Idea, która zmieniła ekologię

Wokół tajemnicy życia na Ziemi

W 1966 r. Robert Paine, ceniony ekolog i jeden z pionierów nowoczesnej ekologii, prowadził badania w skalistych basenach pływowych u wybrzeży Pacyfiku. Największym drapieżnikiem w tych wodach jest rozgwiazda Pisaster, która żywi się głównie małżami. Paine wyizolował jedną część basenu, gdzie nie występowały rozgwiazdy, a obok pozostawił obszar kontrolny. Wyniki eksperymentu Paine’a były zaskakujące. Różnorodność gatunków była znacznie wyższa w obecności Pisaster niż po jego usunięciu. W nieobecności rozgwiazdy, małż Balanus glandula szybko zaludnił dostępne przestrzenie, wypierając większość innych gatunków. Miesiące później małże kalifornijskie (Mytilus californiensis) opanowały obszar zajmowany wcześniej przez Balanus. Rozgwiazda Pisaster utrzymywała równowagę w ekosystemie, selektywnie żywiąc się małżami i skorupiakami, zapobiegając ich nadmiernemu rozprzestrzenianiu się (Paine 1969).

Ta obserwacja na zawsze zmieniła sposób myślenia o relacjach w przyrodzie. Paine wykazał, że nie wszystkie gatunki pełnią w ekosystemie równorzędną rolę. Niektóre oddziałują na otoczenie wyjątkowo silnie, kształtując strukturę całej wspólnoty. Gatunki te określił mianem „gatunków zwornikowych”. Od tamtej pory ekologia przeszła głęboką przemianę, a jego koncepcja na trwałe wpisała się w fundamenty tej nauki.

Gatunek zwornikowy – niezależnie od tego, czy mówimy o zwierzęciu, roślinie, bakterii, czy grzybie – to swoisty „cement”, który scala cały ekosystem. Choć nie zawsze jest on najliczniejszy ani największy, jego rola jest nie do przecenienia. Gdy taki gatunek znika, uruchamia lawinę zmian, które mogą całkowicie przeobrazić środowisko – jego strukturę i bioróżnorodność. Wprawdzie wszystkie elementy ekosystemu są ze sobą powiązane, to właśnie te organizmy odgrywają kluczową rolę w tym, jak całość funkcjonuje.

Klasycznym gatunkiem zwornikowym, o którym uczymy się na biologii w liceum, jest słoń afrykański. Przez wyrywanie i zjadanie ogromnej liczby małych drzew i krzewów, które w innym przypadku przekształciłyby się w lasy lub zarośla, działa jak inżynier ekosystemu, utrzymując słoneczne, otwarte przestrzenie, gdzie trawy mogą swobodnie rosnąć (Leakey, Roger 1999). Innym „inżynierem środowiska” są bobry, budując tamy, tworzą rozległe mokradła, które stają się schronieniem dla wielu gatunków roślin i zwierząt, w tym również zagrożonych. Takie środowiska poprawiają jakość wody, wspierają retencję i ograniczają skutki suszy oraz powodzi, a także zapobiegają erozji brzegów rzek (Willby et al. 2018).

Także wilki są uważane za gatunki zwornikowe, co oznacza, że odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu zdrowia i równowagi ekosystemów. Ich obecność ma istotny wpływ na różne aspekty środowiska, w tym populacje ofiar, roślinność, a nawet fizyczny krajobraz. Usunięcie wilków z ekosystemu prowadziłoby do znacznych zmian, które mogłyby doprowadzić do jego załamania (Lavallée 2018). Gatunki zwornikowe to nie tylko drapieżnicy – należą do nich również organizmy żyjące we współpracy z innymi. Przykładem są kolibry, które zapylając kwiaty, wspierają ich rozmnażanie, a także ssaki, które pomagają rozsiewać zarodniki grzybów mikoryzowych, korzystnych dla wielu roślin (Wilcox, Murphy 1985).

Takie podejście spotkało się z krytyką, bo może zbytnio upraszczać złożoność relacji w ekosystemach (Mills et al. 1993). O gatunku zwornikowym najczęściej robi się głośno dopiero wtedy, gdy znika – celowo lub przypadkiem – a jego brak wywołuje lawinę zmian, które uderzają w cały ekosystem. Niestety, nie możemy sobie pozwolić na eksperymenty polegające na „usuwaniu elementów” natury tylko po to, by sprawdzić, co się stanie. Dlatego coraz częściej mówi się o tym, że warto dbać o wszystkie gatunki – niezależnie od tego, czy pełnią spektakularną, czy mniej widoczną rolę w przyrodzie.

Prof. Piotr Skubała

Literatura:
- Lavallée Ch. D. 2018. Trophic Interactions of Gray Wolves (Canis lupus), the Keystone Species inYellowstone National Park. „Proceedings of Manitoba’s Undergraduate Science and Engineering Research Lavallée”, PMUSER 4(1): 77–78. doi.org/10.5203/pmuser.201841659.
- Leakey R., Roger L. 1999 [1995]. The modern elephant story. The sixth extinction: biodiversity and its survival. London: Phoenix, pp. 216-217.
- Mills L. S., Soule M. E., Doak D. F. 1993. The Keystone-Species Concept in Ecology and Conservation. „BioScience” 43(4): 219-224. doi.org/10.2307/1312122.
- Paine R. T. 1969. A Note on Trophic Complexity and Community Stability. „The American Naturalist” 103 (929): 91-93.
- Wilcox B. A., Murphy D. D. 1985. Conservation strategy: the effects of fragmentation on extinction. „American Naturalist” 125: 879-887.
- Willby N. J., Law A., Levanoni O., Foster G., Ecke F. 2018. Rewilding wetlands: beaver as agents of within-habitat heterogeneity and the responses of contrasting biota. „Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences” 373: 20170444. doi.org/10.1098/rstb.2017.0444.