A maga nemében első ilyen összeurópai tanulmány kiszámította, hogy Európa meglévő erdői akár évi 309 megatonna szén-dioxid megkötésére is képesek lehetnének 150 éven keresztül, ha ezeket az erdőket nem használnánk tovább, hagynánk azokat növekedni és visszavadulni. Ez az Európai Zöld Megállapodásban a LULUCF-ágazatban 2030-ra megcélzott CO2-csökkentéssel (310 Mt/ha) egyenértékű és nagyobb, mint a gazdálkodás alatt álló erdők jelenlegi elnyelésének mértéke Európában (289 Mt/ha).
A szerzők a még fennmaradt európai őserdők és öreg erdők 27 országban, 7982 területen, 288262 fán végzett felmérési adataiból kiszámították a föld feletti, a föld alatti és a holt biomasszában tárolt szénmennyiségeket.
Felmért őserdők és öreg erdők Európa erdősültségének térképén
Az őshonos fákból álló, természetesen működő őserdők és öreg erdő-ökoszisztémák szénkészlete és szén-dioxid-megkötési kapacitása alapvető referenciaértékek, amelyeket a szerzők ökológiai zónák és erdőtípusok szerint elsőként számítottak ki az alacsony produkciójú északi havasi nyíresektől a legnagyobb növekedésű balkáni jegenyefenyves-lucos bükkösökig. Ennek alapján a mai gazdasági erdők 9790 MtC szénkészletéhez képest az őserdők és öreg erdők potenciális szénkészlete 22449 MtC.
A föld feletti hektáronkénti szénkészlet – a magyarországi adatok a „Temperate continental forest – broadleaf” csoportban szerepelnek (az oszlopokban az esetszámokat tüntették fel)
A GlobBiomass és GeoCarbon projektek minden erdőtípusban eddig szignifikánsan alul becsülték az erdők szénkészletét az őserdőkben és öreg erdőkben mért adatokhoz képest, ezért a globális modellek és paraméterek fejlesztése és újraértékelése szükséges. Az álló fák sűrűségének, átmérőeloszlásának és biomasszájának elemzése pedig kimutatta, hogy a szén tárolásában a vastagabb fáknak, a famatuzsálemeknek van a legnagyobb szerepe, mivel az összes biomassza felét a 60 cm-nél vastagabb fák hordozzák.
Őserdők és öreg erdők tősűrűsége (világos zöld) és széntartalma (sötétzöld) átmérőosztályonként a biomassza kumulatív grafikonjával
Az őserdők és öreg erdők védelme és helyreállítása tehát nem csak a biológiai sokféleség megőrzése és fenntartása szempontjából kiemelkedően fontosak, hanem hatalmas széndioxid megkötő és tároló potenciáljuk révén a klímaváltozás enyhítésében is egyre nagyobb szerepet kaphatnak.
Az összeurópai helyzetkép megrajzolásában a HUN-REN Ökológiai Kutatóközpont munkatársai is részt vettek a Kárpát-medence természeti viszonyait reprezentáló erdőrezervátumok felmérési adataival.
Az erdőrezervátumok felmérését a HUN-REN ÖK közcélú monitoring programja és az Agrárminisztérium támogatja.
Kiemelt kép: Bükkös őserdőmaradvány a Kékes Erdőrezervátumban (Fotó: Bíró Attila)
A HUN-REN Ökológiai Kutatóközpont (HUN-REN ÖK) kutatói a közelmúltban olyan új modell kiértékelési mérőszámokat fejlesztettek, melyek segítségével biztosabb képet kaphatunk az éghajlatváltozás természetes élővilágra kifejtett várható hatásáról. A kutatást bemutató tanulmány a rangos Ecological Modelling folyóiratban jelent meg.
A globális éghajlatváltozás nem csak a mező- és erdőgazdaságot állítja nagy kihívások elé, hatásaival éppúgy meg kell küzdenie a természetben előforduló növény- és állatfajoknak. Bár némely fajok a változásoknak inkább előnyét látják, a legtöbb fajt az éghajlatváltozás kényszerű alkalmazkodásra vagy akár kipusztulásra ítélheti. Ahhoz, hogy a hatékonyan segíthessük a fajok alkalmazkodását és így a túlélését, végső soron pedig támogathassuk az ökológiai sokféleséget (biodiverzitást), meg kell ismernünk az éghajlatváltozás fajokra kifejtett hatását. Ennek hatékony és napjainkban mind szélesebb körben alkalmazott eszközei a prediktív elterjedési modellek. E modellekkel előre jelezhető, hogy egy faj vagy közösség/élőhely lehetséges elterjedésére az éghajlatváltozás milyen hatást fog gyakorolni, például az általa potenciálisan elfoglalható terület összezsugorodik-e, vagy esetleg északabbra tolódik.
Természetesen modell és modell között jelentős különbség adódhat: némely modell megbízhatóbb a többinél, ezért az általa készített előrejelzésre bátrabban támaszkodhatunk a természetvédelmi, élőhely-helyreállítási (restaurációs) és egyéb, természetet támogató döntések meghozatalánál. Ahhoz, hogy hihessünk egy elterjedési modellnek, ki kell értékelnünk azt, és közben valamilyen mérőszámmal meg kell mérnünk a modell megbízhatóságát (jóságát). Az elterjedési modellek kiértékelésére leggyakrabban alkalmazott mérőszámokat (mint amilyen pl. az AUC és a maxTSS nevű metrika) a szakirodalomban széles körben kritizálják – de jobb híján továbbra is ezeket használják a modellező szakemberek.
A HUN-REN ÖK négy kutatója összefogott, hogy megoldást kínáljon erre az méltatlan helyzetre. A Somodi Imelda és Bede-Fazekas Ákos vezetésével végzett kutatás eredményei az Ecological Modelling című rangos szakfolyóiratban láttak napvilágot tudományos publikációként. A kutatók olyan modelljósági mérőszámot, sőt, pontosabban egész mérőszámcsaládot alkottak, amely – reményeik szerint – kiválthatja az ezidáig használtakat. Ezt elősegítendő, a publikáció mellé egy olyan szoftvercsomagot is fejlesztettek, mely az ökológia, biológia – és számos további tudományág – területén széles körben használt R statisztikai programkörnyezetben végzi el könnyen és gyorsan a modell kiértékelését. Az új mérőszámok a modell előrejelzéseit nem a megszokott, kétféle kategóriába (hibás vagy jó) sorolják, hanem egy harmadik, köztes kategóriát is bevezetnek, amely a bizonytalan előrejelzést tükrözi. Ezáltal az új modelljósági mérőszámok árnyaltabb képet tudnak festeni a modell megbízhatóságáról.
Közleményükben a HUN-REN ÖK kutatói nem csak bemutatták az új mérőszámokat, hanem mind valós adatokon (Magyarország természetes növényzeti típusain), mind virtuális fajokon tesztelték is azokat összehasonlítva a hagyományos metrikákkal. Az eredmények meggyőzőek: az új mérőszámok a modellek olyan jellemzőit tudták feltárni, amelyekre a hagyományos mérőszámok nem voltak képesek. Habár az elvégzett munka erősen elméleti jellegű alapkutatásnak tűnhet (mivel az is), a gyakorlati alkalmazás által kifejtett hatása számottevő lehet. Gondoljunk csak mindazon előrejelzésekre, amelyek az utóbbi években sokkolták társadalmunkat! Például a kávécserje századvégi kipusztulását jelző tudományos közlemények is prediktív elterjedési modellekre támaszkodtak, melyek kiértékeléséhez – valós alternatíva híján – a már említett, AUC nevű hagyományos modelljósági mérőszámot használták. Akkor még nem álltak rendelkezésre a HUN-REN ÖK kutatói által egyszerűen csak megbízhatóságnak (confidence) és következetességnek (consistency) elkeresztelt új metrikák, melyekkel felelősebb döntést hozhatunk arról, hogy e modellek jók-e, és így az általuk készített előrejelzéseknek érdemes-e hinnünk. A HUN-REN ÖK kutatói most azon munkálkodnak, hogy az új mérőszámcsalád bekerüljön a tudományos köztudatba, és az új prediktív elterjedési modellek kiértékelésekor mind szélesebb körben használják.
Sokan építenek a kertjükben néhány négyzetméteres mesterséges tavakat, azzal a talán nem is teljesen tudatosuló céllal, hogy így hozzák el otthonaikba a természetes vizek, illetve a vízi ökoszisztémák megnyugtató közelségét. Bár a tulajdonosok ezt általában nem is sejtik, de tavaikban sokszor értékes vízi életközösségek alakulnak ki, így az esztétikai funkciójukon túl ökológiai szerepet is betölthetnek: szolgálhatják a vízi élőlények fennmaradását és terjedését, akár még a nagyvárosi környezetben is.
A HUN-REN Ökológiai Kutatóközpont munkatársai a kerti tavak ökológiai szerepét is vizsgálják. A kutatássorozat első állomásán sok száz kertitó-tulajdonost kérdeztek meg egy kérdőív segítségével arról, hogy milyen céllal építette a tavat, és a tavacska jellemzői hogyan függenek a helyszíntől, az abba telepített élőlényektől, illetve a fenntartás intenzitásától. A vizsgálat eredményei nemrégiben jelentek meg a Urban Ecosystems című folyóiratban.
„A vizsgálat a kerti tavakkal foglalkozó közösségitudomány-projektünk része volt, amellyel a kis tavak fontosságára igyekszünk felhívni az emberek figyelmét. Meg akarjuk mutatni a biodiverzitás megőrzése iránt érdeklődő közösség tagjainak, hogy a kerti tavaik milyen ökológiai funkciót tölthetnek be – mondja Andrew Hamer, a Vízi Ökológiai Intézet munkatársa, a tanulmány vezető szerzője. – A kutatásaink egyik legfontosabb tapasztalata, hogy a kerti tóban akkor alakulhat ki igazán értékes vízi ökoszisztéma, ha nincsenek benne halak, különösen egzotikus halak amelyek elfogyasztják a kisebb állatokat, azok táplálékát és petéit.”
A kutatók által készített online kérdőívet 753-an töltötték ki értékelhető módon. A kérdőívben rákérdeztek a tó méretére, a kert elhelyezkedésére, a tóba telepített élőlényekre, a tó aljzatának típusára, illetve arra, hogy milyen rendszeres munkát végeznek a tó fenntartása érdekében. A válaszokból kiderült, hogy a legtöbben azzal a szándékkal építik a tavat, hogy abba később majd halakat telepítsenek, és e cél határozza meg a víz kezelésének módszereit is. A különleges halak, például az aranyhalak valóban esztétikus látványt keltenek, csakhogy a korábbi kutatásokból kiderült, hogy e halastavak életközössége valójában szegényesebb, mint azoké, ahol a kétéltűek és a gerinctelen fajok nagy ragadozó nélkül élhetnek és szaporodhatnak.
Kiderült az is a válaszokból, hogy a városi kerti tavak átlagos területe nagyjából húsz négyzetméter. Bár ez nem tűnik igazán nagynak, európai összehasonlításban a magyar tavak a nagyobbak közé tartoznak. A vidéki városokban épített tavak rendszerint nagyobbak, mint a budapestiek, amit a fővárosi kertek kisebb mérete indokolhat. A legtöbb tavacska viszonylag fiatal: az utóbbi tíz évben építették. A tulajdonosok rendszerint tófóliával vagy műanyag aljzattal burkolják a meder fenekét. A tavak partjára sokan telepítenek vízparti növényeket, például sást, ami hasznos lehet a tóban élő kisebb állatok számára, hogy búvóhelyre leljenek a halak elől.
„Ideális esetben a kerti tóba nem telepítenek halakat, de el kell fogadnunk, hogy a legtöbb ember éppen a halak miatt kezd bele a tóépítésbe. Ugyanakkor vannak módszerek, amelyek segítségével úgy alakíthatjuk ki a tó jellemzőit, hogy alkalmas élőhelyet teremtsünk a többi állat számára is – vélekedik Andrew Hamer. – A legfontosabb, hogy ültessünk növényeket is a tóba, amelyek között elrejtőzhetnek az őshonos élőlények, így kisebb arányban esnek a halak áldozatául.”
Az ökológusok korábban a kerti tavakban kialakuló ökoszisztémákat a „terepen” is vizsgálták: két évvel ezelőtt mintegy negyven kerti tó élővilágát mérték fel. Mintát vettek a vízből, majd abban megvizsgálták a zooplankton, illetve a különböző makrogerinctelen fajok mennyiségét. Emellett a vízből kimutatható környezeti DNS-t is elemezték, amiből olyan fajok korábbi jelenlétére is következtethetnek, amelyek a mintavétel napján már nem voltak jelen a vízben. Sőt, mintavevő csomagokat is küldtek sok tulajdonosnak, akik így maguk vehettek mintát a vízből, majd azokat visszaküldhették a HUN-REN Ökológiai Kutatóközpontba. Így a közösségi ökológiai kutatás tevékeny részeseivé válhattak. „A kerti tavak vizsgálata során kimutattuk, hogy e mesterségesen létrehozott vizes élőhelyek megfelelő kezelés esetén értékes élőhelyet nyújthatnak a hazai vízi élőlények számára is, és ezzel jelentősen hozzájárulhatnak a vízi ökoszisztémák diverzitásának megőrzéséhez” – mondja Andrew Hamer.
Az ELTE és a HUN-REN Ökológiai Kutatóközpont Evolúciótudományi Intézetének (HUN-REN ÖK ETI) kutatói a többsejtűség kialakulását vizsgálták az általuk fejlesztett egyedalapú számítógépes modellben. Kétféle sejttípust modelleztek időben változó, térbeli környezetben. Az együttműködő sejtek aggregátumokat, összekapcsolódó sejtek halmazát hozhatják létre, míg a csalók nem termelik az aggregációhoz szükséges anyagot, de élvezik az aggregátum előnyeit. Az eredmények megerősítik, hogy forrásokban gazdag környezetben a kooperátorok lassabb növekedésük miatt hátrányban vannak. Ha azonban a források kifogynak, csak ezek tudnak termőtestet létrehozni és új élőhelyet meghódítani. A csalók csak az együttműködő sejteket kihasználva juthatnak el a következő, forrásokban gazdag élőhelyre. A PLOS Computational Biologyban megjelent eredmények igazolják, hogy a kooperátorok a térbeli aggregáció és a csoportszelekció révén változó környezetben is képesek túlélni minden további mechanizmus, például a ragadozók feltételezése nélkül.
Vajon hogyan és miért alakult ki a többsejtűség sokszor egymástól függetlenül az élővilág különböző ágain, és milyen tényezők járultak hozzá elterjedéséhez? Több elmélet is létezik, hogy miért előnyös többsejtűnek lenni. Az egysejtűek, például a baktériumok aggregációja szempontjából vannak nyilvánvalóan közvetlen előnnyel járó tényezők (például a ragadozók elkerülése), mások azonban, például a sejtek növekedésének térbeli mintázata és az élőhely időbeli változása, közvetett előnyökkel járnak. Ez utóbbiak ‒ csoportszelekcióval kapcsolva ‒ rokonfelismerés vagy ragadozó-nyomás nélkül is biztosíthatják a kooperatív (együttműködő sejtek) tulajdonság fennmaradását. A HUN-REN ÖK ETI és az ELTE kutatói egyedalapú számítógépes modelljükben ezt a hipotézist vizsgálták.
A többsejtűség kialakulása az evolúció egyik jelentős átmenete, amely több mint 25 alkalommal következett be az élővilág különböző ágain, egymástól függetlenül. Az összetett többsejtűek, mint amilyen az ember is, az osztódások során együttmaradó rokon sejtek révén érnek el nagyfokú bonyolultságot. Ezzel szemben a legtöbb egysejtű szervezet nem rendelkezik az ehhez szükséges szabályozási eszközökkel. Számukra többnyire csak egy egyszerűbb út jöhet számításba: időszakosan állnak össze többsejtű formává, például éhezés miatt. Ezek az aggregatív többsejtű fajok, mint például a Dictyostelium nyálkagomba, jellemzően egysejtű életet élnek. Ahogy azonban nevük is mutatja, a többsejtű, nyálkaszerű formák képesek mozogni, megfelelő termőhelyre eljutni és ott nyeles termőtestet növeszteni, amely által a spóráik messzebbre, táplálékgazdag új élőhelyekre is eljuthatnak.
Az ilyen többsejtűség esetében azonban nem-rokon egyedek, vagy akár olyanok is bekerülhetnek a túlélő sejtek közé, akik aktívan nem vesznek részt az együttműködésben, azaz csalnak. Mivel nem segítenek, minden energiájukat táplálkozásra és szaporodásra fordíthatják – az együttműködő sejtek kárára. Ezzel nemcsak az együttműködő sejtek túlélését veszélyeztetik, hanem végső soron a fajét is, hiszen ha túl sok a csaló, akkor nem lesz többsejtű forma, amely szaporíthatná a fajt. De hogyan tud akkor egy aggregatív többsejtű faj mégis túlélni, ha a csalók mindig gyorsabban szaporodnak az együttműködőknél? Különösen fontos kérdés ez az evolúciós átmenetek esetében, ahol kulcsfontosságú az együttműködés fenntartása a csalók ellenében.
Többféle elképzelés is van, amely magyarázatot adhat arra, miért látunk mégis sikeres aggregatív többsejtű fajokat. Az egyik elmélet szerint az aggregáció előnyös a ragadozókkal szembeni védekezésben: minél több egysejtű kapaszkodik össze, annál kevésbé tud egy mikrobiális ragadozó fogást találni rajtuk. Egy másik, szintén széles körben elfogadott feltételezés szerint a rendszeres éhezés miatt szükséges az új élőhelyek meghódítása, amihez nélkülözhetetlenek az együttműködő sejtek, így tehát a csalók is rájuk vannak utalva.
A HUN-REN ÖK ETI és az ELTE kutatói ezt a két feltételezést vizsgálták meg, azaz hogy milyen hatása van az aggregációnak és a kolonizációnak egyedi szelekció, illetve csoportszelekció esetén. Egyedalapú, térbeli számítógépes modellt fejlesztettek, amelyben egy nyálkagombaszerű egysejtű élőlény életciklusát modellezték. A modellben az együttműködő sejtek termelik az összeálláshoz szükséges „ragasztóanyagot”, a csalók nem. A számítógépes szimulációk egyértelműen igazolták, hogy időben folytonos környezetben, azaz ahol mindig van elegendő táplálék, a ragadozók elleni védekezés elengedhetetlen az együttműködő sejtek fennmaradásához. Azonban ha a környezetben időről időre forráshiány lép fel, a ragadozók okozta szelekció nemhogy nem elégséges, de nem is szükséges a kooperáció és a többsejtű forma fenntartásához – ekkor szükség van új élőhelyek kolonizálására.
Dictyostelium discoideum nyálkagomba életciklusa, amelyet a kutatók a modell megalkotásához alapul vettek (Képek forrása: wikipedia, wikimedia)
A kutatók többféle kolonizációs mechanizmust is megvizsgáltak (diszperzió, fragmentáció, aggregatív spóraképzés stb.), és azt találták, hogy csak az aggregatív szaporító mechanizmusok képesek hosszú távon és robusztusan fenntartani a kooperációt ilyen változó környezetben. Vagyis változó környezetben a csoportszelekció fontosabb az egyedi szelekciós hatásoknál a kooperáció fenntartásában. Az eredmények azt sugallják, hogy ezeknek a mechanizmusoknak kulcsszerepe lehetett az aggregatív többsejtűek evolúciós kialakulásánál.
Nem változó környezetben ragadozás vagy bármilyen méretfüggő szelekció esetén elegendő lehetőséget adni a kooperátoroknak (jobbra fent), ragadozás nélkül azonban mindig a csalók győznek (balra fent). Ha új élőhelyek kolonizálására van szükség, a véletlenszerű szétszóródás csökkenti az együttműködők esélyét az aggregációk megbontása által (középen). Az aggregáció és az aggregáción alapuló kolonizáció azonban ragadozás nélkül is képes fenntartani a kooperátorokat a csalókkal szemben (balra lent).
Az élőlények terjedése az a folyamat, amikor egy adott faj egyedei új, de a korábbihoz hasonló területekre vagy akár teljesen eltérő élőhelyekre jutnak el. A fajok terjedése történhet az egyedek aktív mozgása révén, de történhet passzív módon is, amikor valamilyen másik terjesztő ágens segítségével jutnak el új területekre. A terjedés folyamatának és korlátainak megértése segít előre jelezni hogyan alkalmazkodnak egyes fajok a változó környezethez, közvetve pedig hozzájárulhat a biológiai sokféleség megőrzéséhez és az ökoszisztémák stabilitásához.
A terjedés, mint folyamat vizsgálata a biológiai invázió kérdéseinek vizsgálatában kiemelt fontosságú, mégis alulkutatott kérdés. Az egymástól elszigetelt vizes élőhelyek benépesülése, a pionír és idegenhonos fajok megjelenése mindenki számára szembetűnő folyamat, de a mögötte álló mechanizmusra csak hipotéziseink vannak. A HUN-REN Ökológiai Kutatóközpont Vízi Ökológiai Intézeténekkutatói a biológiai invázió terjedéssel kapcsolatos hipotéziseit igyekeztek cáfolni vagy bizonyítani halakon és növényeken végzett két kísérletük során.
Korábban sokáig csak feltételezték, hogy az egymástól elszigetelt víztereken megjelenő halak terjedésében a vízi madaraknak nagy szerepe van, és a halak ikrái a madarak emésztőrendszerében túlélve, endozoohór módon képesek terjedni. Ezt a hipotézist nem olyan régen, szintén a HUN-REN ÖK kutatóinak sikerült a világon először bizonyítaniuk. De továbbra is kérdés volt, hogy ez mennyire nevezhető általánosnak a csontoshalak között, és mérhető e különbség az egyes fajok terjedő képességében.
Egy tőkés récéken végzett etetéses kísérletsorozatban erre adtak választ a HUN-REN ÖK kutatói, aminek eredményei az Ecography folyóiratban jelentek meg. A leggyakoribb őshonos (harcsa, ponty, süllő és compó) és idegenhonos halfajok (afrikai harcsa, amúr, naphal, amurgéb, kínai razbóra) passzív terjedő képességét vizsgálva öt fajnál tapasztalták az ikrák átjutását a madarak emésztőrendszerén, amelyből egy őshonos (compó) és egy idegenhonos faj (kínai razbóra) esetében életben is maradtak az ikrák. Az eredmények arra engednek következtetni, hogy az endozoochor terjedő képesség általánosan elterjedt, de ritka jelenség lehet a csontoshalak között, aminek a mértéke fajonként jelentősen eltér. A tapasztalt különbség okaira még nem sikerült választ adni, ez vélhetően az ikrák egyedi fizikai sajátosságaiban keresendő.
Egy másik, hasonló kísérletben honos és idegenhonos-inváziós növényfajok endozoohór terjedő képességét hasonlították össze a kutatók. Régóta ismert és bizonyított, hogy a növényevő madarak aktívan részt vesznek a magok terjesztésében, a bélcsatornán történő átjutás befolyásolja azok csírázóképességét is. A HUN-REN ÖK kutatóinak vezetésével a világon először vizsgálták, hogy vannak e mérhető különbségek az idegenhonos és őshonos fajok terjedő képességében.
A vizsgálathoz vízi és mocsári növények magjait használták. A Freshwater Biology folyóiratban megjelent eredmények egyértelműen bizonyítják, hogy az idegenhonos fajok endozoohór módon hatékonyabban terjednek. A magok ugyanis szignifikánsan nagyobb számban jutottak át a madarakon, ami nagyobb „propagulum-nyomást” biztosíthat számukra egy új élőhelyen, messze az eredeti élőhelyüktől. A nagyobb arányú átjutást a magok kisebb mérete és gömbölyűbb formája biztosítja az idegenhonos fajok részére. Érdekes és nem várt eredmény, hogy az emésztőrendszeren való átjutás a magok csírázóképességét az őshonos fajok előnyére módosítja, az ő magjaik nagyobb arányban csíráztak a kontroll magokhoz képest. A nagy számok törvénye alapján azonban a nagyobb propagulum-nyomás miatt az idegenhonos növény fajoknak nagyobb az esélyük a sikeres megtelepedésre és új populációk létrehozására is, ez jelentős kompetíciós előnynek számít a növények között.
Kép: Bütykös hattyú eszik egy megtelepedett és invázióssá vált kertészeti tündérrózsát a Dömsödi Holt-Dunán
Az Ökológiai Kutatóközpont munkatársai folyamatosan vizsgálják a klímaváltozás hazai ökoszisztémára gyakorolt hatásait. Talán a legdrámaibb átalakulás a korábban állandó vizű hegyi patakokban figyelhető meg: egyre gyakrabban száradnak ki, ami az élővilágukat teljesen felkészületlenül éri. A kutatások szerint a kiszáradás hatására lecsökken a fajok és az egyedek száma, de az először tapasztalt rövid idejű kiszáradások után megnő azon fajok aránya a közösségben, amelyek helyben ki tudják várni, amíg visszatér a víz.
A klímaváltozás miatt egyre gyakrabban száradnak ki a magyarországi vízi ökoszisztémák. Korábban ez a jelenség inkább csak a Mediterráneumból volt ismert, de az elmúlt pár évben már sok, korábban állandó magyarországi természetes víz is rendszeresen kiszárad. Míg öt évvel ezelőtt a korábban állandó vizű hegyi patakok mindössze 5-10 százaléka száradt ki, addig tavaly már a felüknél megfigyelhető volt ez a korábban szinte ismeretlen jelenség. Ez a körülmény teljesen új a vizek élővilága számára, ami súlyos kihívás elé állítja az élőlényeket. Ha a kiszáradások hossza és gyakorisága is növekszik, akkor csak a szárazságnak ellenálló fajok lesznek képesek hosszútávon fennmaradni vizeinkben.
A Petőczi-árok két állapota.
E jelenséget vizsgálták az Ökológiai Kutatóközpont kutatói a Mecsekben. A hegység déli elhelyezkedése miatt közelebb van a Mediterráneumhoz, így elsők között itt váltak korábban állandó vizű patakjaink időszakossá. Az ökológusok már négy éve rendszeresen vizsgálják, hogy az időszakossá vált vízfolyásokban élő szabad szemmel is látható gerinctelen állatok (például a szitakötők, poloskák, kérészek, csigák, kagylók, piócák) hogyan reagálnak arra, hogy időnként eltűnik a számukra éltető közeg. A kutatás első eredményeit most publikálták a Hydrobiologia című folyóiratban.
Ha sokféle őshonos vadvirág magjait tartalmazó keverékkel vetjük be a termőföldek szegélyét, akkor nagyban segíthetjük a beporzó rovarok túlélését és boldogulását – derül ki a HUN-REN Ökológiai Kutatóközpontban működő Lendület Ökoszisztéma Szolgálatás Kutatócsoport és a Magyar Agrár és Élettudományi Egyetem Vadgazdálkodási és Természetvédelmi Intézet (MATE VTI) munkatársainak most publikált eredményeiből. Ezzel nemcsak a természetes biodiverzitást őrizhetjük meg, de a rovarbeporzástól függő tápláléknövényeink fennmaradását is elősegíthetjük.
A HUN-REN Ökológiai Kutatóközpont kutatói folyamatosan vizsgálják az emberi tevékenység természetre gyakorolt hatását. Talán a mezőgazdasági termelés az a tevékenység, ami a legközvetlenebb módon befolyásolja a termőföldek környezetében lévő természetes élőhelyek közösségeinek működését, ezért az agrárium ökológiai hatásai folyamatosan a legfontosabb kutatási témák közé tartoznak. A Lendület Ökoszisztéma Szolgálatás Kutatócsoport és a MATE-VTI munkatársai négy évvel ezelőtt egy nagyszabású terepi kísérletbe kezdtek. Az alföldi agrártájban félhektáros vadvirágos parcellákat hoztak létre a termőföldek szélén, és azóta azt vizsgálják, hogy e növények hogyan hatnak helyi pollinátorok (beporzók) viselkedésére. E hosszútávú kísérlet első eredményei jelentek meg nemrégiben az Agriculture, Ecosystems and Environment című folyóiratban.
„Az elvetett magkeverékben rendkívül sokféle őshonos növényfaj volt, vagyis a parcellák növényzetét kifejezetten a beporzók igényeire szabva alakítottuk ki – mondja Bihaly Áron, a tanulmány első szerzője, a kutatócsoport munkatársa és a MATE PhD hallgatója. – Az elmúlt években folyamatosan nyomon követtük, hogy e vadvirágos parcellák mennyi virágot biztosítanak a beporzóknak (vadméheknek, lepkéknek, zengőlegyeknek, darazsaknak), illetve hogyan változik a számuk és diverzitásuk a virágkínálat és a táji környezet hatására.”
Mára szerte a világon felismerték, hogy a biodiverzitás csökkenése hatalmas problémát jelent, és ezt az ember okozza az urbanizáció, a mezőgazdaság egyre nagyobb földhasználata, a vízellátás megzavarása és a klímaváltozás révén. Az európai szárazföldi területek felén mezőgazdasági művelés zajlik, és az agrárium által használt legtöbb eljárás csökkenti a terület biológiai sokféleségét. Több száz hektárnyi összefüggő területen termelünk egyféle növényt, majd a betakarítás után feldúljuk a talajt, így a földön és a föld alatt élő állatokat is elpusztítjuk.
A beporzó rovarok a biodiverzitás kulcsfontosságú elemei, hiszen rengeteg növény (közöttük sok termesztett növény) szaporodását biztosítják, másrészt pedig ők maguk is az életközösségek részesei. A pollinátorok segítése érdekében az utóbbi időszakban a mezőgazdasági területeken is igyekeznek megteremteni a túlélésük, szaporodásuk feltételeit, ezzel pedig egyszerre védik a természetes élővilág sokféleségét, illetve a rovarok által beporzott kultúrnövények terméshozamát. Az egyik leggyakoribb ilyen beavatkozás, amikor a termőföldek szélére hat-tíz méter széles virágos sávokat vetnek, amelyek táplálékforrásul és búvóhelyként szolgálhatnak a beporzó rovarok számára.
„Ezzel az eljárással azonban sok a probléma, hiszen az alkalmazott módszerek nem nevezhetők kiforrottnak. A kutatásaink során éppen ezért az a fő célunk, hogy megvizsgáljuk, hogyan lehet a vadvirágokkal még hatékonyabban segíteni a beporzókat, hogy ezáltal jól használjuk fel a mezőgazdaságra és természetvédelemre szánt véges forrásainkat – folytatja az ökológus. – Korábbi kutatások feltárták, hogy az általában kialakított hat méter széles virágsávok túl keskenyek, a növényvédőszeres permetezés sokszor e sávokra is átjut, és legtöbbször csupán egy-két évig hagyják fejlődni a sávot, ami nem elég arra, hogy benne teljes értékű rovarpopuláció telepedhessen meg.”
A gyakorlatban kialakított virágsávokban kevés és gyakran idegenhonos növényfajt vetnek el. Emiatt a bennük kialakuló közösség szegényes: a fajgazdagsága alacsony, a behurcolt növények pedig akár invázióssá is válhatnak, ha elhullajtják a magjaikat a parcellán kívül. E hiányosságok kiküszöbölése érdekében az Ökológiai Kutatóközpont munkatársai jóval nagyobb, 50×100 méteres parcellákat alakítottak ki 2020-ban, amelybe rendkívül sokszínű, összesen 32 virágzó őshonos növényfaj magjait vetették el. Azt is tesztelték, hogy van-e szerepe a vadvirágos terület szerkezetének: a különböző kísérleti helyszíneken vagy egyetlen fél hektáros területet, vagy több kisebb területet alakítottak ki.
A transzekt menti egyeléses mintavétel (transect walk method) és a virágkínálat-becslés (flower resources assessment) terepi munkáiról készült fotók mind a négy évből. Fotók: Bihaly Borbála (bal felső, jobb alsó) és Bihaly Áron
Az már a kísérlet első, most publikált eredményeiből is nyilvánvalóvá vált, hogy e parcellák telepítése a legkülönfélébb táji környezetben is hatékony lehet. A korábbi kutatások azt a következtetést vonták le, hogy ahol egyébként is van természetes élőhely a közelben, oda nem érdemes vadvirágokat vetni. Az Ökológiai Kutatóközpont és a MATE munkatársainak eredményei azonban cáfolják ezt a vélekedést: kiderült, hogy e virágsávok a természetközelibb agrártájban is jelentősen növelik a beporzók egyedszámát és diverzitását.
„Minél több és minél sokszínűbb növény virágzott egy parcellában, annál több megporzó rovar élt benne – értékelte az eredményeket Bihaly Áron. – Talán az a legfontosabb felismerésünk, hogy a virágos parcellák fontossága változik az év során. Nyár közepére a szántóföldek környezetében nagyon lecsökken a virágzó növények száma, így a beporzó rovarok nehezen találnak táplálékforrást és búvóhelyet. Ha nincs a közelben természetes élőhely, a vadvirággal vetett területek ilyenkor szó szerint a túlélést biztosítják a pollinátoroknak. Ezért a kutatásunk legfontosabb üzenete az, hogy az egész vegetációs időszakban, tavasztól őszig folyamatosan biztosítanunk kell a sokszínű virágkínálatot a rovaroknak, hogy ők biztosíthassák a tápláléknövényeink nagy részének túlélését.”
A vadvirágos parcellák (wildflower plantings) diverz virágkínálata a második (bal) és harmadik évben (jobb), valamint a virágokat látogató megporzórovarok (alsó sor). Fotó: Szigeti Viktor (bal felső és bal középső), Bihaly Borbála (alsó sor, jobb felső és jobb középső)
A HUN-REN Ökológiai Kutatóközpont munkatársai folyamatosan vizsgálják, hogy az emberi tevékenység, illetve az emiatt zajló klímaváltozás milyen változást okoz a környezeti feltételekben, és hogyan reagálnak erre az élőlények. A közelmúltban kimutatták, hogy a természetes vizek sótartalmának növekedése evolúciós változásra kényszeríti a planktonikus szervezeteket, ami a II. világháborús kiskunsági bombatölcsérekben összegyűlt szikes vizek vízibolha-populációiban is megfigyelhető. A legújabb eredményeiket összefoglaló tanulmányt a Proceedings of the Royal Society B, a brit Royal Society folyóirata közölte.
A természetben rengeteg stresszhatás éri az ökológiai rendszereket: megterheli őket a klímaváltozás, az urbanizáció és a természetes vizek sótartalmának emelkedése is. E stresszhatások miatt térben és időben megváltoznak az élőlények sikerességét meghatározó környezeti feltételek. A különböző tényezők fokozatos térbeli eltéréseit gradienseknek nevezzük. A HUN-REN Ökológiai Kutatóközpont Plankton-ökológiai Kutatócsoportja Vad Csaba tudományos munkatárs vezetésével azt kutatja, hogy a különböző környezeti gradiensek milyen változásokat okoznak a vizek planktonközösségeinek működésében, fajösszetételében és evolúciójában.
„Az élőlények vagy alkalmazkodnak a stresszhez, vagy kipusztulnak” – mondja a kutató. „Az érzékenyebb fajok lecserélődhetnek jobb stressztűrő képességgel rendelkező fajokra, de a populációk evolúciósan is alkalmazkodhatnak a megváltozott körülményekhez. Vagyis előfordul, hogy a populációban olyan genetikai adaptáció megy végbe, amely biztosítja számára a túlélés lehetőségét az adott élőhelyen.”
A vizek sótartalmának növekedése az egész világon problémát okoz. A Balaton sókoncentrációja is emelkedik, e változás azonban még drasztikusabb lehet a sekélyebb, nyaranta sokszor kiszáradó vizekben. A sósodást számos tényező okozza, amelyek közül az egyik legfontosabb, hogy az emelkedő hőmérséklet hatására intenzívvé válik a párolgás, így a fogyatkozó térfogatú vizek betöményednek. Ugyanakkor a közelben zajló bányászat révén is történhet sószennyezés, ami idővel bejut a természetes vizekbe, sőt a városi környezetben az épületekről, utakról lefolyó és a tavakba bejutó csapadék is hozzájárul azok sósodásához.
A Kárpát-medence alföldi területein vannak természetesen sós vizek is: a szikes tavak. Az ökológusok ezek planktonközösségeit, illetve a kiskunsági bombatölcsérekben összegyűlő, szintén szikes vizek sótartalmát és élővilágát vizsgálták. Ezek eredete némileg bizonytalan, de egyes források szerint a II. világháborúban az amerikai bombázóknak a közeli kiskunlacházi repteret kellett volna megsemmisíteniük, de ismeretlen okból a pusztára dobták a bombáikat. A robbanások több, mint száz krátert alakítottak ki egy 800 méteres átmérőjű körben, amelyek mára az ökológusok számára rendkívül érdekes modellt kínáló élőhelyrendszerré alakultak.
Szikes tó a Fertőzugban (Oberer Stinkersee, fotó: Horváth Zsófia)
A bombatölcsérekben kialakult tavacskák sótartalma eltérő, így az ökológusok ezeket összehasonlítva meg tudták vizsgálni, hogy a bennük élő vízibolhák hogyan alkalmazkodnak e körülményhez. A vízibolhák, köztük a jelen kutatás tárgya, a nagy vízibolha (Daphnia magna) az ökológiai és evolúciós vizsgálatok gyakori modellszervezetei, mivel nagyon fontos szerepet játszanak a vízi életközösségekben, és laborkörülmények között is könnyen vizsgálhatók. „Arra voltunk kíváncsiak, hogy az alacsony és a magas sótartalmú vizekből származó vízibolhák sótűrése vajon eltérő-e. Emellett a Fertőzugban lévő ausztriai szikes tavakat is vizsgáltuk, amelyek sóösszetétele és vízibolha-populációi hasonlók a bombatölcsérekhez” – folytatja Vad Csaba. „Vagyis ezek a vizek természetes módon sósak, mégis remek modellrendszerként működnek, hiszen sok nagyon eltérő sótartalmú tavacska alakult ki, egymás szoros közelségében.”
A lokális adaptáció során a különböző sótartalmú tavakban a bennük élő populációk sótűrése is adaptálódik azokhoz. Azaz egy sósabb tóban magasabb sótűrésűek lesznek a vízibolhák, mint egy kevésbé sós élőhelyen. A kutatók azt feltételezték, hogy a lokális adaptációt eredményező evolúciós változások az elszigetelt élőhelyeken (az egymástól távolabb elhelyezkedő tavacskákban) kifejezettebbek, hiszen az ezekben élő populációk nehezebben keverednek máshol élő társaikkal. A szikes tavak kilométerekre vannak egymástól, a bombatölcsérek között viszont csak néhány métert kell utazniuk az élőlényeknek, hogy egyik élőhelyről a másikra átjussanak. Így pusztán az élőhelyek közötti távolságok alapján a távoli szikes tavakban erősebb evolúciós mintázatokat kellett volna találniuk, azonban nem ez volt a helyzet.
Lokális adaptációt, vagyis a helyi sótartalomhoz való evolúciós alkalmazkodást kizárólag az egymás szomszédságában lévő bombatölcsérekben találtak. Ennek oka valószínűleg az, hogy bár a szikes tavak sótartalma rendszerint magasabb, koncentrációjuk azonban erősen ingadozik. Emellett sekélyek és nagy kiterjedésűek, míg a bombakráterek kisebbek, viszont az átmérőjükhöz képest mélyebbek. Amikor a szikes tavak kiszáradnak, a vízibolhák petéit a szél is átfújhatja egy másik tóba. A bombatölcséreknél azonban ez kisebb valószínűséggel történhet meg, mivel a kirobbant talaj kiemelkedő peremet hozott létre a szélükön, és a szélsőségesen meleg és száraz időszakoktól eltekintve nagyon ritkán száradnak ki, valamint sótartalmuk is kevésbé ingadozik az év során.
A szikes tavakban is találtak ugyanakkor a sóhoz való adaptációt, ez azonban regionális szinten valósul meg: a szikes tavak magasabb átlagos sótartalma miatt az itteni vízibolhák sótűrése átlagosan magasabb, mint a kevésbé sós bombatölcsérekben.
„Összességében tehát hiába vannak messzebb egymástól a szikes tavak, a kiszáradásuk miatt mégis intenzívebb a bennük élő populációk közötti kapcsolat” – értékeli az eredményeket Vad Csaba. „Emellett a szikes tavakon számos madár is él, amelyek a vízi élőlényeket átszállíthatják egyik tóból a másikba. Az eredményeink is jól mutatják, hogy a természetes vízi közösségek és populációk összetételét számos tényező együttesen alakítja ki..”
NYITÓKÉP: A kutatás modell-élőlénye, a nagy vízibolha (Daphnia magna) Fotó: Horváth Zsófia
Napjainkban gyakran hallhatunk a klímaváltozás általános hatásairól, mégis sok még a homályos folt azzal kapcsolatban, hogy mindez miképpen alakíthatja át a felszíni vizek és a vízi életközösségek állapotát meghatározó folyamatokat a következő évek, évtizedek során. Ennek oka legfőképp abban rejlik, hogy ezek a folyamatok többszörösen összetett módon befolyásolják egymás hatását, így pedig nehéz megítélni a változások jellegét és irányát. Ehhez a problémakörhöz kíván hozzájárulni a HUN-REN ÖK Vízi Ökológiai Intézet munkatársainak friss tanulmánya, melyben a felmelegedés fitoplankton dinamikára gyakorolt hatását elemezték terepi és kísérletes megfigyelésekre épülő modell szimulációk segítségével.
Míg a világ tavainak jelentős részében az éves átlaghőmérséklet hosszú távon egyértelműen emelkedő tendenciát mutat, arra már nehéz választ adni, hogy a melegedés milyen ökológiai hatást fejt ki különböző fizikai és kémiai adottságú vizekben vagy különböző fajösszetételű közösségekben. Ez nemcsak a halak, makrogerinctelenek vagy vízinövények esetében, hanem a vízben lebegő planktonikus szervezetek vonatkozásában is fontos kérdés, hiszen ők képezik a vízi táplálékhálózat alapját és jelentős mértékben befolyásolják a tavi ökoszisztémák anyagforgalmát. Egy plankton közösség rendkívül dinamikus módon változhat, ami azt eredményezi, hogy hiába rendelkezünk egyre kifinomultabb technikákkal a vizsgálatukra, a működésüket meghatározó tényezők közötti összefüggések feltárása továbbra is nagy kihívás. A felszíni vizekkel kapcsolatos kutatások nélkülözhetetlen része a rendszeres terepi mintavételeken alapuló monitoring, viszont e vizsgálatok munka- és időigényességéből eredően egy tavat csupán egy-egy fix ponton, korlátozott időbeli gyakorisággal tudunk csak mintázni. Hosszútávú vizsgálatok esetében kis túlzással olyan ez, mintha egy többévados tévésorozat minden egyes részéből csupán néhány képkockát látnánk, majd abból próbálnánk kihámozni, mi történt az évadok során.
Szükségünk van kiegészítő módszerekre, ezek nélkül a globális felmelegedés várható ökológiai hatásainak felmérésére, becslésére való lehetőségünk is korlátozott. Ide sorolhatók az un. numerikus modellek, melyek az ökológiai kutatások területén is egyre nagyobb szerepet kapnak. Általános értelemben ezek a modellek eddigi adatainkra, tudományos ismereteinkre hagyatkozva írnak le elemi összefüggéseket matematikai egyenletek formájában. Ilyen összefüggés például egy faj szaporodásának, növekedésének függése az elérhető táplálék mennyiségétől, vagy a növényi fotoszintézis fényintenzitás függése. A modellezés erőssége többek között abban rejlik, hogy alkalmazása révén számítógépes szimulációk futtathatók térben és/vagy időben egy általunk vizsgált populáció, közösség vagy ökoszisztéma állapotának és környezetének változását illetően, így segítve a természetben megfigyelt jelenségek ok-okozati összefüggéseinek megértését. Tehát míg a terepi és labor vizsgálatok jelentős része pillanatnyi állapotok sokaságáról szolgáltat adatokat, addig a modellezés az állapotokat eredményező folyamatokra, az állapotok változására fókuszál.
Magyar-görög együttműködés keretében Pálffy Károly, az intézet Plankton-ökológiai Csoportjának kutatója egy ilyen modell szimuláción keresztül vizsgálta felszíni vizeink elsődleges termelői, a planktonikus algák (fitoplankton) dinamikáját. A kutatás elméleti háttere két korábbi megfigyeléséből ered. Először a Balaton adatsorából mutatta ki, hogy a tó átlaghőmérsékletének hosszútávú emelkedésével párhuzamosan a fitoplankton összetétele éves szinten egyre tágabb határok között változik (nő a szezonális variabilitása), mely többek között a tavi ökoszisztéma stabilitásának csökkenésére utal. Hasonló összefüggést talált egy mezokozmosz kísérletben is, így adódott a kérdés: a megfigyelt párhuzam a melegedés és a planktonikus algák dinamikája között csupán véletlen egybeesés, vagy valami általánosabb jelenség húzódik a háttérben?
Egy modellszimuláció grafikus kimenete a vízhőmérséklet jelenlegi, valamint 1, 2 és 3˚C-kal megemelt szezonális változása esetén. A színes görbék egy-egy algafaj sejtszámának változását mutatják egy év leforgása alatt
A munka során létrehozott modell révén lehetővé vált a fitoplankton fajszintű változásának időbeli szimulálása, különböző hőmérsékleti forgatókönyvek mentén. A szimulációk a korábbiakkal megegyező eredményt hoztak, a magasabb éves átlaghőmérséklet növelte a fitoplankton szezonális változásának mértékét, azonban a hatás erőssége nagyban függött attól is, hogy a közösség mi módon juthatott a növekedéséhez szükséges szervetlen tápanyagokhoz. Így a melegedés hatását jelentősen befolyásolta két kulcsfontosságú tápelem, a nitrogén és a foszfor aránya épp úgy, mint a tápanyag utánpótlás időbeli fluktuációja. Ez szorosan összecseng számos nemzetközi tanulmánnyal, melyek szerint a klímaváltozás vízi ökoszisztémákra gyakorolt hatása nem vizsgálható a tápanyag ellátottság (trofitás) figyelembe vétele nélkül. A tápanyagokon túl a kiindulási fajszám is kihatott az eredményekre, ami kutatásmódszertan szempontjából lényeges megállapítás, hiszen ennek fényében a hőmérséklet hatását célzó kísérletes munkák esetén sem mindegy, hány fajjal tervezünk közösségi léptékű kísérletet végezni.
A Limnology and Oceanography folyóiratban megjelent tanulmány arra is rávilágított, hogy az alga összetétel fokozódó szezonális változása, mint a közösség gyengülő stabilitásának az indikátora, hosszabb távon milyen következményekkel járhat. Magasabb átlaghőmérsékleten a közösségek összetétele nagyobb szezonális szélsőségek között mozgott, tehát csökkent a közösségek kiegyenlítettsége. Ezen felül többéves időtávlatban, magasabb átlaghőmérsékleten nőtt a nem domináns fajok kihalásának valószínűsége, ami matematikai igazolása annak, hogy a felmelegedés általában véve növelheti a plankton közösség instabilitását, ezzel módosítva a vízi ökoszisztéma működését. A kutatócsoport munkatársai a továbbiakban a módszer bővítését tervezik, céljuk olyan összetettebb modellek alkotása, melyek segítségével a térbeliség és a planktonikus táplálékhálózat működésének figyelembevétele mellett becsülhető a klímaváltozás vízi életközösségekre gyakorolt hatása.
A numerikus modellek napjainkban egyre fontosabb szerepet kapnak a terepi megfigyelések értelmezésében is
Magyar hidrobiológusok tíz éven keresztül vizsgálták a makroszkopikus vízi gerinctelen közösségek regenerációját a 2010-ben bekövetkezett ajkai vörösiszap katasztrófát követően. A katasztrófa során a környező patakokba jutott erősen lúgos vörösiszap (pH >13) különböző mértékben kipusztította a vízfolyások élővilágát. Az évtizedes vizsgálat kimutatta, hogy a zavarás súlyosságának döntő szerepe van a makrogerinctelen közösség hosszú távú regenerációjának dinamikájában. A rangos Science of The Total Environment folyóiratban megjelent publikációjuk újdonsága egy olyan átfogó elméleti keret megalkotása, amely feltárja a zavarást követő regeneráció mögött álló eseményláncot, a folyamat egymást követő fázisait és így lehetővé teszi a jelentős mértékű és súlyos zavarások következményeinek vizsgálatát.
A kisebb és gyakran előforduló zavarások (pl: kotrás, tisztított szennyvízbevezetés, tájhasználat) vízi élőlényközösségekre gyakorolt hatását és az ökoszisztémák regenerációját az ökológusok régóta vizsgálják. A jelentős mértékű és súlyos zavarások (ipari katasztrófák, erdőtüzek) utáni regenerációról azonban keveset tudunk. Ennek több oka van, egyrészt hogy ezek bekövetkezése nem jósolható előre, másrészt hatásuk nyomon követésére hosszabbtávú vizsgálat kell, és a rekolonizáció időbeli alakulásának (dianamikájának) nincs leírt terminológiája és elméleti keretrendszere. Ennek megoldására a kutatók egy olyan elméleti keretet dolgoztak ki, amely egymást követő fázisokat ír le, mint a fellendülési (Ramp-up), túllövési (Overshoot) és oszcillációs fázisok, amellyel számszerűsíthető és értékelhető a vízi közösségek jelentős mértékű és súlyos zavarás utáni regenerációs dinamikája.
2010-ben történt a rendszerváltás utáni Magyarország legsúlyosabb ipari katasztrófája. Az Ajkai Timföldgyár vörösiszap-tározójának gátja átszakadt és több mint egymillió köbméternyi maró hatású ipari folyadék öntötte el a környező településeket és a patakokat, vízfolyásokat is. A Torna és Marcal patakrendszer vízfolyásaiban eltérő mértékű volt a terhelés, a szennyezés beömléséhez közel a vörösiszap teljesen kipusztította az élővilágot (a Torna patakon), míg lentebb haladva a hígulás miatt a hatás egyre kevésbé volt érzékelhető (a Marcalon). A kutatók a katasztrófát követően 10 éven át tanulmányozták a makrogerinctelen közösségek regenerációját az érintett vízi ökoszisztémában, összehasonlítva a szennyezéshez közeli szakaszokon tapasztalt durva és a távolabbi szakaszokat ért finom léptékű zavarások utáni regenerációs mintázatokat.
A tanulmány a különböző intézményekben dolgozó hidrobiológus kutatók sikeres együttműködésének példája, a Pannon Egyetem, a Pécsi Tudományegyetem, a HUN-REN Balatoni Limnológiai Kutatóintézet, a HUN-REN-PE Limnoökológiai Kutatócsoport és a HUN-REN Ökológiai Kutatóközpont kutatóinak együttműködésében valósult meg – emelte ki Boda Pál, a tanulmány egyik vezető szerzője.
Fotók a vizsgált patak szakaszokról, 2010 november. T1: A Torna-pataknak a szennyezéshez legközelebbi szakasza. A kép a folyómeder, a víznyelő és a környező területek megtisztítása után készült, a visszamaradt vörösiszap ezen a területen kb. 50-100 cm magas volt. T2: A Torna-patak a szennyezéstől távolabb. Ezen a szakaszon csak a part alsó részét tisztították meg. M1: A Marcal folyó a Torna-patak beömlése után. Ezt a szakaszt a kép készítése után tisztították meg. M2: A Marcal folyónak a szennyezéstől legtávolabbi szakasza. Ezen a szakaszon a parton nem volt üledék, a mederben és a növényzetben vékony üledékréteg képződött.
„Adataink azt mutatják, hogy egy évtizeden belül a makrogerinctelen közösség mind szerkezetileg, mind funkcionálisan sikeresen helyreállt mind a durva, mind a finom léptékű zavarások után. Megállapítottuk, hogy a zavarás súlyossága kulcsfontosságú szerepet játszik a hosszú távú helyreállási dinamikában. Ez azt jelenti, hogy a helyreállás dinamikája és mintázata is aszerint változik, hogy a nagy intenzitású, súlyos zavarás teljesen vagy részben pusztította ki az állatvilágot”. – mondta Boda Pál.
A vizsgálat kimutatta, hogy a kezdeti helyreállási szakasz meredek volt, és 4-9 hónapig tartott, a zavarás súlyosságától függetlenül. A durva léptékű zavarások valamennyi közösségi mérőszám átmeneti kilengését okozták a végső egyensúlyi értékekhez képest, ezt a jelenséget a kutatók „túllövésnek” (Overshoot) nevezik. Ezzel szemben a finom léptékű zavarás által érintett közösségeknél nem volt megfigyelhető figyelemre méltó túllövés. Ott ahol a szennyezés teljesen elpusztította az élőlényeket, a visszatelepülési folyamat során több faj próbálta volna meg rekolonizálni az élőhelyeket, melyek közül végül a környezet végül kiszelektálta azokat, melyek végül a stabilabb közösséget alkotják.
„Minél súlyosabb volt a zavarás, annál később éri el a makrogerinctelen közösség az egyensúlyi állapotot”.
A tanulmány hangsúlyozza, hogy az ökoszisztémák regenerálódását követő felméréseknek legalább 2,5-3 évet kell átfogniuk, hogy a teljes helyreállási folyamatot rögzíteni tudják, függetlenül a zavarás súlyosságától. Ezek az eredmények hozzájárulnak az ökoszisztémák ellenálló képességének megértéséhez, és segítik a hatékony természetvédelmi stratégiák kidolgozását.
Szentiványi Tamara egy új-kaledóniai és egy brit kutatóval közösen elsőként vizsgálta Citizen Science módszer alkalmazásával a házi macskák és a denevérek közötti interakciókat, illetve a potenciális kórokozó-átterjedési események előfordulását a lakosság által gyűjtött adatok felhasználásával. A kutatás rávilágít arra, hogy a szabadon élő házi macskák a zoonotikus kórokozók potenciális forrásai és egyben a veszélyeztetett vadon élő állatok természetvédelmi kockázati tényezői is. Az eredményeket bemutató tanulmány a Mammal Review tudományos folyóiratban jelent meg.
A háziállatok – leginkább a vadon élő állatokkal és az emberekkel való szoros, közvetlen és közvetett kapcsolataik miatt – alkalmasak arra, hogy zoonotikus fertőzések, vagyis embert fertőzni képes kórokozók közvetítőiként működjenek. A házi macskák jelentős ragadozói a kistestű vadállatoknak, például rágcsálóknak, denevéreknek és madaraknak, amelyek fertőzéshordozók lehetnek, ennek ellenére egyre több az arra utaló bizonyíték, hogy a zoonotikus betegségek megjelenésében játszott szerepüket nem ismerjük eléggé.
Szentiványi Tamara elsőszerzőségével megjelent tanulmányban a kutatók elsőként vizsgálták a házi macskák és a denevérek közötti interakciókat, valamint a potenciális kórokozó-átterjedési események előfordulását. Munkájuk során az iNaturalist nevű Citizen Science platform adatait használták fel. A Citizen Science módszer azt jelenti, hogy a lakosság szolgáltat általa gyűjtött megfigyelési adatokat, legyen szó elektronikus anyagok – például fénykép, videó – feltöltéséről, minta beküldéséről vagy akár kérdőív kitöltéséről. A kutatók ezeket az adatokat számos tudományágban – úgymint az ökológiában, a konzervációbiológiában, az invázióbiológiában vagy a köz- és állategészségügyi kutatásokban – tudják hasznosítani.
A tanulmány szerint világszerte elterjedt és megfigyelhető, hogy a házi macskák denevéreket zsákmányolnak, de Európában és Észak-Amerikában – feltehetőleg a Citizen Science platformok népszerűsége miatt – gyakrabban jelentik ezeket. Számos megfigyelés védett és veszélyeztetett denevérfajokra vonatkozik, ami feltételezhető természetvédelmi problémára utal, leginkább olyan területeken, ahol jelentős a védett fajok száma, mint például hazánkban is, ahol mindegyik denevérfaj természetvédelemi oltalom alatt áll. A macskák által zsákmányolt különböző denevérfajok zoonotikus betegségek ismert gazdái is lehetnek, erre példa az afrikai szelindekdenevér-faj, a Mops pumilus, amely a nemrégiben leírt bombali Ebola-vírus gazdája. Európában, beleértve hazánkat is, jelentős lehet a denevérek macskák általi predációja, ami akár a veszettség terjedéséhez is hozzájárulhat.
Fotó: Shutterstock
A tanulmány rávilágít arra, hogy a szabadon élő házi macskák a zoonotikus kórokozók potenciális forrásai és egyben a veszélyeztetett vadon élő állatok természetvédelmi kockázati tényezői is, kritikus szerepüket mégis gyakran alábecsülik. A kutatók kiemelik, hogy a házi macskák jelentős köz- és állategészségügyi veszélyforrást jelenthetnek bizonyos körülmények között. Hangsúlyozzák, a legjobban úgy védekezhetünk a kórokozók ellen, ha nem engedjük ki a szabadba macskáinkat, kiküszöbölve ezzel a vadon élő állatokkal való találkozásukat és így csökkentve a kórokozók terjedésének kockázatát. Továbbá javasolják, ha házi kedvenceinken betegségre utaló jeleket látunk, azonnal forduljunk velük állatorvoshoz. Így védhetjük leginkább a környezetünkben vadon élő állatokat, önmagunkat és kedvenceinket, és így csökkenthetjük a macskák által okozott jelentős természetvédelemi károkat.
A tanulmány végén a kutatók részletes útmutatóval szolgálnak a Citizen Science programok résztvevőinek adatszolgáltatási készségeik fejlesztéséhez annak érdekében, hogy adataik később felhasználhatók legyenek az állat- és közegészségügyi kutatásokra fókuszáló tudományos projektekben.
Ezekre példa:
A zsákmányállatfajok azonosítása:
• Készítsen több fényképet a zsákmányállat testéről, az arc és a profil tiszta, részletes képeire összpontosítva.
• Ha lehetséges, a méretarányok érzékeltetése érdekében a fényképen szerepeljenek referenciaelemek, például egy ismert méretű tárgy (vonalzó, pénzérme, telefon stb.).
• Kerülje a sötét háttér előtti fényképezést, mivel az ronthatja az állat vonásainak tisztaságát.
• +1 Kerülje az állat közvetlen érintését, szabad kézzel soha ne nyúljon elpusztult vagy láthatóan beteg, haldokló állathoz. Egészségesnek tűnő vadállathoz se nyúljon soha.
A ragadozási esemény kontextusának megadása:
• Szánjon időt arra, hogy leírja a körülményeket és a látott esemény részleteit.
• Ha lehetséges, adjon információt a ragadozó macskáról, különösen annak meghatározására törekedve, hogy házi, kóbor vagy elvadult macska volt-e.
A kutatókkal való kommunikáció megkönnyítése:
• Tegye lehetővé a kutatók számára, hogy kapcsolatba lépjenek Önnel a megfigyelésre vonatkozó további információkért.
• Maradjon kapcsolatban a megfigyelései megosztására használt eszközzel vagy platformmal, és rendszeresen jelentkezzen be, hogy ellenőrizze a frissítéseket vagy a további kérdéseket.
A minket körülvevő természet, az élővilág, az ökoszisztémák nyújtják számunkra az élelmiszertermelés lehetőségét, jelentős szerepük van az éghajlat szabályozásában a szén-dioxid elnyelése és a szén tárolása által, vagy például a talaj erózió elleni védelmében és az árvízkockázat csökkentésében. Az utóbbi évtizedekben az ökoszisztéma-szolgáltatások koncepció alkalmazása egyre nagyobb teret nyert (bővebben az ökoszisztéma szolgáltatásokról: 6-7 oldal). Elterjedése annak köszönhető, hogy lehetőséget ad a természeti‒társadalmi‒gazdasági rendszerek szerteágazó kapcsolatainak feltárására. Rávilágít arra, hogy a társadalom és a gazdaság az ökológiai rendszereken alapul, valamint arra, hogy az emberi tevékenység hogyan módosítja a természetes környezetet. Egyértelmű kapcsolat mutatható ki az ökoszisztémák állapota és az emberek jólléte, egészsége, boldogsága között az ökoszisztéma-szolgáltatásokon keresztül.
2023 augusztusában elfogadták Magyarország jelenleg hatályos, 2030-ig szóló Nemzeti Biodiverzitás Stratégiáját (3. Nemzeti Biodiverzitás Stratégia). A stratégia célkitűzései között szerepel a védett természeti területek koherens hálózatának kialakítása, a különböző védett területek állapotának javítása valamint a leromlott ökoszisztémák helyreállítása. A fenti célkitűzéseket csak megfelelő információkra és helyzetértékelésre lehet alapozni, és ennek érdekében átfogóan ismernünk kell az élőhelyeink jelenlegi állapotát.
Az elmúlt öt évben széleskörű együttműködés jött létre ágazati szakemberek és közel 250 kutató valamint természetvédelmi szakember között egy, az Agrárminisztérium koordinációjával megvalósult projekt keretében (KEHOP-4.3.0.-VEKOP-15-2016-00001). A projekt egyik eleme a Nemzeti Ökoszisztéma-Szolgáltatás Térképezés és Értékelés Projekt; (NÖSZTÉP) az ökoszisztémák kiterjedése, az ökoszisztémák állapota és az ökoszisztéma-szolgáltatások országos értékelését és térképezését tűzte célul. A széleskörű összefogás eredményeként 2400 oldalnyi tanulmány készült el, melyek legfontosabb eredményeit emeli ki a Hazai ökoszisztéma-szolgáltatások értékelése és térképezése című kötet.
„Az egyik vállalt feladat az ökoszisztémák állapotfelmérése volt, ugyanakkor nagyon változatos lehet az, hogy pontosan ki mit ért egy terület, vagy élőhely állapota alatt” – mondja Tanács Eszter a projekt egyik kutatója, a HUN-REN Ökológiai Kutatóközpont tudományos munkatársa. „Egy terület minden használója a saját szempontjából ítéli meg, mi a jó állapot – általában olyan tényezőkre figyel kiemelten, amelyek az ő szempontjából fontos élőlénycsoport vagy élőhely jó állapotát közvetlenül befolyásolják. Ilyen lehet például a növények (legyenek azok fák, vagy valamilyen termesztett növények) egészségi állapota. Ha ez nincs rendben, mindenki felkapja a fejét. Ugyanakkor lehetnek olyan, közvetett összefüggések, amiket nehezebb felismerni. Egy terület élővilágának változatossága például szorosan összefügghet az állapottal és így közvetve azzal, hogy milyen szolgáltatásokat és milyen minőségben képes nyújtani az adott ökoszisztéma típus.”
„Az egész országra vonatkozó döntések megalapozásához olyan térképeket kell készíteni, amelyek a környezet, az élőhelyek állapotát országos léptékben próbálják visszaadni. Ez különleges kihívást jelent, mert a nagy léptékű térképek „jósága” nagyban függ attól, hogy milyen adatokra tudjuk őket alapozni. Azonban térben és időben sokszor esetleges, hogy adott területről mennyire részletes adatokkal rendelkezünk. A különböző típusú élőhelyekről nem egyformán áll rendelkezésre információ. Az erdők esetében, ahol a kezelési tapasztalatoknak köszönhetően eleve évtizedekben, évszázadokban kell gondolkodni, országos szinten sok adat áll rendelkezésre. A mezőgazdaságról szintén sok adat érhető el, részben a különféle támogatások rendszere miatt. A gyepekről és a vizes élőhelyekről viszont országos szinten kevés a méréseken alapuló, pontos információ, holott több ágazat is jól tudná ezeket hasznosítani. Általában igaz, hogy több információ érhető el a nagyon értékes, védett területekről, de ezek az ország területének csak kis részét fedik le” – fejtette ki a feladat nehézségeit Tanács Eszter.
„Ahol nincs elegendő információforrás, azaz kevés a mért adat, ott a környezeti terhelés mértékét próbálták a kutatók közvetve megbecsülni, és ezt térképezték. Olyan korábbi kutatásokra és ismeretekre építettek, amelyek az ilyen terhelésre adott válaszokat vizsgálták. Az ilyen kapcsolatok alapján készült térképek is alkalmasak arra, hogy becsüljük a jelenlegi állapotot, az élővilág számára való alkalmasságot, de viszonylag nagy a bizonytalanságuk, hiszen valójában a veszélyeztetettséget ábrázolják. Vannak esetek, amikor csak durva becslések adhatók több lépcsős elemzéseken át – például a virág-ellátottság alapján becsülik a beporzók jelenlétét, a virág-ellátottságot pedig az alapján, hogy milyen élőhelyről beszélünk. Az ilyen térképek használhatósága korlátozottabb, mint azoké, amelyek mért adatokon alapulnak. Ezért a kutatásaink egyik fontos eleme, hogy megvizsgáljuk, mennyire jól adják vissza az ilyen jellegű térképek a részletesebb, finomabb léptékű adatok szerint tükrözött állapotot ott, ahol rendelkezésre állnak ilyenek. Ez alapfeltétele annak, hogy idővel egyre jobb és pontosabb térképeket állítsunk elő”- mondta el Tanács Eszter.
A 2019-ben elkészült Ökoszisztéma-alaptérkép jelentős mérföldkő volt a projekt megvalósításában. Noha egyes térképeknél jelentkeztek jelentős adathiányok, egy olyan részletes felszín borítási adatbázist sikerült kialakítani, ami Magyarországra vonatkozóan jelenleg az elérhető legjobb felbontású állomány mind geometriai, mind tematikai szempontból.
A természetszerű élőhelytípusok (Ökoszisztéma-alaptékép alapján) aránya (%) a pont 300 m sugarú környezetében
A HUN-REN ÖK Lendület Ökoszisztéma-szolgáltatás Kutatócsoport kutatói a hazai tapasztalatokat felhasználva az európai ökoszisztéma-szolgáltatás térképezés projekteket tekintették át egy frissen megjelent rangos nemzetközi publikációjukban. Az Ecosystem Services folyóiratban megjelent tanulmány Vári Ágnes első szerzőségével 13 európai ország ökoszisztéma térképezés folyamatát tekint át, a projektek résztvevőivel készült felmérés eredményeit bemutatva. A publikáció az alkalmazott módszerek típusait, az értékelt ökoszisztéma-szolgáltatásokat, valamint az észlelt problémákat és a lehetséges továbblépést tekinti át európai szinten.
Publikáció
Ágnes Vári, Cristian Mihai Adamescu, Mario Balzan, Kremena Gocheva, Martin Götzl, Karsten Grunewald, Miguel Inácio, Madli Linder, Grégory Obiang-Ndong, Paulo Pereira, Fernando Santos-Martin, Ina Sieber, Małgorzata Stępniewska, Eszter Tanács, Mette Termansen, Eric Tromeur, Davina Vačkářová, Bálint Czúcz: National mapping and assessment of ecosystem services projects in Europe – Participants’ experiences, state of the art and lessons learned Ecosystem Services, Vol.65, 2024
Az Ökológiai Kutatóközpont (ÖK) Európai Unió Life programja által támogatott Life for Bugs and Birds kutatási projektje a pannon szikes sztyeppék és löszpusztagyepek innovatív kezelésének kidolgozását célozza. Ennek egyik legfontosabb eleme, hogy kifejlesszék a legeltetett állatok ivermektin féreghajtó nélküli tartásának feltételeit, hiszen ez a hatóanyag a természetbe kikerülve hatalmas veszélyt jelent a helyi rovar- és madárvilágra. Lezárult a projekt második éve, és Lengyel Szabolcs, az Ökológiai Kutatóközpont tudományos tanácsadója és a projekt vezetője szerint már ez idő alatt is jelentős eredményeket értek el.
Az ízeltlábúak drasztikus mértékben fogyatkoznak az egész világon. Ez rengeteg, régiónként eltérő okra vezethető vissza, de sok esetben szerepet játszik benne az élőhelyeket megváltoztató emberi tevékenység. A legeltetett területeken ilyen káros emberi beavatkozás a legeltetett állatok féreghajtó szerekkel történő kezelése is. Nagyon sok helyen alkalmaznak ivermektin féreghajtó szereket, amelyek a környezetbe kijutva károsíthatják a helyi élővilágot. Az Ökológiai Kutatóközpont kutatási projektje e veszély csökkentését tűzte ki célul.
„A projekt fő célja, hogy kidolgozza, megvalósítsa és elterjessze a rovar- és madárbarát legeltetés módszereit – mondja Lengyel Szabolcs. – A legeltetett állatokat kora tavasszal kihajtják a legelőre, és ezzel a trágyájuk révén kijutnak oda a féreghajtó szerek is. A trágyába belepetéznek a trágyabogarak vagy elhajtják a ganéjtúrók, és a féreghajtó elpusztítja a petéiket vagy a kikelő lárváikat. Egyértelműen kimutatható, hogy ha ivermektinnel kezelt állatokat legeltetünk a területen, akkor a szaporulat hiányában az ízeltlábúak állománya mindössze öt év alatt akár harmadával-felével csökkenhet.”
Tehát a Life projekt célja e probléma kiküszöbölése. Ennek érdekében meg kell akadályozni az ivermektinek kijutását a természetbe. Természetesen ennek legegyszerűbb módja az lenne, ha beszüntetnék e hatóanyag használatát az állattartásban. Ez azonban irreális elvárás a jelenlegi helyzetben, hiszen nagyon hatékony szerről van szó, ami nélkül szinte elképzelhetetlen a modern és gazdaságilag fenntartható állattartás. Vagyis az ökológusoknak olyan módszereket kell találniuk, amelyek révén együtt lehet élni az ivermektin állategészségügyi használatával, miközben biztosítható a természetes élővilág megóvása is.
Viszont már az ivermektin kezelés időzítésének változtatásával is sokat tehetünk a környezetszennyezés csökkentése érdekében. A szer ugyanis viszonylag gyorsan, hat hét alatt lebomlik és kiürül az állat szervezetéből, így ha a legeltetési szezont hat héttel megelőzően vagy a szezon után, pl. novemberben kezelik vele az állatokat, akkor a legeltetés idején nem fognak féreghajtó szert üríteni a trágyájukkal. Az Ökológiai Kutatóközpont munkatársai által vizsgált legelőterületen is vannak olyan gazdálkodók, akik a novemberi behajtás után kezelik ivermektinnel az állatállományt. Így nem viszik be a téli szállásra a legelőn összeszedett parazitákat, viszont amikor a következő tavasszal újra kihajtják őket a legelőre, már „tiszták” lesznek, tehát nem ürítenek ivermektint.
„Tehát nem jelentős változtatásokkal jelentős természetvédelmi előnyt érhetünk el, hiszen a legyek, bogarak és más ízeltlábú fajok igen jelentős szerepet játszanak a trágya lebontásában – folytatja Lengyel Szabolcs. – A rovarok lyukakat fúrnak a trágyába, ezzel megnövelve a felületét, és teret biztosítanak a lebontó baktériumoknak. Ha nincs a legelőn rovarközösség, akkor a trágya lebontása is ellehetetlenülhet. Az ivermektines állatok legelőin előfordul, hogy az előző évi trágya még a következő tavasszal is kint van a területen, ami jelentősen rontja a legelő értékét.” Vagyis a gazdálkodók elemi érdeke is, hogy egészséges maradjon a legelő rovarközössége. A rovarbarát legeltetés kidolgozása során az ökológusok pontosan e célt igyekeznek megvalósítani. A projekt immár két éve tart, és mára elindult a rovarbarát legeltetés a vizsgált területen, vagyis a Kiskunsági Nemzeti Parkhoz tartozó Miklapusztán, Harta és Akasztó között. A magterületen juhlegeltetés folyik, jelenleg mintegy háromszáz anyajuh tartásával. Ehhez kapcsolódóan a terület északi részén kiépült a legeltetési infrastruktúra (felépült a nyári szállás és a hozzá kapcsolódó pásztorszállás). A területen július vége óta folyamatosan legeltetnek.
A kutatási projekt nemcsak a legeltetés rovarközösségekre gyakorolt hatását, de a rovarokat fogyasztó madárállományok folyamatait is vizsgálja. Négy partimadár-fajt (a széki lilét, a gulipánt, az ugartyúkot és a gólyatöcsöt) kiemelten is vizsgálnak. „A program nagy eredménye, hogy az ivermektin mentes magterületen hosszú évek óta most először fészkelt széki lile – mondja a projektvezető. – A két pár sikeresen ki is keltette a tojásait, bár később a fiókáikat elpusztították a dolmányos varjak. Ettől függetlenül, mindenképpen bizakodásra ad okot, hogy az általunk előkezelt (szarvasmarhával legeltetett, illetve kaszált) magterületen jelentek meg e madarak ismét.”
A vizsgált legelők más területein konvencionális legeltetés zajlik, vagyis használnak az állatoknál ivermektint és más féreghajtó szereket. E területeken az ökológusok mesterséges élőhelyeket – például farakásokat, trágyakupacokat és rovarhoteleket – alakítottak ki az ízeltlábúak számára az áttelelés kezdetét megelőzően, ahol azok elbújhatnak, szaporodhatnak és táplálkozhatnak. A kutatók azt remélik, hogy e mesterséges élőhelyek elősegítik majd a rovarok áttelelését, illetve a jövő évi szaporodásukat.
Fotó: Lengyel Szabolcs A pusztai gyalogcincér (Dorcadion fulvum cervae) a kiskunsági szikesek bennszülött alfaja és a projekt egyik fontos célfaja is
Az élőhelyek fragmentációja egyre növekvő globális fenyegetést jelent a természetes ökoszisztémákra, amelynek mérséklése és visszafordítása napjaink egyik legnagyobb kihívása a biodiverzitás megőrzése tekintetében is. Az 5 hektárnál kisebb tavak apró méretük és egyedi élőlény-közösségeik miatt a legsebezhetőbb ökoszisztémák közé tartoznak. Számuk és kiterjedésük globálisan csökken, ezért kiemelt figyelmet kell fordítani megőrzésükre. Ha egy kistó elveszti kapcsolatát a szomszédos hasonló élőhelyekkel, akkor elszigetelődik, ami a biodiverzitás csökkenéséhez vezethet. A HUN-REN Ökológiai Kutatóközpont kutatóinakúj tanulmánya rávilágít a kistavak elhelyezkedésének, a köztük levő távolságoknak a fontosságára az általuk alkotott kisméretű élőhely-hálózatokban, és ezek hatásaira a tavak biodiverzitására.
A Duna-Tisza közi Kiskunság régió változatos táj, területén sokféle vízi és szárazföldi élőhelytípus megtalálható. Az itt előforduló sekély, szikes tavak, mocsarak, a száraz és nedves rétek és homokpusztagyepek egyedi növény- és állatvilággal rendelkeznek, beleértve számos ritka és endemikus fajt. A terület nagy része a Kiskunsági Nemzeti Park és az UNESCO Bioszféra rezervátum része, míg néhány vízi élőhely a Ramsari Egyezmény alá tartozik. A Felső-kiskunsági pusztán 112, bombatölcsérekben kialakult kistó alkot élőhely-hálózatot. A kistavak egymástól eltérő távolságban helyezkednek el, így eltérő számú közvetlen szomszéddal rendelkeznek. Ezt a tóhálózatot valószínűleg a második világháború idején a közeli repülőteret célzó, de célt tévesztett és a szikes pusztát ért bombázások hozták létre.
Bár a bombatölcsérek csúf sebek a Föld felszínén és komor történelmi örökséget hordoznak, mára élettel teli, nyüzsgő élőhelyekké váltak. A kémiai összetételüket tekintve főként nátrium-karbonát és -hidrogén-karbonát dominálta szikes kistavak különböző környezeti és morfológiai jellemzőket mutatnak. Számos fajnak adnak otthont, beleértve egy endemikus tócsarákot (Chirocephalus carnuntanus), védett kétéltűeket, teknősöket és számos ízeltlábút, például szitakötőket, vízibogarakat és mikroszkópikus méretű rákokat. A bombatölcsér-hálózat emellett egyedülálló lehetőséget nyújt tudományos kérdések vizsgálatához, hiszen olyan, mint egy természetes laboratórium. A tavak kicsik és könnyen mintázhatók, valamint jól körülhatárolható hálózatot alkotnak, távol más hasonló víztestektől. Ezért kiváló modellrendszernek tekinthetők például olyan kérdések megválaszolásához, hogy hogyan tarthatja fenn a kistavak együttese hálózatként működve a biodiverzitást, és miként alkotnak egy metaközösséget, azaz olyan összekapcsolt közösségeket, amelyeket az élőlények diszperziója köt össze.
A kistavak víz útján nincsenek összekötve, így az egyes élőlények terjedése a kistavak között főként a szél vagy az organizmusok aktív mozgása révén történhet. Az eddigi általánosan elterjedt feltételezés szerint az ilyen kis térléptékű élőhely-hálózatokban az élőhelyek egymáshoz képesti helyzete, az egymástól való távolságuk nem befolyásolják jelentősen a biodiverzitásukat. A Barta Barbara vezetésével nemzetközi együttműködés keretében készült tanulmány eredményei vitatják ezt a nézetet. A kutatócsoport megvizsgálta az élőhely-foltok térbeli elhelyezkedésének, valamint a helyi környezeti változók (például a víz tápanyagtartalma, mélysége, sótartalma) hatását a fajgazdagságra és a közösségek összetételére. Ezeket különféle élőlény-csoportokban tesztelték a legkisebb mikroszkopikus organizmusoktól a kétéltűekig.
„Az eredmények azt mutatták, hogy a kistavak környezeti tulajdonságain kívül, amelyek kétségtelenül fontos szerepet játszanak a közösségek összetételének kialakításában, a tavak térbeli elhelyezkedése is fontos, különösen a rosszabbul terjedő szervezetek esetében. Ezeknek az organizmusoknak (mint amilyenek a nagyobb testméretű, passzívan, tehát jobbára pl. széllel terjedő planktonikus szervezetek), előnyt jelent, ha a hálózat közepén vannak, ahol a kistavakat sok másik kistó veszi körül, ahonnan könnyen érkezhetnek társaik. Így ezeknek az élőlénycsoportoknak magasabb a diverzitása a hálózat közepén” – magyarázza a tanulmány vezető szerzője, Barta Barbara. A felfedezés rávilágít a tóhálózatok perifériális-központi összeköttetési gradiensének fontosságára.
„Eredményeink alapján a kistavak kutatása és megőrzése szempontjából kiemelt jelentőségű, hogy egy hálózat részeiként tekintsünk rájuk és ne elszigetelt egységekként. Fontos, hogy a teljes hálózatot védjük az összes kapcsolattal együtt, amely egyaránt biztosítja a táj- illetve helyi léptékű biodiverzitás fenntartását.” – összegzi Barta Barbara.
A klímaváltozás egyik hatása, hogy eltolódnak egyes fajok élőhelyei, például felmelegedés hatására a magashegységekben feljebb tolódik az erdőhatár. Kérdés, hogy a faj terjedőképessége elég gyors-e, hogy követni tudja a neki megfelelő élőhelyeket. Ennek vizsgálatára dolgozott ki egy új módszert munkatársaival Dr. Oborny Beáta az ÖK Evolúciótudományi Intézetében és az ELTE Biológiai Intézetében. Zimmermann Dániellel írt új közleményük az Ecography folyóiratban „a hónap cikke” címet nyerte el.
A klímaváltozás nem minden fajra egyformán hat. Vannak olyan fajok, melyek földrajzi elterjedési területe beszűkül; mások stabilan tudják tartani eddigi állásaikat, sőt, esetleg terjeszkedésbe is kezdenek. Az előbbi eset, a területszűkülés számos védendő fajt veszélyeztet napjainkban. Az utóbbi akkor válik a legtöbb ember számára feltűnővé, ha egy kártevő (pl. gyomfaj) vagy egy betegség kórokozója jelenik meg új területeken. Pedig ilyen area-mozgások a teljes bolygón zajlanak a legkülönbözőbb növény-, állat- és egyéb fajoknál, ráadásul a klímaváltozás előre haladtával egyre jelentősebb mértékben. Akár teljes ökoszisztémák fennmaradása kerülhet veszélybe a kipusztulások és az újonnan beérkező jövevényfajok miatt. A jelenség immár bolygó-léptékben jelent természetvédelmi és gazdasági kihívást.
Akár területszűkülésről, akár kiterjedésről van szó, mindenképp fontos, hogy pontosan meg tudjuk húzni a fajok jelenlegi elterjedési határait, hiszen ehhez tudjuk hasonlítani a jövőbelit. A feladat nem magától értetődő, mert az elterjedési területek szegélye gyakran bonyolult mintázatú. Ezt szemlélteti a képen látható erdőhatár. Tovább nehezíti a feladatot, hogy a meglévő egyedek halála és az újak születése és mozgása (növényeknél a magszórás) miatt időben is változik egy faj által elfoglalt helyek mintázata. Tehát egy bonyolult mintázatban a véletlen ingadozásokat kellene elkülöníteni a trend-jellegű eltolódásoktól, mégpedig minél rövidebb idő alatt. A feladat fontosságának ellenére jelenleg nincs általános, bevett módszer az elterjedési terület körülhatárolására.
Dr. Oborny és munkatársai egy olyan új módszerre tesznek javaslatot, melynek segítségével az elterjedési terület pontosan körülhatárolható, és az eltolódások jobban észlelhetők. Lényege, hogy nem érdemes a faj legkülső, elszigetelt előfordulásaival foglalkozni, ellentétben a legtöbb ma használatos módszerrel. Bármennyire fontosak is más tekintetben ezek az elszigetelt előfordulások, az eltolódás észleléséhez nem jól használhatóak, mert statisztikailag kevéssé megbízhatóak. Ehelyett egy másik határt érdemes figyelni: az egybefüggő és a fragmentált előfordulás közöttit. E frontvonalat a képen piros vonal jelzi. Itt már nagyobb az előfordulás sűrűsége, s kisebbek a véletlen ingadozások. Az elterjedés mindenkori határát e populációs front középvonalában érdemes meghúzni, s ennek mozgását követni.
Törpefenyves határa az Alacsony-Tátrában. A kisebb kép pillanatfelvétel egy szimulációból. A piros vonal a sötétzölddel jelölt, egybefüggő terület frontvonala. Ezeken kívül még szigetszerű előfordulásokat találunk (világosszöld). Fotó: Lájer Konrád, szimulált kép: Oborny Beáta.
A módszer használhatóságát számítógépes szimulációk segítségével tesztelték. Különböző környezeti körülmények közt, különböző tulajdonságú fajoknál tanulmányozták a populációs frontvonal kialakulását és mozgását. Azt találták, hogy a frontvonalnak jellegzetes térbeli szerkezete van (fraktál, melynek dimenziója 7/4). Ha klímaváltozás következik be, s ennek hatására elmozdul a front, akkor ez a szerkezet megmarad, feltéve hogy a front visszavonulóban van, vagy előrehaladóban, de utóbbi estben nem túl gyorsan mozog. Gyors előrehaladás esetén torzul a front, s ezt onnan látjuk, hogy csökken a fraktáldimenziója. Így észlelhetjük, ha a faj számára már nem követhető le az élőhely elmozdulása, „lemarad a versenyfutásban”.
Összességében az új módszer célja, hogy hatékonyan monitorozhassuk a fajok elterjedési területeinek változását. Előnye, hogy a populációk terjedésének néhány általános tulajdonságára épül, így segítségével különböző fajok, különböző földrajzi helyek is összehasonlíthatók. Ez hozzásegíthet minket ahhoz, hogy globális léptékben is jobban átláthassuk a fajok mozgásait a változó klímában. További vizsgálatok pedig ötleteket adhatnak arra, hogy hogyan segítsük elő vagy gátoljuk hatékonyabban egy adott faj terjedését.
A nagyvárosi parkok tavaiban általában szép számmal élnek tőkés récék, valamint a városi füves területeken pedig gyakran összegyűlnek a ludak. Az Egyesült Királyságban a Kanadai lúd nagy mennyiségben előforduló és széles körben elterjedt idegenhonos faj, amely jól ismert arról, hogy ürülékével szennyezi a parkokat. Az Egyesült Királyságban meglepően kevés tanulmány készült eddig a városi környezetben élő vad vízimadarak (kacsák, ludak és hattyúk) szerepéről az őshonos vagy inváziós növények terjedésében, pedig ez a szerep az éghajlatváltozás miatt egyre nagyobb jelentőséggel bír.
Az Ökológiai Kutatóközpont munkatársai a spanyolországi Doñana Biológiai Állomás, a Wildfowl & Wetlands Trust, a Liverpool John Moores Egyetem és a Lincoln Egyetem kutatóival együtt készült új tanulmányukban 18 különböző északnyugat-angliai (Merseyside, Greater Manchester és a Lake District) városi és vidéki vizes élőhelyen tanulmányozták a vad vízimadarak szerepét a növények terjesztésében. Összesen 507 ürülék mintát gyűjtöttek és laboratóriumban megvizsgálták, hogy milyen magvakat és más növényi szaporító anyagot tartalmaztak – akár teljes növényt is pl. a békalencsék esetében. Több mint 900 ép magot találtak, amelyek közül sok ki is csírázott a laboratóriumban, bizonyítva, hogy túlélték a madarak bélcsatornáját.
„Bár már Darwin is felismerte a vonuló vízimadarak jelentőségét a vízi növények terjesztésében, ez az első részletes tanulmány a kacsák által végzett magterjesztésre vonatkozóan az Egyesült Királyságban, sőt az első európai tanulmány, amely összehasonlítja ebből a szempontból az együtt élő kacsákat és libákat” – mondta Andy J. Green, a tanulmány társszerzője. Több mint 33 növényfajt azonosítottak, amelyek többsége szárazföldi növény volt, köztük fákat és négy idegenhonos fajt is.
„Azt találtuk, hogy a tőkés récék és a kanadai ludak egymást kiegészítő szerepet töltenek be” – mondta Lovas-Kiss Ádám, a tanulmány vezető szerzője. „A tőkés récék viszonylag több vízi növényt és a nagyobb magvúakat terjesztik, míg a kanadai ludak több szárazföldi növényt”.
Mind a kacsák, mind a ludak elsősorban olyan növényeket terjesztettek, amelyeknek nincs húsos termése, és korábban azt feltételezték, hogy ezért ezek nem, vagy csak korlátozottan képesek állatokon keresztül terjedni, mivel nincs olyan mechanizmusuk, amellyel néhány méternél nagyobb távolságra tudnának elmozdulni. A vadon élő vízimadarak azonban nagy távolságra történő repülésüknek köszönhetően tökéletes növényi vektorok, így segíthetnek a növényeknek új élőhelyekre jutni, és fenntartani az elszigetelt növénypopulációk közötti kapcsolatot, beleértve a különböző városi parkokat is. Például még azoknál a fáknál is, melyeknek a magját a szél terjeszti, ilyen pl. az ezüstnyír, amelynek magja mindkét madár ürülékében gyakori volt, a magok sokkal messzebbre jutnak a vadmadarak által, mint a szél által.
A tanulmány azt is megállapította, hogy a madarak hónapokkal a magtermés után is képesek tovább terjeszteni a magvakat, így például a vonuló tőkés récék tavasszal észak felé terjeszthetik a magvakat, ami segíthet a növényeknek abban, hogy az éghajlatváltozás hatásainak megfelelően módosuljon az elterjedési területük. A kanadai ludak viszonylag helyhez kötöttek az Egyesült Királyságban, bár alkalmanként több száz kilométeres mozgásokat is feljegyeztek. Idegenhonos növényeket csak városi területeken találtak a vadmadarak ürülékében, de a tanulmány fontos bizonyítékot szolgáltat arra, hogy a vadmadarak a városi parkokból a természetes élőhelyekre is átterjeszthetik az idegenhonos fajokat.
„Tévedtünk, amikor azt feltételeztük, hogy az európai virágos növényeknek csak a húsos terméssel rendelkező 8%-a terjed a madarak belében” – mondja Lovas-Kiss. „Tanulmányunk azt mutatja, hogy sok más növényt is madarak terjesztenek, és hogy sokkal nagyobb figyelmet kell fordítanunk a kacsák és libák szerepére a városi ökológiában, valamint a természetes ökoszisztémákban a terjedés vektoraként. Még az idegenhonos ludak is fontos szolgálatot tehetnek az őshonos növények szétszórásával”.
Fotó Steve Green: A kanadai lúd idegenhonos faj az Egyesült Királyságban Publikáció:
Tóth, P., Green, A. J., Wilkinson, D.M., Brides, K., & Lovas-Kiss, Á. (2023). Plant traits associatedwith seed dispersal by ducks and geese in urban and naturalhabitats. Ecology and Evolution, 13, e10677.
https://doi.org/10.1002/ece3.10677
Annak megválaszolása, hogy egy bonyolult ökológiai társulás hogyan reagál a környezet változására, általában véve megoldhatatlannak tűnő feladat. Pontosabban, egyben szűkebben megfogalmazva azonban a kérdés a társulás szerkezetére vonatkozó néhány feltevés mellett mégis megválaszolható. Az Ökológiai Kutatóközpont munkatársai részvételével a témához kapcsolódóan született publikáció az Ecology Letters folyóiratban jelent meg.
Egy ökológiai társulásban minden faj valahogyan reagál a környezet változására. Ha például egy tó vizébe folyamatosan valamilyen mérgező anyag kerül, akkor emiatt valószínűleg hosszú távon csökken a tóban, illetve a környezetében élő egyes fajok növekedési rátája, illetve az egymáshoz való viszonyulásuk is változik. Ezek szerint elképzelhető, hogy egy ragadozó kevésbé hatékonyan vadászik a toxikus környezetben, ami miatt attól kezdve kevesebbet eszik a prédáiból.
Az egyes fajok környezethez és egymáshoz való viszonyának változása bonyolult kérdéskör, ráadásul fajonként nagyon eltérő lehet. Ezért annak a megjóslása, hogy adott szintű szennyezés mellett a társulás egésze hogyan reagál, lehetetlen feladatnak tűnik. A kutatók azt állítják, hogy bizonyos feltevések mellett ez mégiscsak lehetséges, sőt a válasz viszonylag egyszerű.
Ehhez magát a kérdést is pontosították: az ökológiai társulás adott szennyezésre történő reagálását nem minden részletre kiterjedően, hanem konkrétan az együttélést lehetővé tevő körülmények szélességének vizsgálata révén kívánták meghatározni. A kérdés tehát pontosan így hangzott: adott környezetben mennyire valószínű, mennyire életképes javaslat, hogy a társulás összes tagja kihalások nélkül képes együtt élni? Ha ez csak a körülmények szűk tartományában lehetséges, akkor az nem nagyon életszerű. Azonban, ha a körülmények széles skálán mozoghatnak, és még mindig mindenki együtt él, az azt jelzi, hogy nagyon is valószínű, hogy egy ilyen társulást találunk az adott környezetben. (A „körülményszélesség” kifejezés az angol nyelvű tudományos cikkben „feasibility domain”.)
A cikk fő állítása: van egy tó, szennyezés előtti és utáni állapotban. A szennyezés utáni állapotban vélhetően szűkebb az együttélést lehetővé tevő körülményszélesség, mint előtte. A kérdés az, hogy mennyivel? A kutatók szerint egy olyan mennyiséggel, amely csupán az egyes fajok átlagos szennyezésre adott környezeti válaszától függ. Vagyis nincs szükség a társuláson belüli viszonyok és környezeti válaszok nagy pontosságú mérésére, illetve megfigyelésére, hanem elegendő csupán az összes fajra vett átlagot ismerni vagy megbecsülni.
Ez az állítás nem általában, hanem bizonyos feltevések mellett igaz:
• A társulás tagjainak a környezetre és egymásra adott válasza egy igen szigorú szabályszerűséget követ. A szakirodalomban ezt Lotka–Volterra-modell néven ismerik, amit gyakran használnak ugyan, azonban a valóságnak legfeljebb csak a közelítése.
• A társulás idővel olyan egyensúlyi állapotba kerül, amelyben egyéb változás nélkül a populáció-létszámok konstansok maradnak. A feltevés elég meglepőnek tűnhet, de fontos látni, hogy ez nem zárja ki a környezet és a társulás folyamatos, dinamikus változását, hanem csak azt jelenti, hogy ha a külső változás megszűnne, akkor a társulás idővel elérne egy egyensúlyi állapotot. Emellett azt is jelenti, hogy a környezet folyamatos változása nem annyira erős, hogy az egyensúlyi feltevés eleve teljesen értelmét veszti.
• A környezet hatása a fajokra multiplikatív módon fejeződik ki. Azaz a tó adott mértékű szennyezettsége nem levon valamekkora mennyiséget – például a fajok növekedési rátáiból –, hanem megszorozza őket egy egynél kisebb tényezővel, és így csökkenti őket. Ez önmagában egyáltalán nem egy merész vagy valószínűtlen feltevés (lásd a cikkben hivatkozott tanulmányokat, mint Anthony et al. 2011, Uszko et al. 2017, és De Raedt et al. 2019), de nem mindig és nem mindenhol teljesül.
Felmerül a kérdés, mennyire erős a bizonyíték, hogy ezen feltevések mellett tényleg csak a fajok átlagos válasza számít. Ezt egyrészt elméleti, másrészt empirikus módszerrel lehet megvizsgálni. Az elméleti elemzés azt jelenti, hogy modelleken próbálják matematikailag igazolni az állítás helyességét. Előnye, hogy egy modellben nincs semmilyen rejtett komplexitás, csak amit a kutatók maguk tesznek bele, így van rá esély, hogy pontosan meg lehet érteni a jelenséget. Hátránya, hogy semmi nem garantálja, hogy a modell feltevései a valóságban is működnek, ezért jó, ha empirikus bizonyítékot is sikerül találni, még akkor is, ha az eléggé indirekt.
Az elméleti bizonyítékok erősek. Kevés – 3-4 – fajjal rendelkező modelltársulásokon egyértelműen, matematikailag is bebizonyítható, hogy tényleg csak az átlagos válasz számít. Ugyanez nagyon nagy – száz vagy annál is több fajos – társulásokra is igaz, bár akkor további feltevésekre van szükség; ezek Grilli et al. (2017) munkájában megtalálhatók. A lényeg, hogy a társuláson belüli kölcsönhatásoknak elegendően „véletlenszerűnek” kell lenniük a szó jól definiált értelmében. A közepes méretű – kb. egy tucat faj – társulásokra viszont sajnos egyik módszer sem alkalmazható. Ilyen esetben nincs más választás, mint számítógépes szimulációkra hagyatkozni. A kutatók ezt megtették, és az eredményekből az látszik, hogy az együttélési körülményszélesség megjóslásához ez esetben is jól használható a fajok átlagos környezeti válasza. Ez utóbbi módszer nem alkalmas a bizonyításra, és bármikor felmerülhetnek ellenpéldák. A gyakorlatban viszont úgy tűnik, hogy az átlagos válasz jól alkalmazható ebben az esetben is.
Az empirikus bizonyíték egyesült államokbeli folyókban a gerinctelen fajok társulásainak – beleértve a bennük található toxikus anyagokat – monitorozásából származik. Az adatok 2000 és 2019 között összesen 3902 mérési pontból származnak. Ezen adatok státusza bonyolultabb, mint az elméleti megfontolásoké, főként azért, mert az értelmezésük nem magától értetődő. Egyrészt a valódi társulások térben mozognak és keverednek – amit a kutatók ugyan csak számítógépes szimulációkkal, de még figyelembe tudnak venni –, másrészt az egyéb körülmények egyáltalán nem azonosak az összehasonlított társulások esetében. Ezért bár eltérő eljárás alkalmazásával, de a végeredményben itt is az látszik, hogy a „tiszta” körülmények között élő társulások nagyobb körülményszélességet ölelnek fel, mint a mérgezett körülmények között élők. Ez minden szempontból egybevág az elméleti eredményekkel. Ugyan elképzelhető más magyarázat is az adatokra, azonban az így elvégzett empirikus adatvizsgálat nem inkonzisztens az elmélettel. A kutatók szerint fontos lenne a jövőben ennél nagyobb bizonyító erővel rendelkező empirikus vizsgálatokat is végezni.
Az eurázsiai erdőssztyeppek 9000 km hosszú zónája a mérsékelt égövi erdők és a sztyeppék között képez átmenetet, lágyszárú és fás élőhelyek összetett mozaikja alkotja. Szerkezeti változatosságának köszönhetően számos értékes vagy éppen veszélyeztetett fajnak nyújt otthont, természetvédelmi jelentősége ezért megkérdőjelezhetetlen. Mindezek ellenére a közelmúltig hiányzott a zóna kontinentális léptékű empirikus lehatárolása. Végül 2018-ban Erdős László és munkatársai körvonalazták a zóna kiterjedését a növényzet, domborzat és éghajlat alapján. Az Ökológiai Kutatóközpont kutatóinak friss tanulmánya pedig, mely a rangos Scientific Reports folyóiratban jelent meg, e lehatárolást vizsgálta meg alaposabban a makroklíma szempontjából.
Joggal merül fel a kérdés, hogy vajon miért kellett 2018-ig várni a zóna lehatárolására, és miért volt szükség e lehatárolás éghajlat alapú vizsgálatára, alátámasztására. Az indok egyszerű: az erdőssztyeppzóna a térképen látszólag összefüggő, nagy sávot fed le Eurázsiában, a valóság azonban ennél bonyolultabb. A zóna területének nagy része jelenleg mezőgazdasági művelés alatt áll, esetleg beerdősítették, és csak elenyésző része maradt fenn természetes formájában (és még kevesebb áll természetvédelmi oltalom alatt). Így tehát az erdőssztyeppzóna lehatárolása nem egy – terepen vagy műholdképekről –megfigyelhető, a környezetétől elkülönülő növényzeti öv körberajzolását jelentette, hanem ennél sokkal nehezebb feladatot rótt a kutatók elé: tudományos közlemények, külföldi terepi szakemberek és térképes források alapján kellett kijelölni azt a területet, ahol elméletben, potenciálisan erdőssztyepp fordulna elő, ha azt pl. nem mezőgazdasági területként használná az ember.
Mint minden ilyen, sok forrásra támaszkodó, szintetizáló jellegű munka, a 2018-as zónalehatárolás is bizonytalanságokkal terhelt. Nem beszélve a zóna régiókra történő felosztásáról, amely évtizedek óta tartó szakmai vita tárgyát képezi. „A kelet-nyugati irányban hosszan elnyúló erdőssztyeppzóna mind éghajlati, mind növényzeti szempontból igencsak változatos. Ezért számos kutató javasolja a zónát több-kevesebb régióra bontani, azonban a régióhatárok elhelyezkedésében a legritkább esetben egyezik a véleményük. 2018-as cikkünkben számos forrás szintetizálásával végül öt régiót jelöltünk ki” – számol be Erdős László, a HUN-REN Ökológiai Kutatóközpont tudományos munkatársa, az akkori és a frissen megjelent cikkek szerzője.
„Mivel az eurázsiai erdőssztyeppzónának és régióinak lehatárolása bizonytalan, úgy gondoltuk, hogy érdemes lenne megfelelő statisztikai módszerekkel megvizsgálni, hol mennyire támasztja alá azt a nagy léptékű éghajlat, vagyis a makroklíma. Így esetleg feltárhatnánk, hogy a lehatárolás hol szorul pontosításra, vagy hol bizonyul elégtelennek pusztán az éghajlattal magyarázni a zóna elterjedését” – mutat rá a kutatás mögött meghúzódó motivációra Bede-Fazekas Ákos, a kutatás vezetője. Végül számos lehetséges módszer közül kettőre esett a kutatók választása: prediktív elterjedésmodellezésre és hierarchikus klaszterezésre. Az előbbi módszerrel, amelyet elsősorban fajok potenciális elterjedésének vizsgálatára fejlesztettek ki, de egész növényzeti zónák elterjedésének tanulmányozására is már többször sikeresen vetették be, az vizsgálható, hogy hol tűnik túl optimistának a lehatárolás, és esetleg hol lehetne még megnövelni a potenciális elterjedési területet. Még érdekesebb a klaszterezés célja – „A módszer segítségével alegységekre osztottuk az erdőssztyeppzónát úgy, hogy csak az éghajlatot vettük figyelembe, a 2018-as régióhatárokat nem. Ezután összevetettük ezen alegységeket a korábban kijelölt, azoktól független régiókkal, és számos esetben meglepően pontos egyezést találtunk” – meséli Bede-Fazekas.
Természetesen a kutatók nem csak egyezésekkel, hanem eltérésekkel is szembesültek, amelyek rámutattak a régióhatárok pontatlanságára, vagy azon helyzetekre, amikor nem a makroklíma az egyetlen, amely az erdőssztyepp előfordulását meghatározza. Márpedig a makroklímán túl számos tényező közrejátszhat még. A szerzőgárda harmadik tagja, Török Péter, a Debreceni Egyetem professzora rámutat: – „A fás és fátlan növényzet tartós együttélését, vagyis az erdőssztyeppzónát a kőzet, a domborzat, a tűz és a nagytestű legelő állatok jelenléte is befolyásolja, hogy az éghajlati változatosságot már ne is említsük”.
Bár a tanulmány eredményei leginkább az abban foglalt térképek tanulmányozása által ismerhetőek meg, néhány fontos megállapítást érdemes szövegesen is megfogalmazni. Az öt régió közül a középső, a nyugat-szibériai mutatta a legerősebb egyezést, míg a belső-ázsiai régiót a kutatás kevéssé tudta megerősíteni. A délkelet-európai és a kelet-európai, szomszédos régiók közötti határ meghúzása minden bizonnyal további kutatásokat igényel majd. Viszont a jelen kutatás elég egyértelműen azt javasolja, hogy a távol-keleti régiót indokolt lenne egy déli és egy északi alrégióra bontani a jövőben. A tanulmány egyik legfontosabb megállapítása ugyanakkor az, hogy bárhogyan húzzuk is meg a régiók határát, az erdőssztyeppeket nem egyben, egyetlen zónaként érdemes tanulmányozni, mert régiókra bontva sokkal részletesebb és hitelesebb képet kaphatunk az elterjedést meghatározó környezeti tényezőkről.
A biológiai sokféleség csökkenésének egyik fő okozója a biológiai invázió, amely a gazdaságra és a társadalomra is negatív hatásokkal jár. Az inváziós idegenhonos növényfajok jól alkalmazkodtak a bolygatott területeken való gyors megtelepedéshez, ezért a zavart és intenzíven kezelt élőhelyeken az inváziós növény fajok nagy számban fordulhatnak elő. Az ökológiai restauráció – amelyet az ökológiai restauráció nemzetközi szervezete (Society for Ecological Restoration (SER)) a leromlott, károsodott vagy elpusztult ökoszisztémák helyreállításának folyamataként határoz meg – egyre inkább elismert eszköz a földterületek degradációjának és a biológiai sokféleség csökkenésének ellensúlyozására, valamint az inváziós idegen fajok elleni küzdelemben. Mivel az inváziós probléma egyre súlyosabbá válik, sürgősen szükség van innovatívabb, hatékonyabb és proaktívabb stratégiák kidolgozására, amelyek segítenek javítani a helyreállított közösségek invázióval szembeni ellenálló képességét, korlátozva az inváziós idegen fajok megtelepedését és további terjedését. A megelőzési és mérséklési stratégia kidolgozásához meg kell érteni a biológiai invázió és az invázióval szembeni ellenállás hátterében álló folyamatokat.
A Halassy Melinda tudományos főmunkatárs (Ökológiai Kutatóközpont, Egészségbiztonság Nemzeti Laboratórium, Invázióbiológiai Divízió) által vezetett kutatócsoport a vetőmag-alapú ökológiai restaurációs kísérletekkel kapcsolatban megjelent tanulmányok szisztematikus áttekintése és meta-analízise alapján azt vizsgálta, hogy a funkcionális hasonlóság, a vetési sűrűség és az elsőbbségi hatások milyen lehetőségeket jelentenek az invázióval szembeni ellenállás növelésében.
Az invázióval szembeni ellenálló képességért több tényező is felelős lehet, mint például a közösségek diverzitása, vagy ami még fontosabb, funkcionális sokfélesége, a kompetitív domináns vagy gyorsan fejlődő őshonos fajok jelenléte, amelyek nagyobb mértékben vagy gyorsabban képesek az erőforrások kiaknázására, korlátozva ezzel az inváziós fajok megtelepedési lehetőségeit. Az utóbbi időben a funkcionális hasonlóság, a terjedési nyomás és az elsőbbségi hatások kerültek a figyelem középpontjába az invázióval szembeni ellenállóképesség magyarázatára és az inváziónak ellenálló közösségek helyreállításának elősegítésére tett kísérletek során.
A korlátozott hasonlóság elmélete szerint az azonos erőforrásokat hasonlóan használó fajok nem tudnak tartósan egymás mellett élni, így elméletileg az olyan őshonos fajok bevonása a restauráció folyamatába, amelyek funkcionálisan jobban hasonlítanak a magas kockázatú inváziós idegen fajokra, ellenállóbbá teheti a társulást az invázióval szemben. A nagy mennyiségben jelenlevő szaporító anyag növeli a megtelepedési esélyt, és a rendelkezésre álló források kihasználását, ezért az őshonos fajok vetési sűrűségének növelésével is lehetséges az inváziós idegen fajok visszaszorítása. Végezetül, az érkezési sorrend is erősen befolyásolhatja a versenyt és a túlélést, mivel a korai érkezés korai erőforrás-szerzést eredményez, így az őshonos fajok elsőbbségének biztosítása ellenállóbbá teheti az adott növénytársulást az invázióval szemben.
A vizsgálatban 48 tanulmány összehasonlító elemzése azt mutatta, hogy a magvetésen alapuló ökológiai restauráció lehetőséget nyújt az inváziós idegenhonos fajok megtelepedésének és növekedésének korlátozásához. Az őshonos fajok elsőbbségben részesítése bizonyult a legjobb módszernek a növénytársulások invázióval szembeni ellenállásának növelésében, mivel ez a módszer több mint 50%-al csökkentheti az inváziós idegenhonos fajok teljesítményét. Már a rövid távú (mindössze egyhetes) vetési előny is kedvezőnek bizonyult az őshonos fajok számára, de az elsőbbségi hatás az időbeli előny növelésével tovább erősíthető. A funkcionálisan hasonló fajok vetése általában semleges hatással volt az inváziós idegen fajokra. A nagy sűrűségű vetés alapvetően hatékony volt az inváziós idegenhonos fajok visszaszorításában, de lehetnek olyan küszöbértékek, amelyek felett a vetési sűrűség további növelése nem feltétlenül eredményezi az invázióval szembeni ellenállás növekedését.
Az őshonos évelő Festuca vaginata és a Tragus racemosus invaziós egynyári fű együttes termesztése üvegházi kísérletben
A publikáció eredményei alapján az inváziós idegen fajok terjedésének megelőzésében és hatásuk csökkentésében elsőbbséget kell biztosítani az őshonos fajok telepítésének. Az invázió visszaszorításában a zavarás minimalizálása, az inváziós fajok szaporodási nyomásának és bejutásának korlátozása, valamint a zavarást követően az őshonos fajok mielőbbi betelepítése lehet hatásos. Az őshonos fajok előnyét leginkább a korán megjelenő, gyorsan növő őshonos fajok és a nagy termőképességű közösségek korai betelepítésével lehet növelni. Az inváziós idegenhonos fajokkal nagy funkcionális hasonlóságot mutató egyetlen faj vetése nem bizonyult sikeresnek, ehelyett nagy sűrűségű, többfunkciós vetőmag keverékeket kell előnyben részesíteni, olyan őshonos fajokat is beleértve, amelyek gyors növekedésükkel az elsőbbségi hatást is tudják erősíteni. Fontos megjegyezni, hogy még az invázióval szembeni ellenálló képesség növelésére irányuló legjobb módszerek kombinálása sem eredményezi az inváziós idegenhonos fajok teljes kiszorítását, de korlátozza biomasszájukat és magtermelésüket, ezzel csökkentve a további invázió kockázatát.
A tanulmány arra is rávilágít, hogy az inváziós ökológia előrejelző képességének javítása, valamint az inváziós idegen fajok megelőzésére és visszaszorítására szolgáló legjobb helyreállítási gyakorlatok azonosítása érdekében szükség van a földrajzi régiók, a globális inváziós fajok és a potenciális rezisztenciamechanizmusok közötti kutatások integrálására.
Az Ökológiai Kutatóközpont evolúcióbiológusai – Szilágyi András, Czárán Tamás és Mauro Santos – Szathmáry Eörs akadémikus vezetésével egy számítógépes modell segítségével kimutatták, hogy meghatározott körülmények között az öregedés elősegítheti az irányító szelekcióra adott választ, vagyis a megváltozott környezeti körülményekhez való evolúciós alkalmazkodást. A vizsgálat eredményeit a BMC Biology című szakfolyóiratban publikálták. Az öregedés tehát nemcsak a természetes szelekció káros „mellékterméke”, hanem előnyös is lehet az élőlények számára. Ezzel a kutatók jelentős előrelépést értek el az öregedés lehetséges magyarázata terén, ami már több mint másfél évszázada az evolúcióbiológia egyik máig nyitott nagy dilemmája.
Az öregedés rejtélye évezredek óta foglalkoztatja az embert, sokan bármit megtennének, hogy megállítsák vagy visszaforgassák a rendszerint a testi funkciók fokozatos leromlásával járó folyamatot. Noha az öregedés az élet természetes velejárója, a biológusok meglehetősen kevéssé értik azt, hogy e folyamat miért alakult ki az evolúció során. Az sem egyértelmű, hogy az öregedés elkerülhetetlen-e, hiszen vannak élőlények, amelyek látszólag semmit sem öregednek, sőt az úgynevezett negatív öregedés (vagyis a fiatalodás) sem ismeretlen a természetben: egyes teknősök életfunkciói például javulnak a korral.
Az Evolúciótudományi Intézet kutatói Szathmáry Eörs akadémikus vezetésével egy korábban felvetett, de mindmáig bizonyítatlan öregedési elmélet helytállóságának bizonyítására törekedtek. Az elmélet azt valószínűsíti, hogy ha megfelelők a feltételek, az öregedés elősegítheti az e folyamatot irányító gének szaporodását.
A hipotézis helyességének vizsgálatára egy általuk kifejlesztett számítógépes modellt használtak. A modell egy olyan algoritmus, amely szimulálni képes az élőlények vagy gének populációinak hosszú távú sorsát a kutatók által beállított feltételek függvényében. Egészen pontosan, e szimulációk segítségével evolúciós forgatókönyveket kell futtatni, és az eredmények nem évmilliókkal később, hanem csupán órák múlva elő is állnak. A modern evolúcióbiológiai kutatások ma már elképzelhetetlenek számítógépes modellezés nélkül.
A kutatás alapvető kérdése egyszerű volt: van-e értelme az öregedésnek? Szolgál-e evolúciós funkciót, vagy tényleg csak az élet keserű és végzetes mellékhatása? „Az öregedésnek akkor lehet evolúciós funkciója, ha szelekció folyik az öregedés érdekében. E szelekció létét igyekeztünk feltárni a kutatásunkban – érvel Szathmáry Eörs. – A klasszikus magyarázatok szerint az öregedés szelekció nélkül is megjelenik a populációkban. Ennek az az oka, hogy az egyedek előbb-utóbb öregedés nélkül is meghalnak – például betegségek vagy balesetek következtében –, így egyre kevésbé hat a populációra a természetes szelekció, és az idős korban káros, vagyis az öregedést okozó gének felhalmozódhatnak. Vagyis az öregedés csak járulékos következménye az evolúciónak, nem az alkalmazkodás érdekében jön létre.”
Az elmúlt évszázad során számos evolúciós elméletet dolgoztak ki, amelyek különféle biológiai mechanizmusok révén magyarázták az elkerülhetetlen, pozitív funkcióval nem rendelkező öregedést. Sokáig ezt szinte tényként kezelték, csakhogy amikor sorozatosan tűntek fel a nem öregedő élőlények, egyre többen kérdőjelezték meg, hogy az öregedés valóban elkerülhetetlen-e, vagy esetleg az élőlénynek előnye is származhat az öregedésből?
„Mára az evolúcióbiológiai közösség elfogadta, hogy a klasszikus, adaptációt nem feltételező öregedéselméletek nem képesek megmagyarázni a természetben tapasztalható összes öregedésmintázatot. Vagyis az öregedés magyarázata nyitott kutatási területté vált – folytatja Szathmáry Eörs. – Az adaptivitást feltételező alternatív elméletek e problémára kínálnak megoldást azzal, hogy az öregedés különböző pozitív következményeit vetik fel. Például elképzelhető, hogy a változó környezetben az idősebb egyedek génjei számára előnyösebb öregedni, majd meghalni, mert ezzel csökkenthetik az alkalmazkodóképesebb utódjaik túlélését és szaporodását hátráltató versengést a populációban.”
Ez azonban csak akkor igaz, ha az egyedek főleg a rokonaikkal vannak körülvéve, mert ellenkező esetben a szexuális szaporodás során a nem öregedő változatok „ellopják” az öregedő populáció egyedeitől a jobb – a megváltozott környezethez jobban illő – géneket, és a számottevő öregedés eltűnik.
A magyar biológusok a modell lefuttatása után azt tapasztalták, hogy az öregedés valóban gyorsíthatja az evolúciót. Ez a változó környezetben azért előnyös, mert a gyorsabb evolúció hamarabb „kikísérletezheti” az új körülményekre leginkább megfelelő jellegzetességeket, és ezzel nagyban elősegíti a gének utódainak túlélését és elterjedését. Vagyis az öregedés ekkor valóban előnyös tulajdonsággá válhat, és így a természetes szelekció az elterjedése irányában hathat.
Szathmáry Eörs evolúcióbiológus, az MTA rendes tagja, az MTA Fenntartható Fejlődés Elnöki Bizottság elnöke. Kutatásai során az élet keletkezésétől kezdve az emberi nyelvkészség kialakulásáig számos evolúciós folyamatot vizsgált és modellezett. John Maynard Smithszel közösen írt könyvét, az Az evolúció nagy lépéseit a modern evolúcióbiológia alapműveként tartják számon.
