Zmiana klimatu może mieć potencjalnie znaczny negatywny wpływ na czynniki biotyczne (związane z żywymi organizmami) i czynniki abiotyczne ekosystemów lądowych. Sytuacja może być znacznie gorsza w przypadku systemów, w których występuje wiele środowiskowych i antropogenicznych czynników stresogennych, np. gleb zanieczyszczonych w wyniku działalności człowieka. W zależności od panujących warunków klimatycznych toksyczne substancje zanieczyszczające gleby mogą mieć na nie nawet większy wpływ, co znacznie zwiększa obciążenie gleby i może prowadzić do jej dalszej degradacji.
Zespół finansowanego przez UE projektu GLOBALTOX zajął się zbadaniem wrażliwości różnych gatunków bezkręgowców glebowych na zmiany toksyczności gleb spowodowane określonymi czynnikami klimatycznymi: temperaturą powietrza, wilgotnością gleby, stężeniem CO2 w atmosferze oraz promieniowaniem UV. Jego celem było również określenie wpływu, jaki na poziom toksyczności mogą mieć różne scenariusze zmiany klimatu opracowane na podstawie połączenia wielu czynników klimatycznych i wykorzystujące bezkręgowce glebowe jako bioindykatorów.
Sztucznie stworzone środowiska
Zespół zebrał naturalne gleby, zanieczyszczone metalami w wyniku działalności człowieka, z terenów dawnej kopalni w Portugalii oraz z dawnych terenów rolniczych, na które przez lata trafiały odpady chemiczne z pobliskiego kompleksu przemysłowego. Próbki trafiły do laboratorium na Uniwersytecie w Aveiro, gdzie przed wykorzystaniem ich w eksperymentach zostały wysuszone na powietrzu, a następnie przechowywane w temperaturze 4 °C.
Do zbadania gleb w różnych warunkach zespół stworzył różne „sztuczne” środowiska, łącząc różne czynniki klimatyczne, opierając się na przewidywaniach dotyczących możliwych scenariuszy emisji opracowanych przez Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu (IPCC). Następnie naukowcy zmierzyli zmiany w kluczowych parametrach gleb: pH, zawartości materii organicznej, obiegu składników pokarmowych, dostępności metali oraz środowisku drobnoustrojów.
Aby zrozumieć potencjalny wpływ zmiany klimatu zarówno na poziomie poszczególnych organizmów, jak i całej populacji, naukowcy wykorzystali bezkręgowce glebowe. Wybrane gatunki takich bezkręgowców odgrywają kluczową rolę w prawidłowym funkcjonowaniu ekosystemów lądowych. Zespół badał ich przetrwanie, rozrodczość i zachowania unikowe podczas przebywania w zanieczyszczonych glebach oraz mierzył stężenie metali w organizmie, biomarkery enzymatyczne i zmiany w ekspresji genów.
„Podczas pierwszego etapu badaliśmy skutki wywołane zmianami w poszczególnych czynnikach klimatycznych, aby poznać dokładny wpływ każdego z nich”, wyjaśnia dr María Nazaret González Alcaraz, stypendystka programu „Maria Skłodowska-Curie”, biorąca udział w projekcie GLOBALTOX. „Podczas drugiego etapu połączyliśmy kilka czynników klimatycznych, aby w bardziej realistyczny sposób odtworzyć ogólne warunki klimatyczne”.
Wsparcie dla społeczności naukowej
Zespół odkrył, że scenariusze klimatyczne prognozowane na 2100 rok mogą mieć wpływ na zachowania gatunków bezkręgowców żyjących w glebach zanieczyszczonych metalami w wyniku działalności człowieka. Skutki były szczególnie wyraźne w przypadku nadmiernego wysuszenia gleby pod wpływem podwyższonej temperatury powietrza. Co więcej, gleby o wysokiej kwasowości i zawartości metali są wśród gleb najbardziej podatnych na skutki zwiększonej toksyczności.
Zespół projektu GLOBALTOX jest prawdopodobnie pierwszym zespołem naukowców, który zbadał ryzyko ekotoksyczności w glebach zanieczyszczonych metalami w wyniku działalności człowieka, opierając się na realistycznych, prognozowanych scenariuszach zmiany klimatu i wykorzystując bezkręgowce glebowe w roli bioindykatorów.
„W kontekście zmiany klimatu rezultaty naszych badań mogą mieć znaczący wpływ na monitorowanie gleb zanieczyszczonych w wyniku działalności człowieka i zarządzanie nimi”, mówi dr González Alcaraz.
„Wyniki te dostarczają bowiem wyraźnych dowodów popierających dążenie do realizacji celu, jakim jest ograniczenie wzrostu globalnej temperatury do poziomu 1,5 ºC określonego w porozumieniu paryskim”, dodaje dr González Alcaraz.
Zespół kończy analizę niektórych próbek i pracuje nad publikacją uzyskanych rezultatów. W perspektywie średnio- i długoterminowej zespół planuje przeprowadzić takie same testy na innych rodzajach zanieczyszczonych gleb.
Źródło: Cordis UE, fot. Kamila Szałaj
