Ledovcové želvušky ukazují, jak fungují extrémní ekosystémy

Želvušky, které obývají povrchy ledovců napříč Arktidou, jsou úzce přizpůsobené životu v ledovcových ekosystémech. Silná izolace jejich jednotlivých populací naznačuje, že ztráta každého ledovce může znamenat nevratnou ztrátu místní genetické rozmanitosti. Výzkum vědců a vědkyň z Ústavu živočišné fyziologie a genetiky AV ČR však zároveň odhalil, že tyto želvušky dokážou lokálně přežívat i dlouhá období bez ledu. Tato zjištění mění pohled na dynamiku a stabilitu ledovcových ekosystémů v kontextu klimatických změn.

Odolní specialisté. Tak by se daly nazvat mikroskopické želvušky, které žijí v ledovcích. Stojí na vrcholu tamního potravního řetězce a hrají důležitou roli ve stabilitě a dynamice ledovcových ekosystémů. Jako konzumenti bakterií a řas regulují základní procesy, které přispívají k tání a růstu ledovců, jako třeba jarní „kvetení“ ledovců, a tím ovlivňují celý ekosystém.

Navzdory jejich miniaturní velikosti a teoretickým možnostem migrace na velké vzdálenosti ale genetický výzkum jejich rozmanitosti napříč celou Arktidou odhalil, že populace želvušek jsou na jednotlivých ledovcích silně izolované jedna od druhé.

„Předpokládali jsme, že želvušky budou na ledovcích spíše náhodnými kolonisty, které tam často i na velkou vzdálenost přinesly větry nebo ptáci a že tak budou spíše vytvářet homogenní populace. Ale ony zůstaly s nadsázkou každá na svém ledovci,“ popisuje vedoucí výzkumu Karel Janko z Ústavu živočišné fyziologie a genetiky AV ČR.

„Byli jsme překvapeni, když jsme zjistili tak vysokou míru izolace, která naznačuje, že tyto želvušky mohou být specializované na lokální podmínky konkrétních jednotlivých ledovců,“ říká vědec.

Tento objev zásadně mění chápání toho, jak fungují ledovcové ekosystémy. Ukazuje se, že jednotlivé populace želvušek jsou natolik přizpůsobené místním podmínkám, že ztráta každého jednotlivého ledovce by vedla k nenahraditelné ztrátě genetické diverzity i jedinečných adaptací.

Paradox specializace a odolnosti a jejich vliv na ekosystém

Jedním z nejpřekvapivějších výsledků výzkumu ovšem je obrovská odolnost želvušek vůči klimatickým změnám. Genetická analýza severských populací prokázala, že musely lokálně přežít období rozsáhlého odlednění – ve Skandinávii v období holocénu, tedy před 8–5 tisíci lety. Pravděpodobně se uchýlily do malých jižních ledovcových refugií neboli útočišť, odkud se následně rozšířily na nově vznikající ledovce v okolí.

„Tento paradox – extrémní specializace na život na ledovcích a současně schopnost želvušek přežívat období bez ledu – nám ukazuje, jak odolné a přizpůsobivé mohou tyto mikroorganismy být,“ vysvětluje Karel Janko. Objev úzké specializace a odolnosti želvušek naznačuje, že mohou hrát klíčovou roli ve stabilitě a dynamice ledovcových ekosystémů.

„Bez pochopení historie jejich populací jsme dosud vůbec netušili, jak probíhají nebo zda vůbec existují lokální adaptace těchto organismů na extrémní podmínky jednotlivých ledovců. Výzkum nám tedy poskytuje zásadní vhled do jejich ekologie a může pomoci lépe předpovědět budoucí vývoj těchto ekosystémů v kontextu globálního oteplování,“ doplňuje Karel Janko. Objev má zásadní dopad na naše pochopení vlivu mikroorganismů na globální změny klimatu, zejména v kontextu globálního oteplování a úbytku ledovců.

Projekt vedený Ústavem živočišné fyziologie a genetiky AV ČR trval více než deset let a zahrnoval úzkou spolupráci s Univerzitou v Poznani, Jihočeskou univerzitou, Ostravskou univerzitou a Ústavem půdní půdní biologie a biogeochemie Biologického centra AV ČR. Na výzkumu se podílela řada kolegů a studentů, včetně jejich dětí, jejichž úsilí bylo klíčové k završení této studie, která zásadně mění naše chápání extrémních ekosystémů.

Kontakt:

Karel Janko
Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR
janko@iapg.cas.cz

Želvuška (Fontourion glacialis), jeden z druhů konzumentů, kteří žijí na severských ledovcích (foto: K. Janko).

Přečtěte si také

• Na dynamiku buněk má zásadní vliv protein MICAL1, kontroluje buněčný cytoskelet
• Vědci objevili nové druhy vzácných hub. Dovedla je k tomu analýza arzénu
• Veřejná podpora míst ve školkách se stále vyplatí: analýza výnosů a nákladů
• Vědci popsali fungování bílkoviny nezbytné pro zdárný průběh těhotenství
• Začíná 15. ročník mezinárodní konference o rentgenové optice v astronomii
• Rozvoj poškození v cementové maltě ukazuje časosběrná rentgenová mikrotomografie
• Antidiabetika umí pomoci i s onemocněními srdce a jater
• Průlomová studie mapuje proces zotavení mozku po mrtvici
• Prestižní grant ERC míří do Olomouce: podpoří výzkum morfogeneze rostlin
• Vědci odhalili zdroj mimořádné druhové bohatosti luk v rumunské Transylvánii