Na jagody? Czernice i brusznice a zmiany klimatu

Borówki, czernica i brusznica, to krzewinki występujące niemal w całej Europie. Świadczą one liczne usługi ekosystemowe i bywają nazywane „inżynierami ekosystemów”, ponieważ potrafią kształtować warunki w swoim otoczeniu. Szczególnie hołubimy je jednak ze względu na niezapomniany smak – kojarzącą się z dzieciństwem esencję lata. Brodząc wśród gęstych krzewinek, z poplamionymi dłońmi i językami, postrzegamy borówki jako nieodzowny element polskich lasów, coś, czego nie mogłoby w nich zabraknąć. Czy jednak te niezwykłe dary lasu są nam dane raz na zawsze?

Krewne, ale nie siostry

Czernica i brusznica są ze sobą blisko spokrewnione. Oba gatunki należą do rodziny wrzosowatych i przyjmują charakterystyczny pokrój krzewinek (najczęściej do około 60 i 30 cm wysokości). Oba gatunki tolerują bardzo zróżnicowany zakres temperatur, co decyduje o ich szerokich zasięgach występowania. Jako rośliny światłożądne, obie borówki chętnie zasiedlają widne siedliska pod okapem drzewostanu, jednak w warunkach bardziej ekstremalnych, np. dalej na północ lub wyżej w górach, występują w miejscach otwartych (bez osłony drzew) na torfowiskach, borówczyskach i wrzosowiskach. Większa dostępność światła sprzyja zwiększonej produkcji owoców u obu krzewinek. Oba gatunki preferują gleby kwaśne, od piaszczystych bielic po gleby torfowe. Na tak ubogich siedliskach często konkurencja ze strony innych gatunków jest niewielka i wówczas borówki stają się gatunkami dominującymi. Taka sytuacja może zdarzyć się w całym spektrum zajmowanych przez nie siedlisk: od kwaśnych buczyn i dąbrów, przez bory sosnowe i świerkowe, aż po wrzosowiska, wysokogórskie borówczyska i murawy oraz arktyczną tundrę.

Poza przystosowaniem do występowania na glebach kwaśnych, sukces w starciu z innymi gatunkami występującymi w dnie lasu zapewnia borówkom także rozmnażanie wegetatywne poprzez kłącza. Wówczas zwarte, rozległe kępy długowiecznych borówek, choć kolonizują powierzchnię stosunkowo powoli, skutecznie konkurują z innymi gatunkami zabiegającymi o swoje miejsce w leśnym runie. Liczne gatunki zwierząt, przede wszystkim ptaki, owady i ssaki, chętnie korzystają z dobrodziejstw dostarczanych przez te śmiałe, rozpychające się w dnie lasu krzewinki. Największym bodaj amatorem borówek jest jednak człowiek, który już od czasów prehistorycznych zbiera owoce obu gatunków, ciesząc się nie tylko ich pysznym smakiem, ale również właściwościami prozdrowotnymi, wynikającymi m.in. z dużej zawartości antocyjanów. Ich liście i owoce stanowią również surowiec do produkcji leków pochodzenia naturalnego w medycynie oficjalnej.

Trzeba więc przyznać, że oba gatunki mają wiele wspólnego. Nie można ich jednak uznać za gatunki siostrzane. Podczas gdy czernica zrzuca swoje stosunkowo delikatne liście na zimę, brusznica pozostaje gatunkiem zimozielonym, o mięsistych liściach odpornych na mrozy, a w dużej mierze również na presję ze strony roślinożerców. Różnicę stanowi także strategia dotycząca kwitnienia, ponieważ brusznica na większości swojego obszaru występowania kwitnie dwa razy w sezonie (wiosną i latem), podczas gdy czernica kwitnie tylko raz, choć należy zaznaczyć, że kwitnąć może w sposób ciągły przez dłuższy okres. Czernica i brusznica nie są też siostrami pod względem filogenetycznym. Chociaż w dużej mierze zasięgi występowania obu borówek się nakładają, to jednak czernica występuje dalej na zachód, i zwykle jest częstsza i liczniejsza niż brusznica.

Jak przewidzieć przyszłość?

Czy jednak czernica i brusznica zachowają swoje obecne zasięgi występowania? Zmiany klimatyczne coraz silniej wpływają nie tylko na pojedyncze gatunki, ale też na całe ekosystemy, poprzez zmianę warunków środowiskowych. Warunki te do niedawna najczęściej były optymalne – poszczególne populacje przystosowały się do nich, wykształcając specyficzne dla danych obszarów adaptacje. Przykładowo, populacje czernicy występujące na górskich halach mają lepsze przystosowania do niskich temperatur i długich zim od czernic z populacji nizinnych (np. twardsze łodygi), a brusznica występująca w Skandynawii ma grubsze liście niż brusznice rosnące w Polsce. Do tego wszystkie gatunki funkcjonują w ekosystemach, czyli w gęstej sieci międzygatunkowych zależności, znajdując się w stanie dynamicznej równowagi. Zmiany klimatu zaburzają tę równowagę. Jak to wpłynie na czernicę i brusznicę?

Odpowiedzi mogą dostarczyć badania z zakresu modelowania ekologicznego, które na podstawie obecnego rozmieszczenia gatunków, a także obecnych i przewidywanych warunków klimatycznych pozwalają oszacować, na jakim obszarze w perspektywie najbliższych kilku dekad będzie mógł występować dany gatunek. Badania najczęściej dotyczą okresów 2041-2060 oraz 2061-2080, ponieważ dla tych lat dostępne są prognozy zmian w warunkach klimatycznych, bazujące na przewidywanych zmianach w rozkładzie opadów i temperatur w ciągu roku. Przygotowywane w ten sposób modele z powodzeniem wykorzystywane są już teraz przy planowaniu działań mających na celu unikanie i łagodzenie negatywnych skutków zmian klimatycznych na poszczególne gatunki i ekosystemy.

Do tej pory badania skupiały się jednak głównie na gatunkach ważnych pod względem gospodarczym (czyli przede wszystkim na drzewach), na gatunkach stanowiących zagrożenie dla zdrowia i życia człowieka (jak barszcz Sosnowskiego), czy też na gatunkach rzadkich i zagrożonych (w tym endemitach, czyli gatunkach występujących na niewielkim obszarze). Gatunki runa leśnego, postrzegane jako mniej istotne, o niewielkim udziale w całkowitej biomasie ekosystemu, często były w tego rodzaju analizach pomijane. Tymczasem pełnią one ważną rolę w obiegu materii w ekosystemie, a dostarczana przez nie ściółka jest bogata w składniki odżywcze, czyniąc pożądane przez rośliny pierwiastki łatwiej dostępnymi. W przypadku borówek nie sposób nie wspomnieć o ich wartościach użytkowych, określanych obecnie mianem usług ekosystemowych. Do najważniejszych należą zapobieganie erozji gleby czy sekwestracja (wiązanie) węgla (usługi regulacyjne), a także dostarczanie surowców, w tym jagód wykorzystywanych w celach spożywczych czy liści wykorzystywanych w medycynie (usługi zaopatrzeniowe). Ponadto borówki dostarczają walorów estetycznych poprzez tworzenie pięknych krajobrazów. Mogą też stanowić ważną część tożsamości kulturowej, szczególnie w przypadku społeczności mocno związanych z ekosystemami leśnymi (usługi kulturowe). Biorąc pod uwagę to, z jak wielu powodów są to ważne gatunki, byliśmy nieco zdziwieni, gdy zorientowaliśmy się, że nie zostały dla nich przygotowane predykcje przyszłego rozmieszczenia, które mogłyby pomóc w określeniu stopnia ich zagrożenia, a także we wskazaniu ewentualnych działań na rzecz ich ochrony. Razem z zespołem pod kierunkiem dr. Radosława Puchałki postanowiliśmy pochylić się nad losem borówek i przygotowaliśmy takie właśnie modele. Oto co z nich wynika.

Jaka przyszłość czeka borówki i jakie czynniki będą ją kształtować?

Zacznijmy od czynników bioklimatycznych, które w największym stopniu kształtują zasięgi występowania borówek. Według naszych wyników, czynnikiem, który spośród 19 różnych parametrów aż w 60% determinować będzie przyszłe rozmieszczenie badanych gatunków, jest ilość opadów w danym regionie przypadająca na najcieplejszy kwartał roku. Dwie następne pod względem ważności zmienne to średnia temperatura najwilgotniejszego kwartału oraz różnica między minimalną a maksymalną temperaturą w roku.

Obecnie zasięgi geograficzne obu gatunków w dużej mierze się nakładają, choć jak już wspomnieliśmy, czernica występuje dalej na zachód, czyli we Francji, a nawet wzdłuż północnego wybrzeża Półwyspu Iberyjskiego. Jeśli chodzi o przyszłość obu gatunków, to w przypadku wszystkich użytych przez nas scenariuszy klimatycznych i dla obu analizowanych okresów (czyli 2041-2060 oraz 2061-2080), czernica utraci więcej areałów o sprzyjających warunkach w zachodniej Europie niż brusznica. Generalnie im bardziej pesymistyczny scenariusz zmian klimatycznych, tym większe są przewidywane straty potencjalnych zasięgów występowania czernicy i brusznicy. Większość dotychczas optymalnych pod względem klimatycznym obszarów, zwłaszcza w Europie Wschodniej i Środkowej, będzie niesprzyjająca dla występowania obu gatunków. W Europie Południowej dodatkowo nastąpi fragmentacja obszarów z warunkami sprzyjającymi występowaniu borówek. Odpowiednie dla występowania obu gatunków pozostaną Wyspy Brytyjskie oraz regiony górskie, szczególnie te zlokalizowane w północnej Europie, głównie w Skandynawii. Jeśli zaś chodzi o obszary obecnie niezasiedlone przez obie borówki, które pod wpływem zmian klimatu mogłyby okazać się dla nich bardziej przyjazne, to są to jedynie bardzo niewielkie obszary w północno-wschodniej Europie (na których obecnie jest dla nich zbyt zimno).

W zależności od przyjętego scenariusza zmian klimatycznych, możemy się spodziewać zróżnicowanych wartości dotyczących zakresu zmian w zasięgach analizowanych gatunków. W najbardziej pesymistycznym scenariuszu, uwzględniającym brak działań z zakresu ochrony klimatu i dalszą emisję gazów cieplarnianych do atmosfery, czernica straci 54%, a brusznica aż 61% obecnego zasięgu. Najmniejsze straty areału o sprzyjających warunkach są zaś widoczne, naturalnie, w przypadku scenariusza najbardziej optymistycznego, i wtedy straty obszarowe dla obu gatunków wynoszą 39% (co jednak nadal stanowi bardzo dużą część ich obecnego zasięgu). Ewentualne zdobycie nowych, sprzyjających pod względem klimatycznym, obszarów w żadnym z analizowanych scenariuszy nie przekracza natomiast nawet 0,1% obecnego zasięgu występowania gatunków. Wynika to z braku obszarów lądowych położonych na północ od obszarów zajmowanych obecnie. Ponadto, większe różnice wystąpią pomiędzy aktualnym rozmieszczeniem gatunków a ich potencjalnym rozmieszczeniem w okresie 2041-2060, niż pomiędzy okresami 2041-2060 a 2061-2080.

Zmiany przewidywane dla borówek pokrywają się również z opisywanymi w poprzednich badaniach zmianami zasięgów przewidywanymi dla sosny i świerka, czyli drzew, pod których okapem borówki najczęściej występują. Wycofywanie się wspomnianych gatunków iglastych, przepuszczających przez swoje korony dużo światła i tym samym tworzących w dnie lasu sprzyjające dla borówek warunki, na pewno wpłynie w negatywny sposób na populacje borówek. Jednoczesna utrata optimum klimatycznego przez borówki oraz sosny i świerki dodatkowo może działać na niekorzyść tych krzewinek, ponieważ miejsce drzew iglastych zajmą najprawdopodobniej gatunki liściaste, silnie ograniczające dostęp światła do dna lasu. W pierwszej kolejności będzie to skutkować zmniejszeniem produkcji owoców i nasion, a w dalszej – ustępowaniem borówek i kolonizacją runa przez inne gatunki roślin, lepiej przystosowane do zacienienia.

Jakie będą konsekwencje ustępowania borówek?

Według naszych wyników, zmieniająca się ilość opadów w najcieplejszym okresie roku to najważniejszy czynnik decydujący o zasięgach występowania borówek. Oba gatunki preferują gleby piaszczyste, które charakteryzują się niską retencją wody. Gleby takie nie posiadają zdolności do zatrzymywania wody na długi czas i są łatwo przepuszczalne. Jako że możliwość pobierania wody z gruntu jest ograniczona, borówki są w znacznym stopniu uzależnione od dostaw wody opadowej, zwłaszcza w trakcie sezonu wegetacyjnego. Lato to okres wzmożonego wzrostu obu gatunków, ale także dużych wydatków energetycznych związanych z owocowaniem. Zmniejszenie ilości opadów w okresie letnim może więc negatywnie wpłynąć na ogólny stan populacji badanych gatunków oraz na znaczne zmniejszenie liczby produkowanych owoców. Sytuacji borówek nie polepsza fakt, że zgodnie z prognozami klimatycznymi letnie niedobory wody będą coraz częstsze. Wprawdzie rosnące temperatury wpływają na wydłużenie sezonu wegetacyjnego, ale jednocześnie skracają okresy, gdzie ma szansę utrzymać się pokrywa śnieżna, będąca ważnym źródłem wody dla wiosennej wegetacji. To sprawia, że dotkliwe susze coraz częściej zaczynają się już wiosną i potęgują skutki letnich deficytów wody. Ta samonakręcająca się spirala nie sprzyja borówkom. W obliczu obserwowanych zmian klimatycznych coraz bardziej prawdopodobne wydają się daleko idące konsekwencje dla ekosystemów, w których obecnie gatunki te występują.

By zrozumieć, jakie konsekwencje może nieść ze sobą ustępowanie borówek, trzeba najpierw zrozumieć, jak ważnych korzyści dostarczają. Długowieczność obu gatunków sprawia, że mają one znaczny potencjał w zakresie sekwestracji węgla w korzeniach w ramach tzw. szybkiego cyklu węglowego (częste są osobniki klonalne osiągające wiek nawet kilkuset lat). Miejsce zanikających borówek mogą zająć gatunki o innej strategii życiowej, krócej żyjące, bez takiego potencjału do długookresowego wiązania węgla w glebie. Podziemne organy klonalne, dzięki swojej rozbudowanej przestrzennie strukturze, skutecznie przeciwdziałają erozji gleby, co ma szczególnie duże znaczenie na obszarach górskich. Bez borówek postępować więc może degradacja tych ekosystemów. Gęsto występujące krzewinki borówek mogą też tworzyć refugia dla niektórych siewek, tworząc coś na kształt naturalnych przedszkoli, w których nowe pokolenie roślin chronione jest od wiatru, mrozu, oraz przed presją ze strony roślinożerców. Z drugiej strony jednak, borówki same często są pokarmem i miejscem schronienia dla wielu gatunków zwierząt. Ich zanik będzie więc wpływał na całe łańcuchy troficzne, których podstawę dotychczas stanowiły. Naturalną konsekwencją ich ustępowania będzie też stopniowe ograniczanie dostępności tak chętnie wykorzystywanych przez nas owoców. Mamy więc nadzieję, że przekonaliśmy każdego z czytelników, że warto zawalczyć o ochronę tych cennych, choć nadal jeszcze szeroko występujących gatunków, oraz o ograniczenie negatywnego wpływu zmian klimatycznych na ich populacje. Tu nasuwa się jednak pytanie: jakie działania mogą w tym pomóc?

Co można zrobić?

Głównym czynnikiem napędzającym zmiany klimatyczne jest oczywiście emisja gazów cieplarnianych do atmosfery, dlatego, jeśli chcielibyśmy wyeliminować pierwotną przyczynę problemu, w pierwszej kolejności należałoby zaprzestać wydobycia i wykorzystania paliw kopalnych. Do tego istnieje wiele innych działań na rzecz ochrony klimatu, których nie będziemy tu prezentować – skupimy się na bardziej specyficznych działaniach, skoncentrowanych na ochronie borówek.

Wzrost temperatur, w tym coraz częstsze w Europie letnie fale upałów, zwiększają tempo ewapotranspiracji, czyli parowania wody z gleby, drastycznie zmniejszając jej dostępność dla roślin. Sprawy nie ułatwia powszechna regulacja rzek i poziomu wód gruntowych, a także zmiany w zagospodarowaniu terenu, które dotyczą rozwoju rolnictwa i dynamicznie postępującej urbanizacji. Wszystkie te procesy prowadzą bowiem do ograniczenia retencji wody w glebie.

Do tej pory liczne badania wykazały, że działania na rzecz zwiększenia retencji wody na poszczególnych obszarach pozytywnie wpływają na stan różnorodności biologicznej oraz możliwości zachowania gatunków. Dlatego sugerujemy, że podniesienie się lustra wód gruntowych mogłoby skutecznie pomóc również w ochronie brusznicy i czernicy, a w przypadku tej ostatniej w szczególności, ponieważ ma ona wyższe wymagania względem dostępności wody. Ponadto, biorąc pod uwagę, że oba gatunki są światłożądne, działanie z zakresu ochrony czynnej mogłoby stanowić przerzedzanie warstwy drzew w drzewostanach o zbyt dużym stopniu zacienienia. Nasze wcześniejsze badania wykazały, że zacienianie dna lasu w wyniku kolonizacji drzewostanów iglastych przez gatunki liściaste jest głównym czynnikiem ustępowania borówek. Mamy więc podstawy sądzić, że jest to działanie o dużym potencjale i może pomóc w skuteczny sposób kształtować sprzyjające borówkom warunki.

Kończąc naszą opowieść o borówkach i ich przyszłych losach chcemy raz jeszcze podkreślić niebagatelną rolę pełnioną przez czernicę i brusznicę nie tylko w zróżnicowanych ekosystemach naszego kraju, ale całego kontynentu europejskiego. Jednocześnie zachęcamy wszystkie osoby zawodowo związane z zarządzaniem ekosystemami oraz ochroną przyrody do pochylenia się nad tymi jeszcze często występującymi krzewinkami, których przyszłość, w obliczu zmian klimatycznych, staje pod znakiem zapytania.

Sonia Paź-Dyderska, Radosław Puchałka, Beata Woziwoda, Marcin K. Dyderski

Oryginalna praca:
- Radosław Puchałka, Sonia Paź-Dyderska, Beata Woziwoda, Marcin K. Dyderski, Climate change will cause climatic niche contraction of Vaccinium myrtillus L. and V. vitis-idaea L. in Europe, „Science of The Total Environment”, Volume 892, 2023, 164483, doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.164483.

Sonia Paź-Dyderska – pracuje w Instytucie Dendrologii Polskiej Akademii Nauk. Zajmuje się ekologią funkcjonalną roślin, w szczególności zmiennością cech funkcjonalnych liści. Interesuje się ochroną przyrody i zrównoważonym zarządzaniem ekosystemami lądowymi.

Radosław Puchałka – mieszkaniec przedmieścia Torunia. Pracuje jako nauczyciel akademicki na Wydziale nauk Biologicznych i Weterynaryjnych na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika w Toruniu. Interesuje się problematyką związaną w wpływem zmian klimatycznych na rozmieszczenie i fenologię roślin oraz biogeografią.

Beata Woziwoda – łodzianka z wyboru. Od studiów związana z Wydziałem Biologii i Ochrony Środowiska Uniwersytetu Łódzkiego. Ekolożka roślin, botaniczka, badaczka lasów Polski środkowej, od ponad dekady skoncentrowana na badaniu wpływu gatunków obcego pochodzenia na rodzime ekosystemy. Miłośniczka paproci (pteridolożka) i wiekowych drzew.

Marcin K. Dyderski – pracuje jako profesor w Instytucie Dendrologii Polskiej Akademii Nauk. Prowadzi badania dotyczące reakcji roślin na działalność człowieka, obejmujące wpływ górnictwa, gospodarki leśnej, zmian klimatycznych i inwazji biologicznych, w szczególności inwazyjnymi gatunkami drzew.