“Różnorodne formy działalności człowieka głęboko przekształcają środowisko Ziemi, wspólnie prowadząc do globalnych zmian. Stężenie CO2 w atmosferze podwoiło się w ciągu ostatnich 150 lat, a globalna temperatura rośnie. Pomimo międzynarodowych porozumień mających na celu ograniczenie emisji zanieczyszczeń, depozycja azotu, głównie z nawozów sztucznych w rolnictwie, jest nadal wysoka. Badania właśnie opublikowane w Global Change Biology pokazują, że ssaki zamieszkujące naturalne lasy mogą działać jak kanarki w kopalni węgla, dostarczając sygnałów ostrzegawczych o tych zmianach” - czytamy w komunikacie wysłanym PAP przez główną autorkę badań - dr hab. Nurię Selvę, prof. Instytutu Ochrony Przyrody PAN.

Podobnie jak w słojach drzew lub pyłkach zachowanych w torfie, tak w tkankach zwierzęcych - choćby sierści lub kościach, zawarta jest informacja o warunkach środowiska, w których zostały uformowane.

Naukowcy zebrali sierść ok. 700 ssaków z polskiej części Puszczy Białowieskiej. Było to 50 gatunków - od żubrów po ryjówki. Większość próbek pochodziła z rezerwatu ścisłego Białowieskiego Parku Narodowego, który jest najbardziej pierwotną częścią tego najlepiej zachowanego nizinnego lasu strefy umiarkowanej w Europie. Sierść pochodziła głównie z okazów, trofeów i skór zgromadzonych w kolekcjach muzealnych i prywatnych z lat od 1946 do 2011.

Dla każdej dekady badacze zebrali co najmniej 50 próbek sierści ssaków, obejmujących ssaki drapieżne, roślinożerne, owadożerne i nietoperze (jedyne ssaki latające). Przeanalizowano zawartość stabilnych izotopów azotu i węgla we włosach - "markerów" zachowanych w tkankach zwierzęcych, które mogą wskazywać na zmiany w środowisku.

Najbardziej znaczącym odkryciem tych badań było wykazanie wyraźnego spadek stosunku izotopów azotu we włosach, szczególnie gwałtowny od 1970 roku.

Złożone interakcje między czynnikami powodującymi globalne zmiany wymagają szerszej perspektywy wielotaksonowej w monitorowaniu ekologicznym. Analiza stabilnych izotopów i kolekcje muzealne zapewniają unikalne możliwości badania zmian środowiskowych w różnych przedziałach czasowych. Przeprowadziliśmy szeroko zakrojone badania izotopowe ssaków w Puszczy Białowieskiej (Polska) na przestrzeni siedmiu dekad (1946-2011) i wykazaliśmy, że analizy 50-gatunkowego zespołu ssaków może posłużyć jako wskaźnik globalnych zmian. Stwierdziliśmy znaczny spadek δ15N we włosach ssaków, szczególnie silny w przypadku ssaków roślinożernych. Tendencja ta jest zgodna z wzorcami antropogenicznej depozycji azotu oraz z globalną oligotrofizacją ekosystemów leśnych w wyniku wzrostu [CO2] i temperatur. Foto: Adam Wajrak.

"Trend ten jest zgodny z trendem depozycji azotu w Europie, który był najwyższy w latach 1970-80. Ale jest również zgodny z obserwowanym spadkiem stężenia azotu w liściach drzew Puszczy Białowieskiej" - wyjaśnia Keith Hobson, współautor badań i ekspert w dziedzinie izotopów.

Wyniki te są zgodne z innymi badaniami, które wykazały, że dostępność azotu zmniejszyła się w lasach naturalnych, co oznacza, że wartość odżywcza roślin w lesie również spada.

"Chociaż brakuje nam danych, aby potwierdzić tę hipotezę, stwierdziliśmy najsilniejszy spadek liczebności roślinożerców, co może sugerować, że obniżona wartość odżywcza roślinności może wpływać na konsumentów. Spadek jakości pokarmu może mieć poważne konsekwencje dla reprodukcji i wzrostu, a w konsekwencji również przetrwania populacji ssaków w perspektywie długoterminowej. Ten aspekt wymaga dalszych badań" - dodała Nuria Selva.

Badania wykazały również, że zawartość stabilnych izotopów w sierści ssaków świetnie odzwierciedlała wzrost globalnych emisji paliw kopalnych w ciągu ostatnich siedmiu dekad. "Stosunek izotopów węgla we włosach ssaków wykazał ten sam trend spadkowy, co w atmosferze z powodu spalania paliw kopalnych" - powiedział prof. Andrzej Zalewski, współautor badań.

"Po skorygowaniu tego efektu, znanego jako efekt Suessa, stosunek izotopów węgla we włosach ssaków wykazał zamiast tego tendencję wzrostową, co można wyjaśnić rosnącą częstotliwością występowania suchych lat" - dodał.

Autorzy badań podsumowują, że są to pierwsze kompleksowe, zakrojone na szeroką skalę i długoterminowe badania ekologii izotopów ssaków w niemal pierwotnym lesie w Europie.

"Dobrze zachowane lasy, takie jak Białowieża, mogą służyć jako ekosystemy wskaźnikowe zmian środowiskowych. Badania czasowej zmienności izotopowej całych zbiorowisk ssaków w takich ekosystemach referencyjnych mogą pomóc w wykrywaniu niewidocznych wpływów w bardziej holistyczny sposób, niż podejście jednogatunkowe i przewidywanie nadchodzących zmian" - dodaje Selva.

Badania te są wynikiem współpracy naukowców z Instytutu Ochrony Przyrody i Instytutu Biologii Ssaków Polskiej Akademii Nauk, Estación Biológica de Doñana CSIC i Uniwersytetów w Sewilli i Huelvie w Hiszpanii oraz Environment and Climate Change Canada i University of Western Ontario w Kanadzie.

Nauka w Polsce