Tudi podzemlje že čuti podnebne spremembe

Dr. Slavko Polak že več desetletij proučuje majhne, niti centimeter velike prebivalce kraških jam. Z naprednimi metodami genske analize, kot je PCR, in podrobnim pregledovanjem morfološke zgradbe teh drobnih podzemnih bitij raziskuje in ureja sistematiko jamskih hroščev podzemljarjev ter poskuša razvozlati njihove sorodstvene odnose. Delo kustosa biologa v Notranjskem muzeju Postojna, predvsem pa njegova radovednost ga vseskozi vodita v raziskovanje še drugih skupin živali, od ptic, metuljev do fosilov izumrlih živali, in narave nasploh.

Dr. Polak podrobneje raziskuje podzemeljske hroščke, med katerimi je najbolj znan drobnovratnik, v jamah po Sloveniji in na tujem, zlasti na Zahodnem Balkanu. Pri tem odkriva in znanstveno opisuje tudi nove vrste. Z uporabo sodobnih genetskih metod ugotavlja, da so veliko vrst in celo rodov v preteklosti taksonomsko napačno razvrstili v sistem. »Številne vrste so bile v preteklosti opisane po enem najdenem primerku, zdaj pa njihovih predstavnikov v jamah ne najdemo več,« pravi. To seveda še ne pomeni, da so izumrli, morda tudi. Vedeti je namreč treba, da so ti hroščki majhni, da živijo v za nas težko dostopnem okolju in da se lahko zarinejo v najmanjše razpoke ter se skrijejo pred očmi raziskovalcev.

Kot dodaja, so v Sloveniji »jamske vrste živali razmeroma dobro raziskane, kljub temu pa je še veliko možnosti za odkrivanje novih vrst. Denimo v jamah ledenicah, zdaj ko so se stalili ledeni čepi, ki so jamarjem v preteklosti preprečevali nadaljevanje v globine. Jamarji, med njimi tudi biologi, danes raziskujejo celo več kot tisoč metrov globoke jame. Prav tako je slabo raziskano okolje drobnih razpok v krasu, ki jim ne moremo reči jame, je pa tam za drobne jamske živali povsem primerno podzemeljsko okolje«. Speleobiologi ugotavljajo, da se v jamah že vidijo posledice podnebnih sprememb, poleg tega so jamski sistemi ranljivi za onesnaževanje, ki pronica s površja ali pa se z rekami ponikalnicami neposredno steka v podzemlje.

Kot svojo najbolj presenetljivo ugotovitev dr. Polak navaja, da so hroščki podzemljarji, ki jih raziskuje, zelo stara skupina, veliko starejša, kot so menili doslej. »Izkazalo se je, da so se jamski hroščki razvijali iz ene skupine v gozdni stelji živečih hroščkov, ki se je najverjetneje iz Balkana v toplem obdobju eocena razširila po Evropi. Še preden se je zgodilo izsuševanje Evrope pred približno 20 milijoni let, so se nekateri ti hrošči zatekli v podzemlje izoliranih območij krasa in se tam nato neodvisno razvijali. Njihovi površinski sorodniki so večinoma izumrli. Filogenetske linije teh skupin hroščev so torej starejše od gorovij, kot so Pireneji, Alpe, Dinaridi, Karpati, Rodopi. Zanimivo je, kako lahko danes prek klasifikacije jamskih hroščev tudi natančno določamo geografske meje gorovij, saj na enem območju živi ena, na drugem pa izključno druga skupina.«

V jame je biologa Slavka Polaka vleklo že od malega, saj je odraščal pod obronki Snežnika, nedaleč od Postojne. »Jam tu ne manjka in kot mlad nadobuden naravoslovec sem se tlačil tudi v kake manjše jame. Tam pa nisem iskal miru ali izoliranosti pred zunanjim svetom, kar iščejo nekateri jamarji, ampak sem večinoma zalezoval nenavaden, na jame prilagojen živi svet. Že kot otrok sem si želel biti biolog, kot dijak sem bil že odločen, da bom proučeval jamske živali. Po končanem študiju biologije sem si želel priti na postojnski Inštitut za raziskovanje krasa, dobil pa sem sanjsko službo kustosa biologa v Notranjskem muzeju Postojna. Odločitev za speleobiologijo je bila načrtna.«

Vaša raziskovalna ljubezen so jamski hrošči. Zakaj ravno ti mali prebivalci jam?

Poleg človeške ribice so jamski hrošči najbolj znani pravi prebivalci naših jam. Ob obisku jam sicer najpogosteje srečamo netopirje, jamske kobilice, razne pajke in jamske metuljčke, a to niso pravi prebivalci jam, pač pa občasni obiskovalci – troglofili in troglokseni. Speleobiologi se posvečamo zlasti troglobiontom, to so na jamsko okolje tako prilagojeni organizmi, da zunaj jam ne morejo preživeti. Take vrste živijo v izoliranih jamskih sistemih, v okoljih, ki so ekološko gledano stabilna in relativno preprosta. Prav zato so za biologe jamske živali tako zanimive za raziskovanje.

Čeprav zbiram in proučujem tudi druge jamske nevretenčarje, kot so jamski pajki, stonoge, razni rakci, polžki, pa je bila zgodnja odločitev, da se bom v karieri posvetil jamskim hroščem, na neki način logična. Na Inštitutu za raziskovanje krasa ZRC SAZU v Postojni je pred mano deloval svetovno znani proučevalec jamskih hroščev Egon Pretner. Življenje je posvetil proučevanju jamskih hroščev in zbral obsežno, mednarodno pomembno zbirko. Čeprav se osebno nisva srečala, umrl je leta 1982, sistematično nadaljujem njegovo delo. In dela je še veliko …

Kateri in kakšni hrošči so to, med njimi je tudi znameniti drobnovratnik, kajne?

Jamski hrošči sodijo, vsaj v srednji in južni Evropi, med najpogostejše in vrstno najpestrejše skupine jamskih živali. V naših jamah srečamo zlasti jamske hrošče iz skupin krešičev (Carabidae, Trechinae) in podzemljarjev (Leiodidae, Leptodirini).

Med jamskimi hrošči je svetovno najbolj znan drobnovratnik (Leptodirus hochenwartii), ki so ga našli in opisali po primerkih iz Postojnske jame že davnega leta 1832. Hrošček je slep, brez pigmenta, velik približno sedem milimetrov in nenavadne oblike, bolj podoben kaki mravljici kot hrošču. Velja za prvo opisano živalsko vrsto, ki je bila že ob opisu prepoznana kot jamska žival. Ta najdba je kmalu po Schmidtovem opisu v tedanjem ljubljanskem razvedrilnem časopisu Ilirski list (Illyrisches Blatt) sprožila mrzlično zanimanje za iskanje jamskega živalstva, najprej po takratnem Kranjskem, kasneje še drugod po svetu. Prav po primerkih iz slovenskih jam so bili opisani tudi prvi predstavniki drugih skupin jamskih živali, kot so jamski pajki, stonoge, rakci in polži. Slovenija še danes velja za zibelko razmeroma mlade biološke discipline speleobiologije.

Čeprav so jamski hrošči majhni, vsi manjši od devetih milimetrov, nekateri pa ne presegajo 1,5 milimetra, so za raziskovalce in zbiralce zelo zanimivi, saj je zanje značilna velika stopnja endemizma, kar pomeni, da ima vsako izolirano kraško območje svojo opisano vrsto ali vsaj podvrsto. V Sloveniji poznamo nekaj manj kot sto vrst jamskih hroščev. Če jim prištejemo še opisane podvrste, pridemo do številke 200. Skoraj vsako leto entomologi najdemo in opišemo še kako novo.

Drobnovratnik je slep, velik približno sedem milimetrov in nenavadne oblike. FOTO: Slavko Polak  

Proučevali ste jih pri nas in na tujem, kje vse?

Po naravi stvari gre tako, da najprej raziskuješ okoli svojega doma, kasneje po regiji, državi, ker pa živi svet ne priznava državnih meja, se raziskovalec začne spogledovati z drugimi deželami. S skupino hroščev podzemljarjev se ukvarjam več kot 30 let in jame balkanskih dežel mi danes niso tuje. Letos sem bil v Bosni, Črni gori in Albaniji, pred leti v Bolgariji in Severni Makedoniji. Za našo raziskavo smo pridobili primerke vrst tudi iz drugih evropskih regij. Trenutno s kolegi opisujem nove vrste in celo nov rod teh hroščev iz Turčije. V zbirki imam vsaj še deset vrst, ki še nimajo imena in čakajo na strokovni opis.

Hroščkom ste za vaše raziskave naredili PCR-teste. Kaj ste ugotovili?

Med pandemijo covida smo se vsi srečali s PCR-testi. PCR je kratica za laboratorijsko metodo oziroma diagnostiko organizmov z metodo, imenovano verižna reakcija s polimerazo (angl. polymerase chain reaction), s katero primerjamo kratke izbrane odseke molekul DNK. Ker je za to metodo dovolj že majhna količina DNK in ker genetika ne laže, so PCR-testi v klinični diagnostiki veliko zanesljivejši od, na primer, antigenskih testov. Čeprav je večina javnosti za PCR slišala šele med pandemijo, pa so te metode v medicini, biologiji in celo kriminalistiki že dolgo v uporabi. Po metodi PCR dobljene sekvence genoma različnih organizmov raziskovalci primerjamo med seboj in tako lahko ugotovimo sorodstvene odnose med osebki, populacijami, vrstami in tudi višjimi taksonomskimi skupinami organizmov.

Pod mentorstvom svojega sošolca prof. dr. Petra Trontlja sem začel filogenijo jamskih hroščev z genetiko proučevati že pred dvajsetimi leti, kar je bila tudi tema moje doktorske teze na ljubljanski univerzi. Ko sem dobil prve rezultate sorodstvenih odnosov med rodovi jamskih hroščev, so bili rezultati tako čudni in nepričakovani, da sem sprva celo podvomil v genetiko. Ko pa smo na različnih genih začeli dobivati skoraj identične rezultate in smo svoje rezultate z geolociranjem nahajališč jamskih hroščev dali na zemljevid, so se pokazali lepi geografski vzorci. Višjo sistematiko te skupine hroščev bomo morali zato napisati povsem na novo. Ugotovili smo tudi, da so jamski hrošči kot skupina veliko starejši, kot smo doslej menili. Evolucija hroščev podzemljarjev je potekala vzporedno z orogenezo gorovij in v vsaki od večjih geografskih kraških enot se je zaradi prilagajanja vrst na različne ekološke niše razvilo več povsem neodvisnih radiacij vrst.

Škržadi pojejo le, če sije sonce

Poleg genetske analize so pomembni tudi morfološki opisi vrst.

Za nepoznavalca so ti hroščki skoraj vsi enaki. Morfološke razlike med vrstami so lahko na zunaj komaj vidne. Pod mikroskopom raziskovalci opazujemo najmanjše podrobnosti, od oblike stopalc, trnov na nogah, dolžine členkov tipalnic, razporeditve dlačic do oblike genitalnih struktur. Še posebej notranje strukture so se izkazale za pomembne, saj so se zunanje razlike pojavile večkrat neodvisno kot njihove prilagoditve na specifičen življenjski prostor. Hroščki namreč živijo nad ali pod skalami, v drobnih razpokah, na kapnikih, nekateri celo v potočkih prenikle vode, kjer denimo filtrirajo vodo. Za določanje vrst so primernejši samčki, saj imajo ti na aedeagusih (penisih) izrazite genitalne strukture, po katerih se vrste ločijo med seboj.

Kako bogata je biotska pestrost v jamah?

V kraškem podzemlju ni sonca in ni primarne produkcije hrane zelenih rastlin. Hranljive snovi pridejo v podzemlje s površja. Poznamo sicer nekaj izjem. Pestrost življenja v kraških jamah je zato v primerjavi s površinskimi okolji, recimo z gozdno steljo, razmeroma skromna. Območja krasa najdemo povsod po svetu, tudi v tropskem pasu, ki je znano po izredni biotski pestrosti pragozdov. Dognano pa je, da so jame v ekvatorialnem tropskem pasu z jamskimi živalmi razmeroma revne, jame v zmernih klimatskih območjih, kamor uvrščamo tudi Slovenijo, pa, ravno nasprotno, ponekod nenavadno bogate. Razlog je sila preprost. V ekvatorialnem pasu so bila klimatska nihanja v geološki zgodovini zemlje manjša, medtem ko so bile v zmernih pasovih klimatske spremembe včasih prav katastrofalne z menjavo enkrat toplih in vlažnih, drugič suhih razmer, ko je bilo v naših krajih skoraj polpuščavsko okolje. Marsikatera vrsta je takrat izumrla, nekatere pa so se zatekle v podzemlje, se tam prilagodile in preživele do danes.

Po naših izračunih so se predniki jamskih hroščev zatekli v podzemlje najverjetneje že ob koncu eocena ali najkasneje v začetku miocena, to je pred kakimi 23 milijoni let. Od takrat so se v izolaciji kraških območij razvijali neodvisno, brez genetskega pretoka. Jamske hrošče podzemljarje danes najdemo zlasti na kraških območjih v severnem delu sredozemskih dežel, na južnih pobočjih Alp, v balkanskih deželah, vse do Male Azije in Irana. Nikjer pa pestrost vrst in oblik ni tako velika kot na območju dinarskega krasa.

Človek je za sedanje vrste kot asteroid za dinozavre

Čeprav je jamski svet za večino neviden in neznan, seveda ni imun za dogajanje na površju. Kako ogrožen je ta svet? Kakšni so vplivi podnebnih sprememb na jame?

Predvidevali bi, da je izolirano podzemeljsko okolje veliko stabilnejše in odpornejše proti klimatskim spremembam kot površinski ekosistemi. Pa najbrž ni tako. Znanstvenih raziskav tega področja je malo, še manj je objavljenih rezultatov. Med dolgoletnim spremljanjem stanja pa sem zbral več opažanj, ki nas lahko skrbijo.

Pred leti sem raziskoval jamske hrošče v jamah ledenicah in snežnicah po Sloveniji, v katerih se led ali sneg ohranita celo leto. Nenavadno je, da so te jame razmeroma bogate z jamskimi hrošči, in to s povsem drugimi vrstami in celo rodovi kot v bližnjih »toplih« jamah. No, in če sem imel v devetdesetih letih srečo, da so se zaradi dviga letnih temperatur začele jame ledenice topiti in odpirati ledene čepe in sem takrat prvič našel ter kasneje opisal dve novi vrsti jamskih hroščev (Spelaeodromus sneznikensis in Prospelaeobates brelihi), stanje teh hladnih jam danes vzbuja skrb. Naše ledenice na Trnovskem gozdu, Snežniku in v kočevskih gozdovih so ostale skoraj brez trajnega ledu. Hroščki »ledeničarji« in »snežničarji« pa s tem izgubljajo svoj edini dom.

V naših jamah srečamo zlasti jamske hrošče iz skupin krešičev (Carabidae, Trechinae) in podzemljarjev (Leiodidae, Leptodirini), pojasnjuje dr. Slavko Polak. FOTO: Jože Suhadolnik/Delo  

Pomakniva se iz jam še na površje. Raziskovali ste tudi številne druge vrste živali in za te prav tako ugotavljate, da izgubljajo svoj dom in da izginjajo.

V dolgoletni zoološki karieri sem se ukvarjal s številnimi skupinami živali, začenši s pticami in drugimi vretenčarji, kakor tudi s skupinami nevretenčarjev, zlasti metulji, hrošči in polži. Vrstna sestava naše favne se je v zadnjih tridesetih, štiridesetih letih močno spremenila.

Najbolj celovite podatke imamo za ptice in dnevne metulje. Pri marsikateri vrsti opažamo hitro upadanje njene številčnosti, kar velja zlasti za travniške vrste in vrste kulturne krajine. Število travniških vrst ptic je v Sloveniji upadlo za več kot tretjino. Intenziviranje kmetijske rabe s povečano rabo pesticidov in velikopovršinske rabe mehanizacije, po drugi strani pa ponekod opuščanje vsakršne ekstenzivne rabe kmetijskih površin, denimo travnikov, je pri nas privedlo do lokalnega izumiranja številnih vrst. Le peščica vrst, ki so se prilagodile sobivanju s človekom, je v porastu.

Narava je kompleksna in prepletena, nanjo vplivajo tako podnebne spremembe kot druge posledice človekovega delovanja, potem pa svoje naredi še narava sama. So jasno vidne ločnice, katere vrste so denimo prizadete predvsem zaradi segrevanja ozračja in katere morda bolj zaradi drugih človekovih dejavnosti, kot sta kmetijstvo in infrastruktura?

Da, narava je kompleksna in prepletena. Razloge za današnje hitro upadanje biotske pestrosti in celo izumiranje vrst gotovo kaže iskati v sinergijskih učinkih več dejavnikov, tako lokalnih kot globalnih. Klimatske spremembe so globalne in so nedvomno posledica človekove dejavnosti, izpustov toplogrednih plinov. Segrevanje ozračja se odraža tudi na vrstni sestavi živega sveta. V Sloveniji smo že zaznali širjenje nekaterih toploljubnih vrst v območja, kjer jih pred desetletji ni bilo. Hladnoljubne in barjanske vrste lokalno izumirajo. Najbolj skrbi »eksplozija« tujerodnih vrst, ki so posledica globalizacije. Med njimi so nekatere celo tako invazivne, da izrinjajo domače vrste. Od leta 2008, ko smo pri nas prvič opazili tujerodno harlekinsko polonico (Harmonia axyridis), po poreklu je iz Kitajske, v Evropo pa je bila namerno naseljena za potrebe boja proti listnim ušem, se je ta tako namnožila, da je povzročila upad domorodnih polonic. Nekoč pogosto dvopikčasto polonico (Adalia bipunctata) sedaj že desetletje iščem, pa je v Sloveniji ne najdem več. Nekaj primerkov imamo le še po muzejskih zbirkah. Takih primerov je veliko. Preveč! Prav zato so muzejske naravoslovne zbirke tako pomembne. Na neki način so dragocen arhiv narave. Še posebej zato, ker znanstveniki napovedujejo množično izumiranje vrst, ki pa se je že začelo.

Pogosto slišimo, kar seveda tudi drži, da se planet je in se bo spreminjal, vrste so se vedno pojavljale in izginjale. Gre za naravni cikel na živem planetu, vendar je ob tokratnem, šestem izumiranju vrst nekaj nenaravnega?

Naš planet je nastal pred okrog 4,6 milijarde leti. Najstarejši fosilni znaki preprostega življenja na Zemlji so stari okrog 3,5 milijarde let, odtlej se je življenje neprestano spreminjalo v vedno bolj kompleksne oblike. Geologi in paleontologi zgodovino Zemlje razvrščajo v časovno lestvico geoloških obdobij, ki jih navadno razmejujejo drastične spremembe v klimatskih razmerah, te pa se odražajo v značilni vrstni sestavi takratnega življenja.

Ti prehodi so bili relativno hitri in si jih razlagamo z izrazitimi premiki celinskih tektonskih plošč in posledično pospešeno povečano vulkansko dejavnostjo. Razmejitve med geološkimi obdobji zaznamujeta množično izumiranje takratnih oblik življenja in počasno nastajanje novejših, navadno naprednejših oblik živega sveta. Danes govorimo o petih takih množičnih globalnih izumiranjih. Zadnje, peto se je zgodilo po padcu velikega asteroida na naš planet pred 65 milijoni let, kar je povzročilo kataklizmično izumiranje vrst, posledično izumrtje dinozavrov in hiter vzpon sesalcev. Sedaj živimo v novem zemeljskem veku ali kenozoiku. Ta se je zaključil z obdobjem izrazitih ohladitev in ponavljajočih se poledenitev, ki mu pravimo pleistocen ali popularnejše obdobje ledenih dob. Takole, telegrafsko našteto. Spreminjanje in izumiranje vrst je torej naraven proces.

Konec ledene dobe ali holocen, to je približno zadnjih 11.700 let, je zaznamovalo izjemno širjenje ene nadvse prilagodljive vrste. Vrste, imenovane Homo sapiens, ki ji pripisujemo razloge za nenadno izginjanje velikih sesalcev takoj po prihodu človeka na posamezne celine in otoke. Po podatkih Združenih narodov je število ljudi na Zemlji lani novembra preseglo 8 milijard in se še povečuje. Po študiji izraelskega Weizmannovega inštituta za znanost naj bi skupna masa vseh ljudi na svetu danes znašala približno 390 milijonov ton, skupna teža domačih živali, govedi, koz, ovac in drugih, ki jih človek redi za svojo prehrano, pa kar 630 milijonov ton. Ocenjena teža vseh kopenskih divjih sesalcev, od slonov, jelenov do miši, je le 20 milijonov ton, torej manj kot desetino teže vseh ljudi. Trditve, da smo v obdobju antropocena, kar naj bi ustrezalo obdobju po industrijski revoluciji, na pragu novega, šestega množičnega izumiranja prostoživečih vrst živali in rastlin, so realne. Saj drugače ob teh grozljivih dejstvih ne more biti.

Trudite se tudi razumeti vzorce spreminjanja klime in posledičnega spreminjanja oziroma izumiranja vrst.

Spremembe potekajo ciklično, enkrat je naš planet bolj topel, drugič bolj hladen. Vroča obdobja so bila v zgodovini Zemlje sicer trikrat bolj pogosta kot hladna, v katerih sta bila južni in severni pol prekrita z debelo plastjo ledu. Danes živimo v hladnem obdobju z ledom na polih. Segrevanje planeta nas torej ne bi smelo skrbeti. Toda! Z analizo sestave plinov in izotopov iz vzorcev jeder globokomorskih in jezerskih vrtin ter vrtin v sloje polarnih ledenih pokrovov imajo znanstvenik danes zelo natančne podatke o klimatskem dogajanju na planetu za približno zadnjih 800.000 let. V tem obdobju so klimatske spremembe potekale ciklično, v približno 40.000-letnih ciklih, ko že nekaj stopinj razlike v povprečni globalni temperaturi pomeni hladno (ledena doba) ali toplo obdobje. Človek je od začetka industrijske revolucije segrel planet za nekaj stopinj v 250 letih, kar je klimatsko gledano trenutek. Grozljivo prehitro in brez vidnega upočasnjevanja.