Nauka w Polsce: Przeanalizowali państwo DNA łosi żyjących na przestrzeni ostatnich 50 tys. lat. Co najważniejszego udało się z niego odczytać?

Dr hab. Magdalena Niedziałkowska, prof. Instytutu Biologii Ssaków PAN w Białowieży, kierująca Grupą Biogeografii: Jest kilka ważnych aspektów. Jednym z nich jest szeroki zasięg środkowoeuropejskiej linii łosia, która obecnie występuje prawie wyłącznie w północno-wschodniej Polsce, w Dolinie Biebrzy, i zachodniej Białorusi. Kiedyś jej zasięg sięgał od Alp do Uralu.

Drugim ważnym wynikiem jest potwierdzenie istotnej roli refugium glacjalnego, które znajdowało się w południowej części obecnej Ukrainy oraz północnej części obecnej Rumunii. W literaturze naukowej dużo mówi się o refugiach glacjalnych, czyli obszarach, gdzie różne gatunki przetrwały maksimum ostatniego zlodowacenia, około 25–19 tys. lat temu, na Półwyspie Iberyjskim, Apenińskim i Bałkanach. Znacznie mniej danych mamy ze wschodniej Europy i wyższych szerokości geograficznych.

Co było największym zaskoczeniem?

- Największa efektywna wielkość populacji łosia występowała w środkowym holocenie, czyli między 8,2 a 4,2 tys. lat BP, kiedy klimat był ciepły. Spodziewaliśmy się raczej, że przypadnie ona na chłodniejsze okresy – późny plejstocen lub wczesny holocen. W naszych badaniach późny plejstocen obejmował okres od 50 do 11,2 tys. lat BP, a wczesny holocen – od 11,2 do 8,2 tys. lat BP. BP oznacza liczbę lat przed 1950 r., który umownie przyjmuje się jako punkt odniesienia w takim datowaniu.

Łoś jest gatunkiem wrażliwym na wysokie temperatury i przystosowanym do zimnego klimatu, więc wcześniej zakładaliśmy, że najwyższe liczebności osiągał raczej w chłodnych okresach, a holoceńskie ocieplenie było jedną z przyczyn spadku liczebności. Wyniki naszych badań pokazały coś innego.

 Europejska linia łosia doświadczyła około czterokrotnego spadku efektywnej liczebności samic. Co oznacza „efektywna liczebność”? Czy można ją przełożyć na rzeczywistą liczbę łosi?

- W naszych badaniach oznacza ona liczbę samic, które aktywnie biorą udział w rozrodzie i przekazują geny następnemu pokoleniu. Jest to wskaźnik liczebności obliczany na podstawie danych genetycznych.

Trzeba pamiętać, że efektywna liczebność populacji jest dużo niższa niż faktyczna, ponieważ nie wszystkie osobniki aktywnie uczestniczą w rozrodzie. Dodatkowo nasz wskaźnik dotyczy tylko samic, ponieważ badaliśmy mitochondrialne DNA, które jest przekazywane w linii matczynej. Rzeczywista wielkość populacji może być kilkukrotnie wyższa. Ten wskaźnik pozwala jednak prześledzić zmiany liczebności populacji na przestrzeni bardzo długiego czasu.

Skoro łoś jest gatunkiem zimnolubnym, dlaczego wyniki wskazują, że za późniejszy spadek jego efektywnej liczebności bardziej odpowiadał człowiek niż ocieplenie klimatu?

- Wydawało się nam wcześniej, że spadek liczebności łosi miał związek m.in. z ocieplaniem się klimatu. Wyniki naszych badań pokazały coś innego. Ten gwałtowny spadek nastąpił stosunkowo niedawno i najprawdopodobniej wynika przede wszystkim z działalności człowieka.

Klimat miał wpływ na spadek liczebności łosi przede wszystkim w późnym plejstocenie, gdy tuż przed maksimum ostatniego zlodowacenia i w jego trakcie klimat znacznie się ochłodził, a duże obszary Europy pokrywał lądolód. Po jego ustąpieniu i ociepleniu klimatu efektywna wielkość populacji łosia gwałtownie wzrosła. Szybko zwiększył się również zasięg gatunku.

Nasze wcześniejsze badania pokazały, że od maksimum ostatniego zlodowacenia do czasów współczesnych wzrosła dostępność środowisk odpowiednich dla łosia pod względem klimatycznym. Mimo to łoś zaczął znikać ze znacznych obszarów kontynentalnej Europy, głównie zachodniej, północno-zachodniej i centralnej.

Co wskazuje na to, że odpowiadała za to działalność człowieka?

- Od połowy holocenu istotnie spadała lesistość w miejscach występowania łosi, co wiąże się prawdopodobnie z rozwojem rolnictwa i odlesieniami powodowanymi przez człowieka" Europejskie łosie były częściej niż populacje azjatyckie związane ze środowiskami leśnymi. Lasy mają dla nich duże znaczenie nie tylko ze względu na pokarm, ale też jako miejsca, gdzie mogą chronić się przed wysokimi temperaturami, zwłaszcza latem.

Intensywne polowania na duże ssaki, takie jak łosie, są też dobrze udokumentowane w źródłach historycznych. Wiemy z nich, że liczebność populacji łosi znacznie spadała na obszarach i w okresach, w których intensywnie na nie polowano.

Dlaczego łosie we wschodniej Europie poradziły sobie lepiej niż te z centralnej i zachodniej części kontynentu?

- Prawdopodobnie ma to związek z niższym zagęszczeniem ludzi we wschodniej Europie, ale także z obecnością znacznych obszarów mało przekształconych przez człowieka, w tym trudnodostępnych, takich jak tereny bagienne północno-wschodniej Polski czy zachodniej Białorusi.

Największy wpływ człowieka widać w zachodniej i północno-zachodniej Europie, gdzie łoś zupełnie wyginął. Zachodnia linia łosia z sukcesem zasiedliła natomiast Skandynawię i tam znalazła odpowiednie warunki do rozwoju populacji. Na kontynencie niemal wyginęła.

A jaki jest „polski” wątek tej historii? Łosie żyjące nad Biebrzą są pozostałością dawnej środkowoeuropejskiej populacji?

- Tak. Łosie zamieszkujące północno-wschodnią Polskę należą do reliktowej środkowoeuropejskiej linii, która w przeszłości zajmowała znacznie większy obszar i była bardziej zróżnicowana genetycznie.

Jest to też jedna z najstarszych ewolucyjnie linii łosia wśród współcześnie występujących linii genetycznych łosi na świecie.

Co historia ostatnich 50 tys. lat mówi nam o przyszłości łosia? Dziś presja człowieka nakłada się przecież na szybkie ocieplenie klimatu.

- Mimo że populacja łosi w Polsce obecnie rośnie - obawiamy się, jak gatunek zareaguje na dalsze ocieplanie się klimatu, zwłaszcza na wysokie temperatury letnie, które są najważniejszym czynnikiem klimatycznym ograniczającym jego występowanie.

Wraz ze wzrostem temperatur zwiększają się także zasięgi pasożytów i patogenów, które mogą stanowić zagrożenie dla łosi. Do tego dochodzi ograniczona powierzchnia odpowiednich środowisk i coraz więcej barier utrudniających lub uniemożliwiających przemieszczanie się zwierząt na duże odległości oraz ograniczających przepływ genów.

Czy już teraz widać skutki nakładania się tych różnych presji?

- Widzimy, że rośnie liczba konfliktów człowieka z łosiem. Gatunek ten potrafi przemieszczać się na bardzo duże odległości, ale w mocno przekształconym krajobrazie skutkuje to również wyższą śmiertelnością. Łosie giną na drogach czy ostro zakończonych ogrodzeniach.

Nasze badania wyraźnie pokazują, że w bardzo krótkim czasie liczebność tego gatunku może się zmniejszyć. Łoś jest gatunkiem bardzo wrażliwym na wpływ człowieka, w tym na intensywne polowania.

Rozmawiała Anna Mikołajczyk-Kłębek

Dr hab. Magdalena Niedziałkowska kierowała projektem NCN poświęconym filogeografii, różnorodności genetycznej i siedliskom łosia w Eurazji w późnym plejstocenie i holocenie. Jego celem było m.in. odtworzenie zmian zasięgu łosia w ciągu ostatnich 50 tys. lat na podstawie interdyscyplinarnych badań, w tym DNA pozyskanego z kości i zębów. Autorzy przeanalizowali kompletne genomy mitochondrialne 95 kopalnych i 137 współczesnych łosi. Wykazali m.in., że efektywna liczebność europejskiej linii spadła od maksimum w środkowym holocenie około czterokrotnie, a najsilniej skurczył się zasięg grupy środkowoeuropejskiej.