Życie na dnie. Co słodkowodne małże mówią o klimacie

Choć filtrują wodę i stabilizują ekosystemy, wciąż niewiele o nich wiemy. Dr Anna Lipińska z Instytutu Ochrony Przyrody PAN bada, jak słodkowodne małże radzą sobie z niskimi temperaturami i jak może wpłynąć na nie globalne ocieplenie

Większość kojarzy małże z morzem. – Ludzie często nawet nie wiedzą, że istnieją gatunki słodkowodne i że dzięki nim mamy czystą wodę, bo filtrują jej ogromne ilości, usuwając zanieczyszczenia i zawiesiny – mówi badaczka w rozmowie z Academią.

Słodkowodne małże giną jednak m.in. z powodu degradacji siedlisk, zanieczyszczeń i zmian klimatu. Środowiska, w których żyją, to często płytkie wody, które szybko reagują na wahania temperatury. Są więc znakomitym wskaźnikiem tego, jak organizmy radzą sobie w coraz bardziej niestabilnym klimacie.

Kiedy zamarza zbiornik

Woda w płytkich jeziorach i starorzeczach może zamarzać do głębokości, która staje się dla małży śmiertelnym zagrożeniem. Dlatego badania dr Lipińskiej koncentrują się na ich strategiach przetrwania w takich temperaturach. Zwierzęta mają tu dwie główne możliwości. Unikanie zamarzania – tworzenie kryształów lodu jest dla nich zabójcze, dlatego część organizmów obniża temperaturę krystalizacji, by do zamarzania w ogóle nie dopuścić. Druga strategia polega na kontrolowanym tolerowaniu zamarzania – wyjaśnia badaczka.

Kluczowym parametrem opisującym te procesy jest tzw. supercooling point – punkt przechłodzenia cieczy, czyli temperatura, przy której w organizmie pojawia się pierwszy kryształ lodu. – Tworzenie kryształu to reakcja egzotermiczna. Kiedy schładzamy organizm i obserwujemy wykres temperatury, nagle pojawia się pik – to moment rozpoczęcia zamarzania – tłumaczy Lipińska.

Na wartość supercooling point wpływają m.in. skład cieczy ustrojowych, obecność soli, objętość płynu oraz tzw. miejsca nukleacji – mikroskopijne cząstki, które mogą stać się zalążkiem kryształów lodu. Niektóre organizmy, jak ślimaki, głodują przed zimą nawet kilka tygodni, by oczyścić jelita z takich cząstek. Małże stosują podobne taktyki: zakopują się w osadach izolujących je od mrozu, obniżają metabolizm, odwadniają tkanki, a część z nich wytwarza substancje hamujące krystalizację.

Od Portugalii po Skandynawię

Aby sprawdzić, jak te mechanizmy działają w różnych warunkach klimatycznych, zespół dr Lipińskiej porównał populacje szczeżui pospolitej (Anodonta anatina) w trzech częściach Europy. Zebrano 150 osobników w Norwegii i Szwecji, 98 w Polsce oraz 74 w Portugalii. U każdego małża zmierzono punkt przechłodzenia, stężenie glikogenu (wskaźnik kondycji fizjologicznej) i wielkość muszli.

Wyniki okazały się zaskakujące. – Zakładałam, że na północy Europy małże będą znakomicie przystosowane do zamarzania, a na południu w ogóle – przyznaje badaczka. Tymczasem punkt przechłodzenia pojawił się tylko u ośmiu osobników spośród około 300 zbadanych – siedmiu ze Skandynawii i jednego z Polski. To zaledwie 2,5 proc. całej próby.

Oznacza to, że odporność na zamarzanie rzeczywiście częściej występuje w chłodnym klimacie, ale pozostaje bardzo rzadka. Co więcej, jak wskazują wyniki, SCP wykazywał dodatnią korelację z temperaturą wody w momencie pobierania prób. Małże o wyższym poziomie glikogenu miały też wyższe wartości SCP, co sugeruje związek między kondycją fizjologiczną a tolerancją mrozu.

Dlaczego niektóre zamarzają, a inne nie

Tak niewielka liczba osobników wykorzystujących mechanizm przechłodzenia może oznaczać, że w naturze zamarzanie do dna zbiornika zdarza się rzadko. Z drugiej strony fakt, że część populacji zachowuje tę zdolność, wskazuje na rodzaj ewolucyjnego zabezpieczenia. – Gdyby takie epizody nie występowały, ta zdolność zanikłaby całkowicie – zauważa dr Lipińska.

W badaniach nie potwierdzono tzw. reguły zależności temperatury i wielkości ciała. Populacje z południa Europy były istotnie większe od tych z Polski i Skandynawii. – W klimacie umiarkowanym rozmiary ciała są mniejsze niż w cieplejszym, południowym, gdzie sezon wzrostu trwa dłużej – wyjaśnia badaczka.

Małże z nizin okazały się większe niż te z terenów wyżynnych, a lepsza kondycja osobników z południa kontynentu była zgodna z większą zasobnością ich siedlisk.

Małże w ocieplającym się świecie

Wnioski z projektu są jednoznaczne: klimat i geografia silnie kształtują zarówno rozmiary ciała, jak i strategie przetrwania zimy u Anodonta anatina. Wraz ze wzrostem średnich temperatur populacje środkowoeuropejskie i północne mogą rosnąć, coraz bardziej przypominając te z cieplejszych regionów. Zmieniać się będzie też rozmieszczenie gatunku – według analiz dr Lipińskiej populacje powinny stopniowo przesuwać się na północ, gdzie woda stanie się cieplejsza i bardziej sprzyjająca rozwojowi.

To wszystko sprawia, że małże są wyjątkowo czułym wskaźnikiem zmian klimatycznych. A ich przyszłość – choć niewielu ludzi zdaje sobie z tego sprawę – jest bezpośrednio związana z jakością wody, którą pijemy.

Dlaczego warto się nimi przejmować

Dla dr Lipińskiej badanie małży to nie tylko naukowa ciekawość, ale także kwestia odpowiedzialności. – Małże to niezwykle interesująca, a jednocześnie bardzo zaniedbana grupa zwierząt. Są niepozorne, wyglądają jak kamienie, więc łatwo je przeoczyć. Tymczasem są niezbędne dla funkcjonowania ekosystemów i błyskawicznie znikają – podkreśla badaczka.

Dlatego jej zespół planuje kontynuować badania nad odpornością małży na skrajne warunki, by lepiej zrozumieć, jak chronić te niewidoczne, a kluczowe elementy słodkowodnych ekosystemów.

Badania zrealizowano dzięki wsparciu Narodowego Centrum Nauki: grant MINIATURA-7 nr 2023/07/X/NZ9/00300 „Odporność na zamarzanie u małży słodkowodnych – wpływ kondycji osobnika i parametrów siedliska”

• Nauki biologiczne i rolnicze