węgrzech jest otoczone górami, które powstrzymały napływ lądolodu. Odkryto tu ślady przetrwania takich gatunków jak sosna (Pinus sp.) i buk (Fagus sp.), a ze zwierząt: jeż (Erinaceus sp.), dzik (Sus scrofa), sarna (Capreolus sp.) czy łoś (Alces alces). Gatunki te są znane też z refugiów południowych. Nornik zwyczajny (Microtus arvalis) przetrwał zarówno w refugiach południowych, jak i północnych, m.in. karpackim, a mniej odporny nornik bury (Microtus agrestis) – jedynie w refugiach południowych. Gdy lądolód się wycofał, oba gatunki ponownie zaczęły podbijać Europę. Najpierw zajęły siedliska podobne do wcześniej zajmowanych, potem zaś konkurencja sprawiła, że przystosowały się do nowych, różnych warunków środowiskowych.
Skąd wiemy, że była epoka lodowcowa?
Na podstawie badań rdzeni lodowych, wywierconych z lądolodów (wielkich czap lodu narastających na skalnym podłożu), można dość dokładnie określić temperaturę na Ziemi w ciągu ostatnich 800 tys. lat. Takie badania są prowadzone na Antarktydzie i Grenlandii.
Rdzenie lodowe mają różną długość (a raczej głębokość), nawet do ponad 3 km, i średnicę ok. 20 cm. Są cięte na kawałki metrowej długości i poddawane analizie chemicznej – bada się m.in. skład izotopowyskład izotopowy wody z kolejnych fragmentów rdzenia. Cząsteczki wody z ciężkimi izotopami wodoru lub tlenu skraplają się (i zamarzają) szybciej niż cząsteczki lekkie. Względna koncentracjaWzględna koncentracja obu rodzajów wody wskazuje temperaturę kondensacji (skraplania).
W lodzie oprócz wody znajdują się maleńkie pęcherzyki powietrza, pyły, izotopy radioaktywne i cząstki organiczne. Badając je, można np. poznać historię zmian temperatury i składu gazów atmosferycznych, a tym samym zmian klimatu na obu półkulach wywołanych zmieniającym się nasłonecznieniem Ziemi (do 800 tys. lat wstecz na Antarktydzie i 130 tys. na Grenlandii).
Dlaczego występują zlodowacenia?
Istnieje wiele czynników wpływających na ochłodzenie klimatu i zlodowacenia, ale nie ma jednej teorii, która wyjaśniałaby wszystkie zmiany. Najczęściej zlodowacenia tłumaczy się różnicą nasłonecznienia, związaną z cyklami Milankovicia. Są to zmiany parametrów orbity ziemskiej, które zachodzą w różnych odstępach czasu.
Słownik
nauka zajmująca się badaniem pokrewieństwa między organizmami żyjącymi obecnie i ich kopalnymi przodkami, a także pochodzenia organizmów i dróg ich rozprzestrzeniania się; filogenetyka molekularna określa historię ewolucyjną gatunku na podstawie analizy genetycznej, np. mutacji w mitochondrialnym DNA
zlodowacenie; okres poważnych zmian klimatycznych prowadzących do powstania lądolodu o zasięgu większym niż obecnie
cieplejszy okres pomiędzy dwoma zlodowaceniami
różne postaci atomów pierwiastka chemicznego, o tej samej liczbie protonów, lecz różnych liczbach neutronów w jądrze
związek populacji ze środowiskiem; oznacza zajmowaną przez gatunek przestrzeń fizyczną wraz z oddziałującymi na nią czynnikami fizykochemicznymi środowiska
schronienie dla zwierząt lub roślin, w którym mogą przetrwać niekorzystne okresy i rozmnażać się
ponowne rozprzestrzenianie się gatunku z wcześniej izolowanych siedlisk na nowo dostępne obszary
stosunek cząsteczek wody z ciężkimi izotopami, np. wodoru lub tlenu, do cząsteczek wody składających się z lekkich izotopów