Wielkie wymieranie owadów. O autach, insektach i roślinach, które uciekają

Są lata osiemdziesiąte, przeciętna polska rodzina jedzie na wakacje nad morze małym fiatem. Po przyjeździe trzeba jeszcze przetrzeć samochód, bo jego przednią szybę i reflektory pokrywają ciała martwych owadów.

Dziś nawet podróż z Krakowa nad morze nie pozostawia zbyt wiele owadzich śladów. Nie, pamięć was nie myli. Entomolodzy nazwali to zjawisko “efektem przedniej szyby” (windscreen phenomenon).

Jest pewne jego wyjaśnienie. Przy prędkości 50 kilometrów na godzinę, większość spalania paliwa idzie właśnie na pokonanie oporu powietrza. Przy dwukrotnie większej pochłania już niemal całość spalania (wylicza w „Medium” Koustav Das). By zmniejszyć ten opór i zużycie paliwa, sylwetki pojazdów z czasem stawały się coraz bardziej opływowe. Skutkiem ubocznym było ocalenie milionów owadzich istnień.

To zgrabne wyjaśnienie. Tyle że z obserwacji wynikało, że ubywa także owadów, których raczej nie spotyka się przy drogach: ważek czy świetlików. Lepsza aerodynamika aut nie wyjaśniała spadku ich liczebności.

Owady i opór powietrza

W 1996 roku duński biolog Anders Pape Moller wpadł na pomysł, że populacje owadów można mierzyć, licząc ich truchła na samochodach. Wraz z asystentami przemierzał rolnicze tereny północnej Jutlandii. Samochody poruszały się stałymi trasami, z tą samą prędkością, regularnie przez dwie dekady.

Z badań Mollera wynikło, że przez dwie dekady pomiędzy 1996 a 2017 rokiem liczba owadów na maskach samochodów pokonujących krótszy odcinek (1,25 km) spadła o 80 procent. Na dłuższych odcinkach (25 km) aż o 97 procent.

Moller zadbał także o to, co w badaniach naukowych jest niezwykle istotne – próbę kontrolną. Badał nie tylko ilość owadów na maskach samochodów, lecz także liczbę owadów wpadających do pułapek rozmieszczonych na ziemi w różnych miejscach Jutlandii. Ten spadek był podobny w pułapkach stacjonarnych (rozmieszczonych w terenie). Nie mogła być więc to zasługa lepszej aerodynamiki samochodów.

Eksperci od dynamiki płynów (gazy dla fizyków i inżynierów są płynami) również są sceptyczni, że spadek liczby owadów na samochodach jest kwestią aerodynamiki. Jak tłumaczył w 2022 roku w „Washington Post” ekspert od aerodynamiki Kevin Golsch, gdyby tak łatwo było uchronić karoserie przed owadami i pyłem, dawno by to już zrobiono, jednak nasze samochody nadal trzeba myć.

Owszem, dzisiejsze samochody mają czasem i o połowę mniejszy opór niż pojazdy sprzed dwóch dekad. Jednak owadom wcale to nie pomaga. Otóż po nowych aerodynamicznych autach powietrze się ślizga, więc w szyby uderza więcej owadów niż w auta stare. Stare są na tyle mało opływowe, że pchają przed sobą coś w rodzaju poduszki powietrznej, która odrzuca więcej owadów na boki – wynika z badań Kent Wildlife Trust, cytowanych przez „Guardiana” (do których jeszcze wrócę).

Trwa zagłada owadów?

Zanim Moller opublikował wyniki swoich badań, były i wcześniejsze pomiary wskazujące na spadek liczebności insektów. Takie wcześniejsze pomiary najczęściej prowadzili entomolodzy-amatorzy. Czasem także ornitolodzy, którzy czasem mierzą liczebność owadów, będących głównym pokarmem gatunku ptaków będących obiektem ich zainteresowań.

Takie pomiary miały pewne istotne ograniczenia. Zwykle nie dość, że prowadzone przez amatorów, prowadzone były też na ograniczonym obszarze. Ze względu na to najczęściej spotykały się wzruszeniem ramion.

Z jednym wyjątkiem. W październiku 2017 roku w „PLOS One” ukazały się wyniki trwających ponad ćwierć wieku badań niemieckich entomologów-amatorów. Prowadzono je w 63 lokalizacjach na obszarach chronionych, w tym w ścisłych rezerwatach przyrody. Wynikało z nich, że liczba owadów w ciągu ostatniego ćwierćwiecza spadła o ponad trzy czwarte (średnio o 76, latem nawet o 82 procent).

Ten spadek był dramatyczny, ale zawsze można się było upierać, że to efekt lokalny. Dane pochodziły od członków Stowarzyszenia Entomologicznego Krefeld w Nadrenii-Westfalii. To jeden z najbardziej uprzemysłowionych i zurbanizowanych regionów Niemiec, a samo Krefeld nie leży daleko od Zagłębia Ruhry.

To badanie jednak dało wiele do myślenia i rozpoczęło dyskusję, czy trwa „zagłada owadów”, insect apocalypse. Późniejsze o dwa lata wyniki badań Mollera, zupełnie nieamatorskie, raczej to potwierdziły. Nadal jednak można było spierać się, że Nadrenia-Westfalia i północna Jutlandia są mało reprezentatywne dla kontynentu europejskiego, nie mówiąc o całym świecie.

Nie tylko w Europie. W tropikach też ubywa owadów

W 2019 roku, tym samym, gdy Moller opublikował dane dotyczące Danii, w “PNAS” ukazały się badania nad liczebnością owadów w tropikalnych lasach Portoryko. Wynikało z nich, że w ciągu trzech i pół dekady liczba owadów naziemnych zmniejszyła się tam o 98 proc. Owadów pozostało 2 procent, czyli było ich pięćdziesiąt razy mniej niż pod koniec lat siedemdziesiątych ubiegłego wieku.

W 2020 roku ukazały się badania brytyjskie, z których wynikało, że liczebność owadów spadła tam w ciągu półtorej dekady o połowę. (Właśnie ich autorzy dowodzili, że stare auta zbierają nieco mniej owadów, niż nowe). Były to jednak badania prowadzone na podstawie liczby owadów na autach.

Wszystko zaczęło się sklejać w całość. Anegdotyczne dowody o spadku owadów na szybach i zderzakach aut, dowody pochodzące ze zbiorów entomologów-amatorów, dowody pochodzące z ograniczonych, ale jednak odległych od siebie lokalizacji.

Naukowcy nadal nie są zgodni, czy owady wymierają na całym świecie. Większość badań prowadzona jest w Europie i Północnej Ameryce. Mamy znacznie mniej danych z Ameryki Południowej, Afryki i Azji. Niewiele jest też badań obejmujących wiele dekad, takich jak te z Portoryko (obejmujące dane od 1978 roku).

Wszystko wskazuje jednak na to, że owady w Europie i Ameryce Północnej wymierają. Kwestią sporów jest czy dzieje się to także na innych kontynentach.

Dziś większość z nas wie, że musimy dbać o pszczoły, bo są ważnymi zapylaczami. Powszechnie ocenia się, że około jednej trzeciej żywności spożywanego przez ludzi, zawdzięczamy zapylaniu roślin uprawnych przez pszczoły (podaję za „Our World in Data”). Te produkty to większość owoców, wiele warzyw oraz roślin strączkowych, ale są wśród nich także rośliny pastewne (na przykład lucerna i koniczyna).

Co szkodzi owadom? Zbyt wiele

Wśród wymienianych powodów są rosnąca urbanizacja i uprawy wielkoobszarowe, które pozbawiają owady ich naturalnych siedlisk, czyli habitatów. Rolnictwo szkodzi owadom także poprzez stosowanie chemicznych środków ochrony roślin, z których wiele ma udowodnione szkodliwe dla owadów skutki. Tak wynika z opublikowanej w 2019 roku w „Biological Conservation” analizy 73 badań dokumentujących spadek liczby insektów.

Owadom szkodzi też globalne ocieplenie. Jaja owadów źle znoszą wyższe temperatury. Podczas coraz częstszych przez globalne ocieplenie fal upałów owady wydają na świat o połowę do trzech czwartych mniej potomstwa, niektóre gatunki chrząszczy upały zaś sterylizują całkowicie (wynika z eksperymentów, których wyniki opublikowano w 2018 roku w „Nature Communications”).

Z tej samej analizy wynika, że biomasy owadów ubywa w tempie około 2,5 procent rocznie. Jak komentował Francisco Sánchez-Bayo, jeden z autorów raportu, dla brytyjskiego „Guardiana”, to tempo katastrofalne.

„W 10 lat oznacza to o jedną czwartą mniej, w 50 lat tylko połowę ocalałych, zaś w sto lat – ani jednego”.

W ciągu stulecia owady mogą na zawsze zniknąć z powierzchni globu.

Zafundowaliśmy owadom wielkie wymieranie. O ile nas może cieszyć mniejsza liczba komarów i much, jest to fatalna wiadomość dla owadożernych gatunków ptaków i ssaków. Ich liczebność nie spada aż tak gwałtownie, jak owadów, jednak trend spadkowy również jest zauważalny. Zafundowaliśmy też wymieranie i owadożercom. Za sto lat może niemal nie być owadożernych ssaków, ptaków, gadów i płazów.

Za sto lat świerków nie będzie

Zwierzęta mają nieco większe szanse na uniknięcie klimatycznej katastrofy. Jeśli robi się za ciepło, mogą przenieść się na północ, gdzie jest chłodniej. Drzewa nie mogą. Jest wiele oznak tego, że za kilkadziesiąt lat – raczej bliżej trzydziestu niż pięćdziesięciu – polskie lasy zaczną wymierać.

Opowiadał o tym OKO.press dr hab. Krzysztof Świerkosz, prof. Uniwersytetu Wrocławskiego, botanik, od ćwierć wieku zajmujący się ekologią lasów i ochroną przyrody.

„Zaczynają zamierać główne gatunki drzew, istotne tak z punktu widzenia ekologicznego, jak i z punktu widzenia gospodarki leśnej, przede wszystkim świerk. W roku 2016 w Sudetach i na Przedgórzu Sudeckim świerki zaczęły zamierać już nie pojedynczymi drzewami, ale dziesiątkami hektarów. To był pierwszy poważny sygnał, że coś się zaczyna dziać – teraz także wśród innych gatunków drzew, równie ważnych ekosystemowo, jak i gospodarczo”.

Przyczyną tego są powtarzające się susze. Nie są w Polsce niczym nowym. W latach 1951-81 zdarzały się średnio co pięć lat. W latach 1982-2011 średnio co dwa lata. Od 2012 roku susza na mniejszym lub większym obszarze kraju zdarza się już co roku, wyliczali autorzy portalu Nauka o klimacie.

Jeśli warunki klimatyczne będą tak się zmieniać, to z pewnymi gatunkami będziemy musieli się pożegnać, mówił OKO.press dr hab. Krzysztof Świerkosz. Takie gatunki, jak sosna, świerk, brzoza czy modrzew praktycznie przestają istnieć w Polsce. W ciągu najbliższych 50 lat może ich nie być.

Są też pewne dowody, że wskutek spadku populacji owadów niektóre rośliny próbują “przejść na samozapylanie”, pisałem w OKO.press w grudniu 2023 roku. Na przykład alpejskie fiołki w ciągu 20 pokoleń zmniejszyły ilość wytwarzanego nektaru, który przywabia owady.

Jak szybko działa ewolucja?

Czy rośliny i zwierzęta nie mogą się dostosować do zmieniającego klimatu? Selekcja naturalna powinna sprawić, że organizmy gorzej przystosowane do coraz wyższych temperatur i coraz niższej wilgotności powinny produkować mniej potomstwa, a lepiej przystosowane – więcej. Z pokolenia na pokolenie powinno przybywać osobników odpornych na nowe warunki klimatyczne.

Klimat Ziemi zmieniał się już niejednokrotnie. Bywało, że cała planeta była skuta lodem (jak pod koniec prekambru, 700-650 mln lat temu), zdarzały się też okresy dużo cieplejsze niż dziś (jak na przełomie paleocenu i eocenu około 56 mln lat temu). Mimo tak olbrzymich zmian, życie, w całej swojej różnorodności, jednak przetrwało.

Sęk w tym, że mechanizmy selekcji naturalnej działają powoli. W pracy opublikowanej w „Ecology Letters” naukowcy porównali tempo ewolucyjnych zmian zachodzących u 540 różnych gatunków zwierząt. Stwierdzili, że poszczególne gatunki dostosowują się do ocieplenia lub ochłodzenia mniej więcej w tempie 1 stopnia na milion lat.

Dziś planeta ogrzewa się mniej więcej o stopień na stulecie, czyli 10 000 razy szybciej niż mogą dostosować się zwierzęta. Nagrzewa się nierównomiernie (im dalej od równika, tym szybciej), w Polsce jest już o prawie dwa stopnie cieplej niż stulecie temu ([1], [2], [3]).

Emisje dwutlenku węgla zamiast spadać, nadal rosną. Z tego powodu wśród klimatologów panuje konsensus, że w najbliższych dekadach czeka nas ocieplenie o przynajmniej 2,7°C, mówiła OKO.press prof. Ewa Bińczyk. To tempo zbyt szybkie, by przyroda mogła się dostosować.

Owszem, w przeszłości też zdarzały się dość szybkie – jak na geologiczną skalę – zmiany temperatur. Na przykład między maksimum ostatniego zlodowacenia (które miało miejsce 26-20 tys. lat temu) a holoceńskim optimum klimatycznym (9,5-5,5 tys. lat temu) klimat ocieplił się o około 5-6 stopni. Zakładając, że ocieplenie o pięć stopni zajęło około 20 tysięcy lat, jest to tempo jednego stopnia na cztery tysiące lat.

Dzisiejsze ocieplenie klimatu postępuje czterdzieści razy szybciej. Obrazowo mówiąc, ewolucja pełza w żółwim tempie, a my narzucamy jej tempo galopującego konia.

Jest kwestią sporną czy to ostatnie tak silne ocieplenia klimatu było jedynym powodem wyginięcia wielkich ssaków, czyli megafauny. Gatunki te wymierały przede wszystkim w okresach ocieplenia między zlodowaceniami i na obszarach, gdzie żyli ludzie.

Megafauna wymarła na przykład w obu Amerykach, gdy ludzi jeszcze tam nie było lub żyło niewielu, twierdzili badacze w pracy opublikowanej w 2014 roku. Również w pracy opublikowanej w „Science” w 2015 roku badacze doszli do wniosku, że przyczyniliśmy się do wymierania tych gatunków, ale to postępujące ocieplenie klimatu i zmiany w środowisku odegrały większą rolę.

Jest nadzieja. To ewolucyjna ucieczka do przodu

Czy przyroda naprawdę nie da rady dorównać tempu obecnego ocieplenia klimatu przez ludzkość? Jest pewna nadzieja, że część gatunków – tych o najkrótszych cyklach reprodukcyjnych – da radę.

Po raz pierwszy udało się zaobserwować, jak gatunek wymierający z powodu ekstremalnych warunków odradza się dzięki przyspieszonej ewolucji. To kroplik (Mimulus cardinalis).

To gatunek wodolubny, występujący głównie wzdłuż rzek i strumieni zachodnich Stanów Zjednoczonych. Jest rośliną bardzo wrażliwą na brak wody, w doniczce bez podlewania może obumrzeć w ciągu kilku dni.

Naukowców zaskoczyło to, że znaleźli kwiaty w Kalifornii, gdzie przez trzy lata, między 2012 a 2015 rokiem trwała dotkliwa susza. Co prawda trzy tamtejsze populacje kroplików wymarły, ale w wielu innych mimo to pojawiły się rośliny. I okazały się odporniejsze na susze.

Tym samym po raz pierwszy udowodniono (co badacze ogłaszają na łamach „Science”), że gatunki jednak mogą dostosować się do gwałtownych zmian w ich naturalnym środowisku. To koncepcja przedstawiona przez dwóch biologów, Richarda Gomulkiewicza oraz Edwarda Holta w 1995 roku. Nazwali to, wówczas teoretyczne zjawisko „ucieczką ewolucyjną” (evolutionary rescue).

Na jego istnienie było wiele eksperymentalnych dowodów. Wykazano, że rośliny mogą dostosować się na przykład do gwałtownych zmian zasolenia, wykształcając odporność. Były to jednak dowody pochodzące z laboratoriów, nie ze środowiska naturalnego.

Na występowanie takiej ucieczki w naturze trudno było zdobyć dowody. Wymaga to bowiem zbiegu trzech czynników. Trzeba udowodnić, że liczebność gatunku spada w wyniku zagrożenia. Trzeba odnaleźć konkretne genetyczne zmiany, które zaszły w wyniku tego zagrożenia i dały odporność na nie. I trzeba wykazać, że pozwoliło to gatunkowi się odrodzić w naturalnym środowisku. A tych trzech warunków jeszcze nigdy nie udało się spełnić.

Są na przykład dowody, że diabły tasmańskie uodporniły się na zakaźny nowotwór, a szkodniki roślin uodporniają się na pestycydy. Nigdy jednak nie udało się udowodnić, że miało to bezpośredni wpływ na zwiększenie liczebności osobników danego gatunku w środowisku. W przypadku kroplika to się udało, co biologów bardzo raduje.

Badacze podkreślają, że trzyletnia susza to pogoda, a nie klimat. Zmiany klimatyczne mierzy się na przestrzeni dekad i stuleci. To, że kropliki genetycznie dostosowały się do trzyletniej suszy, niekoniecznie oznacza, że przetrwają dłuższe okresy bez opadów. Przyszłe susze mogą być dłuższe i bardziej dotkliwe, a kropliki jednak mogą ich nie przeżyć.

Nie każdy gatunek wyciągnie się sam za uszy

W tej beczce miodu jest łyżka dziegciu. Gdy spada liczebność populacji, zmniejsza się ich zróżnicowanie genetyczne. A to właśnie zróżnicowanie genetyczne jest podłożem ewolucji. Gdy populacja gatunku znacząco się zmniejsza w krótkim czasie, zmniejsza się zatem i jego zdolność do ewolucji.

Jak komentuje dla tygodnika „New Scientist” autor tego badania, Daniel Anstett, jest to mimo wszystko dobra wiadomość. „Wiele dzisiejszych przewidywań dotyczących wymierania gatunków nie bierze pod uwagę ewolucji. Ta historia napawa nadzieją”, mówi.

Naukowcy jednak zauważyli, że już przed suszą w populacjach kroplika istniała duża zmienność genetyczna. To właśnie ona umożliwiła części roślin szybkie przystosowanie do nowych warunków. Analiza genów tych roślin pozwoliła zresztą naukowcom przewidzieć odbudowę ich populacji już kilka lat wcześniej.

Zdaniem badaczy może to również w przyszłości pomóc lepiej prognozować, które gatunki mają największe szanse przetrwać zmiany klimatu. „To kryształowa kula, dzięki której możemy przewidywać przyszłość”, mówił Ansett.

Nie wszystko jest zatem stracone. Jeśli musi, ewolucja może przyspieszyć i z żółwiego tempa przejść do galopu. Nie oznacza to jednak powodów do świętowania, bo nie uda się to wszystkim gatunkom, a jedynie tym żyjącym najkrócej.

Kropliki żyją zaledwie kilka lat, więc tempo pokoleniowej zmiany jest u tego gatunku szybkie. Świerki żyją przeciętnie 200-300 lat. Nie powinniśmy spodziewać się, że dostosują się do ocieplenia i susz w Polsce.

„Nie wszystkie gatunki będą w stanie wyciągnąć się same za uszy”, dodaje główna autorka pracy, dr Amy Angert.