Zdjęcie Dikerogammarus villosus
Badacze pod kierownictwem dr Tomasza Rewicza z Katedry Zoologii Bezkręgowców i Hydrobiologii UŁ sprawdzają czy pochodzące z różnych, izolowanych rejonów rodzimych, odmienne genetycznie populacje tego gatunku różnią się pomiędzy sobą potencjałem inwazyjnym, oraz czy kontakt między dotychczas izolowanymi populacjami doprowadzi do ich krzyżowania i powstania super-hybrydy o jeszcze wyższym potencjale inwazyjnym.
Na model badawczy wybrany został pochodzący z rejonu ponto-kaspijskiego gatunek skorupiaka Dikerogammarus villosus. Odrębne genetycznie populacje pochodzące z Dunaju i Dniepru z sukcesem skolonizowały odpowiednio Odrę i Wisłę w Polsce, docierając do kraju z przeciwnych kierunków (front zachodni oraz wschodni). Prawdopodobnie w niedalekiej przyszłości dojdzie do kontaktu tych populacji.
Gatunki inwazyjne to nie są gatunki, które rozprzestrzeniają się w sposób naturalny, wtedy mówilibyśmy o naturalnym rozszerzaniu zasięgu. Tutaj mówimy o sytuacjach, w których to człowiek musi albo sztucznie wprowadzić gatunek na nowym terenie, albo wywołać takie zmiany środowiskowe, które spowodują, że będzie on mógł się rozprzestrzeniać na obszarach niedostępnych dla niego w nieprzekształconym środowisku
– tłumaczy dr Tomasz Rewicz.
Dikerogammarus villosus trafił do Polski z dwóch kierunków (front zachodni i wschodni) i na tym etapie badań wiadomo już, że przedstawiciele obu grup nieco różnią się od siebie pod względem genetycznym. Zdaniem naukowców kiedy dojdzie do krzyżowania przedstawicieli obu populacji, powstanie super-hybryda, której osobniki mogą być jeszcze lepiej przystosowane środowiskowo, a co za tym idzie, będą jeszcze bardziej zagrażać rodzimej faunie. A spotkanie obu grup jest niemal pewne, przedstawiciele linii zachodniej żyją w Odrze, zaś linii wschodniej w Wiśle. – Połączenie obu rzek istnieje przez Brdę, Kanał Bydgoski, Noteć i Wartę – wyjaśnia dr Rewicz. – Oczywiście monitorujemy ten obszar bardzo dokładnie. Na nasze szczęście na tym odcinku nie ma dużego ruchu żeglowego i brakuje siedlisk szczególnie preferowanych przez ten gatunek, więc populacje jeszcze się nie spotkały.
Projekt badawczy prowadzony przez naukowców z Katedry Zoologii Bezkręgowców i Hydrobiologii zakłada trzy hipotezy
- Populacje z obu frontów inwazyjnych różnią się genetycznie i nie doszło do ich kontaktu.
Potwierdziliśmy strukturę genetyczną populacji badaniami molekularnymi opartymi na specjalnie zaprojektowanych markerach, wytypowanych po analizie genomu mitochondrialnego. Jest to niezbędne, aby potwierdzić "czystość" populacji wschodniej i zachodniej dla dalszych badań eksperymentalnych – wyjaśnia dr Rewicz. - Potencjał inwazyjny populacji z frontu wschodniego i zachodniego różni się.
Różnice genetyczne pomiędzy populacjami z obu frontów mogą wpływać na ich cechy biologiczne i fizjologiczne m.in. tolerancję na warunki środowiskowe, płodność, cechy behawioralne, a w rezultacie na ich potencjał inwazyjny. Może to być dodatkowo zmodyfikowane przez warunki termiczne, co jest niezwykle istotne w świetle trwającej zmiany klimatu – dodaje badacz. - Sukces reprodukcyjny i kondycja potomstwa: czy uzyskane z krzyżowania populacji z dwóch frontów potomstwo wykazuje wyższy potencjał inwazyjny, niż potomstwo uzyskane w obrębie populacji.
Pomimo genetycznej odrębności populacji, bariera reprodukcyjna jest mało prawdopodobna. Sprawdzimy, czy sukces rozrodczy osobników między frontami i wewnątrz jest porównywalny. W przypadku kontaktu populacji ze wschodniego i zachodniego frontu, nastąpi hybrydyzacja. Potencjalnie może to spowodować powstanie super-hybrydy: osobniki posiadające jeszcze wyższy potencjał inwazyjny ze względu na zwiększoną różnorodność genetyczną i prawdopodobne szersze zakresy tolerancji na warunki środowiskowe – wyjaśnia dr Rewicz.
Prowadzony projekt jest bardzo ważny w skali globalnej. Obecny etap inwazji Dikerogammarus villosus w Polsce jest wyjątkową szansą na monitorowanie prawdopodobnego kontaktu tych dwóch frontów i wewnątrzgatunkowej hybrydyzacji. Wybór Dikerogammarus villosus jako organizmu modelowego ma kluczowe znaczenie, ponieważ wschodnie i zachodnie populacje były genetycznie odmienne i prawdopodobnie miały różne optima środowiskowe. - Hybrydyzacja może doprowadzić do powstania super-hybrydy, o jeszcze większym potencjale inwazyjnym i skutkować przyszłą "re-inwazją"– mówi dr Rewicz. - Sytuacja jaką obserwujemy w dynamice inwazji oraz rozmieszczenia tego gatunku w Polsce, to świetna okazja do eksperymentalnego przetestowania tej hipotezy.
Wyniki badań pozwolą też zwrócić uwagę na kwestię inwazji gatunków i na to jaki wpływ na zmiany w ekosystemie mają, często nieświadome, działania ludzi. – Od kilku tygodni wiemy, że pojawił się kolejny obszar, w którym może dojść do spotkania wschodniej i zachodniej populacji obunogów – mówi dr Rewicz. – Od 2015 przedstawiciele linii wschodniej kolonizują kraje nadbałtyckie, tymczasem w marcu 2023 gatunek został odnaleziony w jeziorze Vättern w Szwecji. Istnieje podejrzenie, że gatunek został wsiedlony do Szwecji wraz z jachtami, które wcześniej pływały po jeziorach alpejskich. Szwecja to obszar, w którym niebawem również może dojść do spotkania i krzyżowania się obu populacji. Te obserwacje pokazują też jak nieświadomie człowiek przyczynia się do rozprzestrzenia gatunków inwazyjnych. – I nie chodzi tu tylko o Dikerogammarus villosus, ale także wielu innych gatunków wodnych w tym małży i roślin – podkreśla dr Rewicz. – W Wielkiej Brytanii, USA i Kanadzie wprowadzono już procedury bezpieczeństwa dotyczące sportów wodnych. Łodzie należy wodować tylko w wyznaczonych miejscach, podczas zmiany akwenu powinny być one oczyszczane i osuszane, a liny i boje dokładnie dezynfekowane. W tamtych krajach świadomość niebezpieczeństw związanych z inwazjami gatunków jest znacznie wyższa niż w Polsce. Mam nadzieję, że nasze badania zwrócą uwagę na te zagrożenia.
Materiały: Wydział Biologii i Ochrony Środowiska
Zdjęcie: prof. dr hab. Michał Grabowski
Tekst: Justyna Kowalewska (3PR)
Film: Luca Desiderato
Badania prowadzone są w ramach projektu finansowanego przez NCN SONATA DEC- 2018/31/D/NZ8/03061.