Pytanie o zimowanie, czyli co w genetycznym zanadrzu ma wiechlina roczna

Większość biologów badających życie Antarktyki to zoolodzy. Wśród nich znaczną frakcją są biolodzy morscy. Klasycznych lądowych botaników jest niewielu. To konsekwencja faktu, że widocznych gołym okiem roślin na antarktycznych wyspach – a tym bardziej na samym kontynencie Antarktydy – prawie nie ma. W oazach pustyni lodowej tworzą się gleby ornitogeniczne, czyli o pochodzeniu ptasim (faktycznie chodzi nie tyle o same ptaki, ile ich odchody). Ich roślinność jednak jest skrajnie uboga. Na wyspach przybiera postać tundry, ale nadal nie jest wiele bogatsza – nie ma nawet znanych z Arktyki karłowatych drzewek i krzewinek. Tworzą ją głównie mchy i dwa gatunki roślin nasiennych – kolobant antarktyczny (nawet formą przypomina mech, ale należy do rodziny goździkowatych) i śmiałek antarktyczny (trawa).

Kolonizacja wielokrotna, czyli skąd się bierze inna trawa

Ten stan rzeczy zmienił się w 1954 r., kiedy badacze Antarktydy na jednej z opuszczonych baz wielorybniczych na wyspie Deception zauważyli inną trawę – wiechlinę roczną. Śmiałek antarktyczny i kolobant antarktyczny znane są z Patagonii czy Ziemi Ognistej i w Antarktyce były „od zawsze”. Tymczasem wiechlina roczna to gatunek z półkuli północnej. W Polsce jest nie mniej rzadka niż gwiazdnica pospolita i zajmuje podobne miejsca. Jest wysoce prawdopodobne, że dowolny czytelnik pulsara w ciągu ostatnich dni przeszedł obok niej lub nawet ją przydepnął, nie czyniąc zresztą większej szkody. Wyrasta na każdym odsłoniętym kawałku gleby, szybko zakwita, wykorzystuje wiatr do zapylenia i owocuje. Zgodnie z nazwą, jesienią może spokojnie obumrzeć, zostawiając drobne ziarna gotowe do powtórzenia cyklu. Nie musi zresztą czekać z tym do jesieni. Najłatwiej ją spotkać w Europie, ale Ameryka czy Azja niewiele jej pod tym względem ustępują. Trudniej o nią w rejonach tropikalnych. Jest wiatropylna, więc nie potrzebuje owadów do rozmnażania.

Samo pojawienie się obcego gatunku rośliny w Antarktyce nie jest niczym szczególnie nietypowym. Ludzie przenoszą nasiona na podeszwach butów, w bieżniku opon itd. Antarktyczny klimat jednak sprawia, że nasiona takie są pechowcami. Nawet bowiem, gdy roślina wyrośnie podczas krótkiego lata, jej szanse na skuteczne zapylenie są małe, a na przezimowanie jeszcze mniejsze. Z reguły w tym regionie mają status efemerofitów, co oznacza, że są ostatnimi przedstawicielami swojego rodu. Populacja wiechliny rocznej na Półwyspie Antarktycznym nie ma jednak zamiaru wymierać. Co prawda, z zawiązywaniem nasion jest problem, ale rozmnażanie przez rozłogi wystarcza, aby przetrwała.

W 1967 r. wybuch wulkanu zniszczył roślinność wyspy Deception, łącznie z populacją wiechliny rocznej. Przez kilkadziesiąt lat kolejne lokalne populacje obserwowano jednak w różnych miejscach Antarktyki, głównie na wyspach o nieco łagodniejszym klimacie niż kontynent. Często okazywały się efemeryczne. Latem na przełomie roku 1985 i 1986 pojedyncze osobniki zaobserwowano przy domkach Polskiej Stacji Antarktycznej im. Henryka Arctowskiego na Wyspie Króla Jerzego. Nie była to duża populacja, ale najwyraźniej nie miała zamiaru zanikać. Dwadzieścia lat później widziano ją już nie tylko na terenie stacji, ale również w – w założeniu dzikiej – tundrze. Kilka lat później ok. 70 osobników zajmowało przestrzeń mniej więcej stu metrów kwadratowych moreny po ustępującym Lodowcu Ekologii. W tym samym czasie trwałe populacje zaobserwowano na Półwyspie Antarktycznym w pobliżu baz należących do Chile i Argentyny. Wróciła także na wyspę Deception. Stało się więc jasne, że wiechlina roczna uzyskała status zadomowionego gatunku obcego w różnych regionach Antarktyki i nie będzie łatwo się jej pozbyć.

Pytanie – czy w ogóle trzeba się jej pozbywać? Ekolodzy badający kruchy antarktyczny ekosystem uważają, że tak. Wiechlina jest nie tylko gatunkiem obcym, ale też inwazyjnym. Nie tylko zasiedla gołą glebę, ale wypiera oba rodzime gatunki.

Nie wiadomo dokładnie, jak przybyła do Antarktyki. Przykład kolonizacji i rekolonizacji wyspy Deception wskazuje, że najprawdopodobniej nie było to jednorazowe wydarzenie. Nasiona wiechliny – i nie tylko – najwyraźniej trafiają na lodowy kontynent stale z różnych źródeł. Kiedyś wiązało się to z wielorybnikami i naukowcami, dziś jednak stacje badawcze goszczą turystów liczonych w tysiącach. W tej sytuacji stale powtarzające się introdukcje nowych gatunków są nieuniknione i tylko niegościnny klimat sprawia, że jak do tej pory tylko jednemu gatunkowi udała się inwazja.

W przypadku Wyspy Króla Jerzego i stacji Arctowskiego prawdopodobnie odpowiedzialność nie leży po stronie turystów, a badaczy. Badania genetyczne sugerują polskie pochodzenie tamtejszej populacji. Prawdopodobnie pierwsze nasiona trafiły wraz do szklarni w 1978 r. z ziemią, kiedy jeszcze nie myślano o potrzebie jej sterylizacji. W następnych latach również na pewno trafiały wraz z ładunkiem. Dopiero stosunkowo niedawno zaczęto bardziej zwracać uwagę na takich pasażerów na gapę i udowodniono, że ziarna wiechliny rocznej przybywają na butach czy ubraniach naukowców. Ponieważ zaś ona tak samo jak w XX w. dotarła na Antarktydę, wcześniej skolonizowała Amerykę, w pobliżu argentyńskich i chilijskich stacji prawdopodobnie ma pochodzenie południowoamerykańskie. W ostatnich latach aktywność tamtejszych badaczy znacząco wzrosła, zwiększając prawdopodobieństwo zawlekania nasion.

Zimowanie wybiórcze, czyli potencjał, który czasami drzemie

Zgodnie z nazwą, wiechlina roczna z reguły żyje przez jeden sezon wegetacyjny. Czasem jednak łamie tę regułę i szczególnie często dzieje się to właśnie w Antarktyce, gdzie lato nawet dla niej może okazać się za krótkie do wydania nasion. Przechodzenie na wieloletniość jest zmianą ewolucyjną, ale badacze nie byli pewni, czy jest to lokalny wynalazek populacji żyjących w wyjątkowych warunkach, czy ujawnienie zdolności uśpionej w potencjale ekologicznym całego gatunku. Ta zdolność może być atawizmem po wiechlinie niskiej – jednym z gatunków, które niegdyś się skrzyżowały, tworząc nowy gatunek. Ona zasiedla przede wszystkim górskie łąki (w Polsce głównie karkonoskie), więc jej przystosowania mogą być przydatne w strefie podbiegunowej.

Niektórzy botanicy są skłonni dzielić wiechlinę roczną na podgatunek typowo roczny i podgatunek zdolny do wytwarzania zimujących rozłogów. Tę z okolic stacji Arctowskiego badają polscy botanicy z różnych ośrodków. Od kilku lat jest to głównie zespół z Uniwersytetu Warszawskiego pod kierunkiem Haliny Galery. Właśnie ta grupa podjęła się zbadania przechodzenia w wieloletniość. W tym celu pobrano nasiona z ośmiu miejsc na świecie, m.in. Powsina, Tatr, Nowego Jorku, Ziemi Ognistej, a także Wyspy Króla Jerzego. Wysiano je w warunkach laboratoryjnych i obserwowano rozwój osobników potomnych. W czasie eksperymentu udawano warunki pogodowe typowe dla Antarktyki. Okazało się, że inwazja nie jest taka łatwa – żaden z osobników uprawianych na glebie pobranej w Antarktyce nie przetrwał warunków symulujących antarktyczną zimę, więc dalsze eksperymenty prowadzono z użyciem gleby ogrodniczej. Nawet z takim ułatwieniem podczas symulowanego arktycznego lata żaden osobnik nie wytworzył kwiatów. Część jednak przeżyła warunki zimowe i zakwitła kolejnego lata.

Co szczególnie istotne, populacje z różnych zakątków świata nieco różniły się pod względem morfologicznym, ale w każdej znalazły się osobniki zdolne przezimować. Oznacza to, że wyróżnianie podgatunku na podstawie tej cechy jest bezpodstawne – najwyraźniej jest to cecha typowa dla całego gatunku. Po prostu, w sprzyjających warunkach osobniki rosną i owocują sprawnie w ciągu jednego sezonu wegetacyjnego, więc nie potrzebują wykorzystywać potencjału do zimowania. Gatunek zachowuje jednak ten potencjał w genetycznym zanadrzu na trudniejsze czasy.