Pionierzy islandzkiej fitogeografii
Roślinność Islandii to zagadnienie znacznie ciekawsze niż mogłoby się z pozoru wydawać. Nawet więcej – ze względu na fakt, że mniejsze znaczenie ma konkurencja międzygatunkowa, a istotniejszą rolę odgrywają inne czynniki środowiskowe, islandzka fauna i charakterystyka jej stanowisk to zjawisko unikatowe na skalę światową
W skład zespołu badawczego zajmującego się roślinnością wyspy wchodzili: dr Andrzej Pasierbiński z Wydziału Biologii i Ochrony Środowiska UŚ, absolwent tegoż wydziału dr Paweł Wąsowicz oraz dr Hordur Kristinnsson z Islandzkiego Instytutu Historii Naturalnej, a także dr Ewa Przedpełska-Wąsowicz z Wydziału Biologii Uniwersytetu Warszawskiego. Ich wysiłki zostały opisane w artykule opublikowanym w prestiżowym czasopiśmie „PLoS ONE. O charakterystyce Islandii powiedzieliśmy już nieco w innym miejscu. Teraz kolej na przybliżenie prac badawczych zespołu.
Jak wyjaśnia dr Pasierbiński do pierwszej fali migracji roślin europejskich i azjatyckich na terytorium wyspy doprowadzili prawdopodobnie podróżujący po całym kontynencie wikingowie. – Nie znamy potencjału wszystkich roślin, ale ich elastyczność z pewnością pozwoliła im przetrwać w chłodniejszym klimacie północy. Jednak wnioskowanie o preferencjach siedliskowych roślin na podstawie tego, gdzie aktualnie występują, może nas łatwo wprowadzić w błąd – dodaje botanik. Granice tolerancji poszczególnych gatunków roślin względem warunków środowiskowych określa tak zwana potencjalna nisza ekologiczna, wyznaczona fizjologicznymi możliwościami organizmu. W odróżnieniu od potencjalnej nisza realizowana przez gatunki jest znacznie okrojona, np. przez interakcje z innymi organizmami współwystępującymi na danym obszarze. Występują ponadto ograniczenia geograficzne, takie jak brak ciągłości między obszarami o podobnych warunkach siedliskowych (np. łańcuchami górskimi rozdzielonymi obszarami nizinnymi), które uniemożliwiają migrację określonego gatunku, o ile do tego nie przyczyni się człowiek.
– Rośliny nie wędrują tak jak my podczas spaceru, tylko co pokolenie muszą pokonywać pewien dystans, oczywiście wyłącznie w środowisku, które gwarantuje im dogodne warunki do przetrwania. To tylko kilka przykładowych czynników, które biorę pod uwagę w swoich badaniach – mówi botanik.
Im więcej elementów zostanie zanalizowanych, tym lepsze zrozumienie procesów decydujących o rozmieszczeniu grup gatunków na danym obszarze, w tym przypadku – w obrębie badanej wyspy.
Dzięki współpracy udało się przygotować pierwszy opis biogeograficznego zróżnicowania flory Islandii, przy czym pod uwagę brana była jedynie rodzima flora wyspy (w sumie 438 gatunków).
Pierwszy etap badań opierał się na analizie skupień metodą k-średnich, służącej wykryciu grup roślin o wspólnych cechach w obrębie dużego zbioru danych. Jedyną cechą braną pod uwagę na tym etapie analiz były podobieństwa przestrzennego rozmieszczenia gatunków. Naukowcy wyodrębnili 10 grup (tzw. klastrów) wyraźnie różniących się ze względu na zajmowany areał wyspy.
Drugi etap badań koncentrował się na odpowiedzi na pytanie, jakie czynniki środowiskowe wyznaczają gradienty, których manifestacją są zidentyfikowane wzorce przestrzennego rozmieszczenia gatunków. Inaczej mówiąc, dlaczego wyróżnione grupy gatunków są związane z określonymi obszarami wyspy. Badaniem zależności zajął się właśnie dr Pasierbiński. – Mój udział w projekcie wynikał z wcześniejszej współpracy z dr. Wąsowiczem, którego poznałem w Katowicach. Paweł skończył studia doktoranckie na Uniwersytecie Śląskim. Wiedział, że zajmuję się modelowaniem zasięgu gatunków i analizami przestrzennymi, dlatego zaproponował mi udział w badaniach. Moim zadaniem było opracowanie zestawu zmiennych środowiskowych dla całej wyspy, a następnie przypisanie ich wartości każdemu analizowanemu rekordowi bazy danych – mówi botanik.
Ze względu na rozmiary wyspy konieczne było uwzględnienie w analizie czynników decydujących o rozmieszczeniu roślin w różnych skalach przestrzennych. Głównym czynnikiem kształtującym zasięgi roślin w małej skali (np. obejmującej kontynent lub cały glob) jest klimat, w większej skali (np. regionu) jest on jednak silnie modyfikowany przez warunki topograficzne. W skali lokalnej rozmieszczenie gatunków roślin zależy od dostępności takich zasobów, jak światło, ciepło i wilgotność podłoża, wynikających właśnie z modyfikującego wpływu topografii, a także właściwości chemicznych podłoża i rodzaju gleby, które zależą od budowy geologicznej.
W praktyce analiza ta polegała na osadzeniu wyróżnionych klastrów w wielowymiarowej przestrzeni zmiennych środowiskowych, a następnie identyfikacji czynników, które je najbardziej różnicują. Do tego celu wykorzystano analizę głównych składowych (PCA – ang. principal component analysis), dzięki czemu udało się stworzyć ekologiczną charakterystykę poszczególnych klastrów. Najważniejsze okazały się czynniki topograficzne oraz klimatyczne, natomiast typ podłoża skalnego, względnie jednorodny na terenie całej wyspy, był najmniej istotny.
– Wyjątkowość prowadzonych przez nas badań polega przede wszystkim na tym, że nikt do tej pory nie pokusił się o tak dokładną analizę fitogeograficzną Islandii. Z tego powodu stanowią one ważny wkład w badania biogeograficzne i stają się punktem wyjścia do prowadzenia dalszych analiz – podsumowuje dr Pasierbiński.
Małgorzata Kłoskowicz
Pełna wersja artykułu „Lodowa Thule” ukazała się drukiem w numerze 7 (227) „Gazety Uniwersyteckiej UŚ” (kwiecień 2015)
