biológia
Kialszik a zöldlámpás?
A legtöbben alig ismernek néhányat bolygónk 400 ezer leírt bogárfaja közül, ám az szinte biztos, hogy a szarvasbogár és a katica mellett a szentjánosbogár-félék valamennyiüknek bevillannának. Aki ugyanis életében legalább egyszer már megcsodálta nyáresti násztáncukat, a levegőben pislákoló halványzöld fénypontok végérvényesen megmaradnak emlékeiben. És bár a rovarvilág celebjeit a világon már sokmillióan megcsodálhatták, a fajra leselkedő fenyegetéseket csak most gyűjtötték csokorba.
A szentjánosbogár-félék közt több mint kétezer fajt ismerünk, ám ezek viselkedése igencsak változatos. A hazánkban leggyakoribb nagy szentjánosbogarak hímjei például júniusi nyárestéken sötétedéskor kezdik meg imbolygó nászrepülésüket annak érdekében, hogy megtalálják a hajladozó fűszálakon, leveleken várakozó röpképtelen nőstényeket. Más országok fajai közt azonban vannak olyanok is, amelyek nem este, hanem nappal aktívak, amelyek nem véletlenszerűen kapcsolgatják lámpásaikat, hanem összehangoltan villognak, de még olyanok is, ahol a hím épp úgy röpképtelen, mint a nőstény. Míg egyesek rizsföldeken, erdőkben, gyepeken vagy mocsarakban élnek, addig mások mezőgazdasági területeken vagy városi parkokban is előfordulnak. Ha pedig a szentjánosbogár-félék ilyen sokszínűek, akkor igen változatosak azok a veszélyek is, amelyek leselkednek rájuk.
Tim Gardiner és Raphael K. Didham idén márciusban publikált tanulmánya például elsősorban a klímaváltozás hatásait teszi felelőssé azért, hogy 2001 és 2018 közt Délkelet-Anglia 19 helyszínén csökkent drasztikusan – évente mintegy 3,5 százalékkal – a nagy szentjánosbogarak egyedszáma. A hosszabb, melegebb és szárazabb nyarak miatt ugyanis a ragadozó lárvák egyre kevesebb csigát, földigilisztát vagy más puhatestűt tudnak zsákmányolni, ezek nélkül pedig idő előtt kiszáradnak és elpusztulnak. Szintén komoly gondot jelent, hogy egyes országokban egész egyszerűen agyontapossa őket a kíváncsi turisták tömege, máshol pedig motorcsónakos látogatók teszik tönkre a vízparton rajzó rovarok élőhelyét.
Bár a fenti hatások már önmagukban is rámutatnak az emberek felelősségére, Sara M. Lewis és más szakemberek szerint a legsúlyosabb fenyegetést nem ezek, hanem az élőhelyek elvesztése, az utcai lámpák, gázlángok, sportpályák, hirdetőtáblák és a városok körüli fénybúra fényszennyezése, továbbá a peszticidek használata jelenti a szentjánosbogár-félék számára. A 2020 februárjában publikált tanulmány szerint például a szinkronizált fényjátékukról híres malajziai szentjánosbogarak eredeti élőhelye a mangrove volt, ám a pálmaolaj-ültetvények telepítése és az akvakultúrák létrehozása után élőhelyük nagymértékben beszűkült, és ezzel párhuzamosan egyedszámuk is drasztikus csökkenést mutatott. Ha pedig élőhelyük meg is marad, a szárazföldek több mint 23 százalékát érintő fényszennyezés hathat rájuk, méghozzá a halvány biolumineszcens fényeket használó párzási rituáléjuk megzavarásával.
A tanulmányt publikáló szakértői csoport most abban bízik, hogy a fenti problémák, a védettségi helyzet és a kihalási kockázat felmérése után több figyelmet kaphat a turizmusban is fontos szerepet játszó szentjánosbogarak védelme, és a fénylő rovarok ismertségük révén zászlóshajói lehetnek más rovarokat érintő természetvédelmi programoknak is.
Gardiner & Didham (2020) Glowing, glowing, gone? Monitoring long‐term trends in glow‐worm numbers in south‐east England. Insect Conversation and Diversity 13 (2) 162-174. ¤ Lewis et al. (2020) A Global Perspective on Firefly Extinction Threats. BioScience 70 (2) 157-167.
Cikkem az Élet és Tudomány 2020/13. számában jelent meg. Fotó: Potyó Imre
Hatodik hullám
Hatalmas csontok álltak ki az iszapból az Ohio-folyó völgyében, mikor a francia báró négyszáz katonájával 1793-ban arra járt. Gyűjtöttek is belőle egy méteres combcsontot, egy agyart és számos fogat is, melyeknek arasznyi gyökerei voltak, és mindegyik több kilót nyomott. A különleges csontleletek nem sokkal ezután már XV. Lajos múzeumának gyűjteményét gazdagították, a gigantikus lény mivoltát és akkori élőhelyét illetően azonban egyik természettudós sem tudott kielégítő tájékoztatást adni. A tudományos áttörésre aztán egészen 1799-ig kellett várni, amikor George Cuvier francia anatómus és biológus elsőként fogalmazta meg, hogy az ohiói leletek egy már kihalt faj, az amerikai masztodon maradványainak tekinthetők.
A kihalás tényének első felismerése mellett aztán megkezdődött az oknyomozás is, Cuvier ugyanis a katasztrofizmus úttörő képviselőjeként arra is rámutatott, hogy a fajok kihalása egy-egy rendkívüli természeti katasztrófa következtében egyidőben, tömegesen történhetett meg. Ezzel szemben Charles Lyell és követői a 19. századi geológiában ennek épp az ellenkezőjét vallották, az uniformitarianizmus vagy aktualizmus elve szerint ugyanis a mindennapokban megfigyelhető természetes folyamatok megértésén túl nincs másra szükség a földtani rekord értelmezéséhez.
Ezt követően a két oldal képviselői sokszor és sokféleképpen feszültek egymásnak, a kihaláskutatás igazi felvirágzása ugyanakkor csak az 1980-as évektől indult meg, miután Luis W. Alvarez kollégáival olyan mértékű iridiumdúsulást talált az olaszországi Gubbio városka határában fekvő kréta–paleogén határrétegekben, amit leginkább egy 5-10 km átmérőjű kisbolygó 65 millió éve bekövetkezett becsapódásával tudtak magyarázni. A rangos Science folyóiratban megjelent publikáció igen nagy vihart kavart a tudományos közösségben, amit jól mutat az is, hogy szakmai berkekben közel ötezerszer hivatkoztak rá.
A téma iránti tudományos érdeklődés azóta sem lankadt, így csak a tavalyi évben közel 14 000 kihalásokkal kapcsolatos szakmai publikáció jelent meg szerte a világban. Az így összegyűlt tudásunk szerint planétánk élővilágát az elmúlt félmilliárd évben öt nagy kihalási hullám sújtotta, mely események új pályára helyezték az evolúció menetét is. A 443 millió évvel ezelőtti ordovícium végi, a 376 millió évvel ezelőtti késő devoni, a 251 millió évvel ezelőtti perm végi, a 200 millió évvel ezelőtti triász végi és a 65 millió évvel ezelőtt bekövetkezett kréta végi kihalási hullám okairól és lefolyásáról ugyan már számos részlet ismert, a földtörténeti kirakós még korántsem teljes. Azt azonban egyre több kutatás erősíti meg, hogy a napjainkban tapasztalható globális környezetátalakítás olyan mértékű fajpusztulást idézett és idéz elő, amelyet kénytelenek vagyunk a földi élővilágot sújtó hatodik kihalási hullámként értelmezni. Hogy a ma élő ember „csak” tanúja és előidézője, vagy elszenvedője is e folyamatnak, az még nem nyilvánvaló, a múltbéli és jelenlegi krízisek megértése és párhuzamba állítása azonban iránytűt adhat számunkra a jövőhöz.
Cikkem eredetileg a Hatodik hullám c. rovat nyitócikkeként az Élet és Tudomány 2019/27. számában jelent meg.
A vadállatok is megérezték a rendszerváltást
A Szovjetunió felbomlása és az azt követő piacgazdasági átmenet számos közép- és kelet-európai országban járt szervezeti átalakulásokkal, földtulajdonjogi problémákkal, növekvő szegénységgel és nincstelenséggel is, ami magával vonta a megélhetési vadászat és az orvvadászat elterjedését, továbbá a vadvilág megőrzését szolgáló törvények kevésbé hatékony végrehajtását. E folyamatok ismeretében vetődött fel a kérdés, hogy ez a gazdasági szempontból bizonytalannak számító időszak kifejtett-e valamilyen közvetlenül érzékelhető hatást a jávorszarvas, a vaddisznó, a gímszarvas, az európai őz, a barna medve, az eurázsiai hiúz és a farkas populációira.
A kutatók a vizsgálat során elsőként Magyarország, Lengyelország, Csehország, Szlovákia, Bulgária, Ukrajna és a Balti-államok olyan gazdasági mutatóit vették górcső alá, mint az egy főre jutó bruttó hazai termék (GDP), az állam korrupciót megfékező képességére utaló index és hat további, a piacgazdasági átmenet gyorsaságára utaló indikátor; majd összefüggéseket kerestek a vizsgált gazdasági mutatók és a hét fenti nagyvad állományának időbeli változásai közt.
Az eredmények arra utalnak, hogy a rendszerváltás Közép- és Kelet-Európa-szerte megváltoztatta a vadon élő nagyvadak populációinak növekedési ütemét,
a közvetlen hatás azonban a változó kihívásokra eltérő ütemben reagáló térségekben másként jelentkezett. Azokban az országokban, ahol a rendszerváltást követő reformok lassabban érvényesültek, ott egyes vadak populációi gyors csökkenést mutattak, ám ahol az átmenethez való alkalmazkodás gyorsabbnak bizonyult, ott a nagyvadállományok is gyorsabban növekedtek.
A Balti-államokba és Ukrajnában azért csökkenhetett nagymértékben a csülkös vadfajok állománya az 1990-es években, mert azok a Szovjetunió összeomlása után a vadászat kedvelt célpontjaivá váltak, a lettországi vaddisznó-populáció csökkenése pedig a korábban megművelt földterületek felhagyásával, és a csökkenő táplálékforrásokkal hozható összefüggésbe. A litván területeken élő jávorszarvasok populációinak csökkenése pedig azért következhetett be, mert korábban a patás állatok oly mértékben elszaporodtak és olyan jelentős károkat okoztak a lucfenyvesekben és a földeken, hogy vadászatukat a facsemeték védelme érdekében szándékosan fokozták.
Bragina et al. (2018) Wildlife population changes across Eastern Europe after the collapse of socialism. Frontiers in Ecology and the Environment. DOI: 10.1002/fee.1770
Gyarapodó halbajok
A melegedő klíma következtében emelkedő átlagos vízhőmérséklet, a vizek növekvő párolgása és csökkenő oldott oxigénszintje várhatóan számos hatást gyakorol majd a halak élettani folyamataira, amik pedig a tógazdaságok és horgászvizek üzemeltetőinek egyaránt pénzügyi kockázatot jelenthetnek. A megnövekedett párolgás már akkor is 2-3 százalékos növekedést okozhat a termelési költségekben, ha a víz ára nem drágul. Márpedig egyes éghajlati szcenáriók szerint a jövőben akár 40 százalékkal is növekedhet a vízhiány, mely a kereslet növekedését és így a víz árának emelkedését is magával vonja. Végeredményben sokéves átlagban ugyan nőhet a halgazdaságok profitjának várható értéke, az egyes években jelentkező időjárási szélsőségek jelentős profitkieséssel járhatnak.
Hasonló pénzügyi kockázatot jelentenek a távoli országokból betelepített halakkal együtt behozott halbetegségek is,
melyek felismerését a halak tünetszegénysége is nehezíti. Ezekre a betegségekre ugyanis a hazánkban előforduló halfajok sokkal fogékonyabbak, gyógyításuk pedig kizárólag megfelelő szakmai felügyelettel és igen nehézkesen oldható csak meg. A halbetegségek visszaszorításában sokat segíthetnének a korszerű állategészségügyi ismeretekkel kapcsolatos szakmai továbbképzések, továbbá a halbetelepítésekkel kapcsolatos szigorúbb ellenőrzések.
Beszámolóm a VIII. Gödöllői Halászati-Horgászati Szakember Találkozóról a Szent István Egyetem honlapján.
Rovarbelső lencsevégen
Amikor Wilhelm Conrad Röntgen 1895-ben közzétette a világ első röntgenfelvételét felesége kézcsontjairól, a tudományos közösség igencsak elámult. Azonnal észlelték ugyanakkor a felfedezés rendkívüli jelentőségét: mivel a röntgenkészülék műtéti beavatkozás nélkül tette láthatóvá az emberi test rejtett részeit, a 2 dimenziós képet adó új eszköz egykettőre az orvosi diagnosztika nélkülözhetetlen kelléke lett. Ugyan kellő gyakorlattal képesek voltak eligazodni a térben egyébként jól elkülönülő testrészek egymásra vetülő árnyékképei között, egyre nagyobb igény mutatkozott a 3 dimenziós megjelenítésre is. Bár Johann Radon nem sokkal ezután le is fektette az erre lehetőséget adó komputertomográf (ismertebb nevén CT) működésének elvi alapjait, az első ilyen készülék alkalmazására csak az 1970-es években nyílt lehetőség. Az újítás lényege, hogy a CT-vizsgálatok során nem egy, hanem több irányból készítenek felvételeket a páciensről, az elkészült keresztmetszeti képek utólagos összeillesztésével pedig 3 dimenzióban is megjeleníthető a vizsgálni kívánt testrész. A fejlesztések természetesen azóta is tartanak, így a CT-felvételek felbontása egyre jobb, az elkészítésükhöz szükséges idő egyre kevesebb, a felhasználási területük pedig egyre változatosabb lett.
Ma már széles körben elterjedt módszernek számít a mikrotomográfia (azaz a mikro-CT vagy µCT) is, melynek az anatómiai vizsgálatoktól a borostyánba ragadt őslények tökéletes térbeli rekonstrukciójáig számtalan speciális alkalmazási területe van. Néhány kutató már élő kisemlősök és gerinctelen állatok testébe is bepillantást kívánt nyerni ezzel a 10-100 µm-es felbontású műszerrel, ezek a vizsgálatok azonban számtalan kihívást rejtettek magukban. Ezek az állatok ugyanis túlságosan izgő-mozgó lények ahhoz, hogy a belső szerveikről készülő 3 dimenziós képek értékelhetően élesek legyenek, és ne kerüljenek rájuk a mocorgásokból eredő zavaró műtermékek. Emlékezzünk csak: a röntgen-, CT- és MRI-vizsgálatok során nekünk is mozdulatlanul kell kivárnunk, míg a felvételek elkészülnek, hiszen azok csak így adhatnak valós és pontos képet egészségi állapotunkról.
Nem voltak igazán kifogástalanok a rovarbelső vizsgálatát célzó korábbi módszerek sem: bár a hagyományos fénymikroszkóp és a 3 dimenziós megjelenítést lehetővé tevő konfokális mikroszkóp segítségével már lehetett értékes adatokat gyűjteni a gerinctelenek belső anatómiájáról, ezek a mérések rendszerint az állatok pusztulását és boncolását igényelték. Ugyanazt az egyedet tehát nem lehetett két egymást követő fejlődési stádiumban megvizsgálni, így a szervezetben bekövetkező időbeli változások nyomon követésére sem volt lehetőség. Felmerült tehát az igény a biológusok körében egy olyan műszerre, ami úgy készít éles képeket és úgy teszi lehetővé a rovarbelső időbeli változásainak alapos tanulmányozását, hogy a procedúrát a vizsgált állatok is túléljék. A megoldás Joanna Konopka és a Robarts Research Institute mikro-CT-laboratóriumának biofizikusa, Danny Poinapen példamutató összefogása révén született meg, és a rovarokról megszerzett korábbi ismeretekre épít.
A kutatók új ötlete az volt, hogy a rovarok tanulmányozása közben mindvégig szén-dioxid gázt adagoltak a mikro-CT berendezésbe. Ezzel ugyanis el tudták érni, hogy az állatok az így kialakuló oxigénhiányos környezetben átmenetileg ne mocorogjanak, ugyanakkor maradandó kár se essen bennük. És bár míg az emberi pácienseket érő ionizáló sugárterhelés nagyságát a lehető legkisebbre kell csökkenteni, a rovarok erre kevéssé érzékenyek, így a vizsgálatok idején használt röntgensugárzás sem okozott problémát az ízeltlábúaknál. Az új eljárás további előnye, hogy ugyanannak az állatnak a többszöri vizsgálatát egyaránt lehetővé teszi, ily módon a belső szervekben és a légzőrendszerben zajló, ám eddig sosem látott apró időbeli változások is feltárulhatnak a kutatók előtt. Joanna Konopka tehát most valahogy úgy érez, mint Wilhelm Conrad Röntgen korának tudósai: „Az eredmény totálisan lenyűgözött. Bár jól ismerem a könyvekben megjelenő képeket és rajzokat, mindez teljesen új perspektívát nyit számunkra.”
Poinapen et al. (2017) Micro-CT imaging of live insects using carbon dioxide gas-induced hypoxia as anesthetic with minimal impact on certain subsequent life history traits. BMC Zoology 2 (1) DOI: 10.1186/s40850-017-0018-x Kép: Fig.2.
A cikk az Élet és Tudomány 2017/37. számban jelent meg.
Fogyatkozó Nap – fogyatkozó méhek
A háziméh és az ember kapcsolata igen nagy múltra tekint vissza, így a méhészek már számos alkalommal megfigyelhették a méhek teljes napfogyatkozás alatti zavart viselkedését is. Igen jellegzetes például, amint ezek a rovarok a totalitás pillanatának közeledtével tömegesen repülnek vissza kaptáraikhoz, némelyikük azonban időnként elvéti a bejáratot, illetve lassan és bizonytalanul repdesve a környező tárgyakba, növényekbe is beleütközik. Rendellenes viselkedésük csak tovább fokozódik, amikor a Hold teljesen a Nap elé kúszik: a kaptárokon kívül rekedt méhek ilyenkor nagy felhőkben kavarognak, némely esetben szokatlanul erős, zúgó hangot is hallatva. Amint aztán néhány perc elteltével a Nap első sugarai újra előbukkannak, az idegen kaptárban és a szabadban rekedt méhek ismét megpróbálnak visszajutni saját kaptárukba, ezt követően azonban gyűjtésük még jó ideig szünetel.
A méhek térbeli tájékozódása az égbolt polarizációs mintázatán alapszik, amely derült, részben felhős, borult és ködös időben egyaránt biztos iránytűt jelent a rovarok számára. Ennek segítségével „ki tudják számolni” a nektárforrás és a kaptár közti repülési irányt és távolságot, de az út megtételéhez szükséges „bioüzemanyag” mennyiségére is következtetni tudnak. Utóbbit azért kell szinte tökéletes pontossággal tudniuk, hogy virágmustrájukról a lehető legtöbb pollennel vagy nektárral térhessenek vissza családjukhoz. Út közben csak annyival több mézet szívnak fel a szükségesnél, ami 100-150 méter többletút megtételéhez elegendő. Teljes napfogyatkozás totalitása idején azonban a viszonyítási alapot adó égi mintázat térben és időben olyan gyorsan és drasztikusan változik, hogy a méhek egész egyszerűen eltévednek. Számukra pedig már egy rövid kerülő is végzetes lehet, az útvesztőben kiürülő mézhólyagjukkal ugyanis nem jutnak haza. Navigációs módszerük tehát szinte mindig szilárd lábakon áll, akkor azonban már kevésbé megbízható, ha a fény elszivárgott az égből. A méhészeknek szóló javaslat tehát a következő: érdemes figyelni rá, hogy a méhek ne lássák a teljes napfogyatkozást, a fenti problémára ugyanis nincsen védőszemüveg.
Horváth Gábor, Farkas Alexandra, Kriska György (2016) A poláros fény környezetoptikai és biológiai vonatkozásai. ELTE Eötvös Kiadó, p. 485.
Cikkem a National Geographic honlapján.
