dofinansowano ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej

Czy wiedziałeś?

Czy mamy dbać o różnorodność mikrobów?

Maria Bartoszewicz

O tym, że różnorodność biologiczna jest zagrożona wiedzą już chyba wszyscy. Gatunki znikają na oceanicznych wyspach i w wysokich górach, te najbardziej znane są policzone, co do sztuki i wiemy, że z 3000 ocalałych tygrysów, co roku ubywa kilkanaście i prawdopodobnie poza ogrodami zoologicznymi nie ma dla nich przyszłości. Specjaliści spierają się co do tempa wymierania gatunków, ale nawet jeśli nie wytępione na zawsze, wiele gatunków zostało ograniczonych do nielicznych i izolowanych grup. To wszystko powoduje, że ekosystemy zmieniają się, utrata gatunków sprawia że możemy czerpać z Przyrody znacznie mniej korzyści.
Choć współczesne społeczeństwa mają z reguły pozytywny stosunek do ochrony Przyrody, i wszyscy przerabiali w szkole podstawowy kurs biologii, mało kto zdaje sobie sprawę z tego, że orły, lwy czy foki to tylko wisienka na torcie ekosystemu. Naszym środowiskiem naturalnym rządzę mikroby, i obowiązuje ogólna zasada, że im coś jest mniejsze tym jest ważniejsze.
Najpierw jak to jest z różnorodnością – otóż biologia, w ślad za rozwojem genetyki, kilkanaście lat temu, odeszła od znanego schematu, że świat żywy dzieli się na Królestwa Zwierząt, Roślin, Grzybów i Mikrobów i skonstruowała nowe, budzące zakłopotanie Drzewo Życia (zobacz rysunek). Ten gęsto rozgałęziony krzew pokazuje tylko główne gałęzie ożywionego świata. Wszystkie zwierzęta, od maleńkiego nicienia do człowieka mieszczą się na małej gałązce z lewej strony u góry, a wszystkie kręgowce (ryby, płazy, gady i ssaki) to jeszcze mniejsze odgałęzienie tej gałązki. Rośliny od traw po drzewa to kolejna małą gałązka. Całą resztę drzewa życia tworzą miniaturowe, niewidoczne gołym okiem organizmy. Z punktu widzenia konstrukcji genetycznej i rozwiązań biochemicznych, te drobinki plazmy różnią się od siebie bardziej niż człowiek od kapusty. To prawdziwe zagłębie różnorodności biologicznej – magazyn prób i błędów ewolucji, która eksperymentowała z życiem od momentu, kiedy pojawiło się na Ziemi jakieś 3,8 mld lat temu. Rzecz w tym, że na rozmaitości form się nie kończy – mikroorganizmy to nie tylko najliczniejsze organizmy na Ziemi, ich biomasa – czyli żywa waga, przewyższa biomasę wszystkich pozostałych ziemskich organizmów. Dopiero niedawno odkryto, że prawdopodobnie najliczniejszym gatunkiem zamieszkującym Wszechocean jest miniaturowa sinica Prochlorococcus. Co roku mikrobiolodzy donoszą o nowych sensacjach ze świata mikrobów takich jak: znalezienie żywych bakterii w skałach, 700 metrów pod dnem oceanu, o bakteriach żyjących w gorących źródłach, w środowisku skrajnie kwaśnym czy zasadowym, a więc tam gdzie żaden inny organizm nie jest w stanie przetrwać, krótko mówiąc – to mikroorganizmy wyznaczają granice życia na naszej planecie. Nie tylko najbardziej różnorodne, stanowiące największą żywą masę, ale też spełniające zadania o globalnym znaczeniu. Najważniejsze z tych zadań mikroorganizmy wypełniły około 2mld lat temu, kiedy masowo rozwijające się sinice uwalniały tlen do młodej ziemskiej atmosfery, aż w końcu osiągnął on swoje dzisiejsze stężenie w wodzie i atmosferze. Także i dzisiaj mikroskopijne organizmy w oceanach produkują połowę potrzebnego nam do życia tlenu (drugą połowę dostarczają rośliny lądowe). To co dziś nazywa się „usługami ekosystemu” – czyli zjawiska przyrodnicze, z których odnosimy wymierne korzyści, to w większości też dzieło mikroorganizmów (np. emisja związków siarki, które są jednym z głównych czynników tworzenia chmur nad oceanami). Jednak zasadniczą funkcją mikroorganizmów we wszystkich ekosystemach jest rozkładanie martwej materii organicznej do prostych związków nieorganicznych (biogenów) przyswajanych następnie przez rośliny. Dzięki temu procesowi może istnieć rolnictwo i wszelka produkcja roślinna i dzięki temu nie brodzimy w stosach martwych zwierząt i resztek roślinnych.
Czy istnieje coś co może zagrażać istnieniu mikroorganizmów? Oczywiście ich różnorodność i zdolności przystosowawcze są tak wielkie, że nie jesteśmy w stanie ich zlikwidować w skali globalnej, ale niestety możemy im poważnie zaszkodzić. Jednym z istotnych zagrożeń są usuwane do środowiska antybiotyki. Najwięcej antybiotyków dostaje się do gleby z zaprawianych antybiotykami pasz dla zwierząt hodowlanych, czy też masowego weterynaryjnego leczenia. Antybiotyki w przyrodzie mogą nie tylko ograniczyć liczbę pożytecznych bakterii np. tych biorących udział w obiegu azotu, ale co gorsza ich niskie stężenia uodparniają na leki chorobotwórcze mikroby, które zawsze mogą znajdować się w środowisku. Ponadto uboga w mikroorganizmy gleba albo dno wodnego zbiornika to nic dobrego – nie rozwinie się tam zdrowy system ekologiczny.
O mikrobach w środowisku wiemy wciąż za mało – trochę nierozsądnie zważywszy na ich wagę (dosłowną i w przenośni) – ale to przecież niewidoczne organizmy, by je zobaczyć konieczne są: laboratoria i kosztowny sprzęt. Na szczęście jest kilka prostych metod dzięki którym, możemy obserwować skutki działania bakterii, wśród nich jedna o mało zachęcającej nazwie – „metoda worków śmieciowych” – (litterbags metod). Metoda ta jest stosowana przez leśników do badania tempa rozkładu materii organicznej – pozwala ocenić jak szybko leśna gleba przerabia różne rodzaje opadających liści, igliwia i drewna. Do woreczków z gęstej nylonowej gazy wkłada się odważone porcje materiału, który chcemy zbadać (np. igliwia) i zakopuje, po czym w odstępach tygodniowych wyjmuje się woreczki i waży, notując spadek wagi. Takie badania można oczywiście wzbogacić o analizy chemiczne wykazujące jaki substancje rozkładane są w kolejnych tygodniach, ale zasadnicza informacja jest prosta – wynika z niej że np. w wilgotnym lesie mikroorganizmy rozkładają liście klonu w ciągu pół roku. Kilka lat temu międzynarodowy zespół naukowy zorganizował w szkołach we Francji akcję masowego zakopywania patyczków do lodów z McDonald’s, by zbadać jak szybko ten rodzaj drewna (standardowy kawałek) ulega rozkładowi w zależności od regionu, klimatu i rodzaju gleby. To idealny przykład Nauki Obywatelskiej, przeprowadzone prostymi środkami masowe badania, których wyniki dostarczają wartościowych informacji.
Proponujemy podobną naukową zabawę w Polsce – sprawdźmy jak szybko poradzi sobie gleba ze złożoną cztery razy czystą kartką papieru do drukarki. Papier składa się głównie z celulozy, tak więc eksperyment pozwoli ocenić aktywność bakterii odpowiedzialnych za rozkład celulozy w wybranym przez nas miejscu. Szczegółowe informacje jak przeprowadzić eksperyment można znaleźć na stronie https://www.iopan.gda.pl/projects/NaukaObywatelska/index2.html.