Podzemni planinari: stvorenja koje žive u planinskom zemljištu

Slika 1: U evropskim Alpima, vekovi tradicionalnog stočarstva stvorili su pašnjake bogate vrstama. (A) U alpskoj zoni iznad drvoreda često pasu krave i ovce. Ispod subalpskog pojasa, šume su takođe posečene da bi se stvorili pašnjaci i senokosne livade. Kamenita područja se povećavaju na višim nadmorskim visinama i dominiraju u visokim alpski oblastima, što je područje iznad većine vegetacije (Gsies/Valle di Casies, Južni Tirol, Italija). (B) Beskičmenjake u zemljištu procenjujemo postavljanjem klopki (žuta strelica) (Dolomiti, Južni Tirol, Italija). (C) Blokovi zemljišta se uzorkuju i odvoze u laboratoriju na dalja istraživanja (Matsch/Mazia, Južni Tirol, Italija) (Fotografije: Michael Steinvandter).

Slika 2: Beskičmenjaci u planinskom zemljištu sa naših istraživačkih lokacija u Stubai Alpima i Oetztal Alpima u Tirolu, Austrija. (A) Podignuta kravlja balega otkriva hodnike za hranjenje kišnih glista (Lumbricus rubellus), balegare i larva insekata. (B) Pilulasta stonoga (Glomeris transalpina) se obično nalazi u alpskom grmlju na srednjoevropskim Alpima. (C) Larve gljivica (Micetophilidae) hrane se ovčijom balegom u visokim alpskim pašnjacima (zasluge za fotografije: Michael Steinvandter).

Slika 3: Ditribucija tipičnih zemljišnih beskičmenjaka na različitim visinskim zonama srednjoevropskih Alpa. Zone počinju i završavaju se na različitim nadmorskim visinama na sunčanoj i senovitoj strani. Tabela pokazuje koliko se životinja po kvadratnom metru može očekivati na svakoj visinskoj zoni, na osnovu trenutno dostupnih podataka. Generalno, broj životinja u zemljištu se smanjuje sa povećanjem nadmorske visine, pri čemu različite grupe životinja dostižu svoju granicu na različitim nadmorskim visinama (kao što su milipede na 2.500 m, bube na 3.000 m). Zvezdice (*) označavaju da su dostupni podaci veoma ograničeni i promenljivi (Zasluge za slike: modifikovano nakon Wikimedijine ostave).

Note for the media: Use of the pictures provided by iDiv is permitted for reports related to this media release only, and under the condition that credit is given to the picture originator.

Open PDF in new window.

Michael Steinwandter¹, Julia Seeber^1,2

¹ AlpSoil Lab, Institut za alpsku životnu sredinu, Eurac Research, Bozen, Italija
² Institut za ekologiju, Univerzitet u Insbruku, Insbruk, Austrija

Poznato je da je zemljište ispod naših nogu dom ogromnog broja organizama, ali i dalje zahteva više istraživanja. To je u suštini crna kutija koju ne možemo da vidimo da bismo posmatrali njene stanovnike i procese kojima oni doprinose. U ovom radu govorićemo o zemljištima koja su još manje istražena. Govorimo o planinskim zemljištima na visokim nadmorskim visinama: ona nisu lako dostupna, ali sadrže mnoge zanimljive vrste, od kojih su neke specijalizovane da žive samo u planinskom zemljištu. Mi smo tim zemljišnih ekologa koji svoje istraživanje usmeravaju otkrivanju tajni životinja koje žive u planinskim zemljištima. Reći ćemo vam koje i koliko zemljišnih stvorenja se mogu naći u zemljištu na visokim nadmorskim visinama evropskih Alpa, kako u prirodnim planinskim ekosistemima, tako i u onima koji se koriste za poljoprivredu.

ŠTA SU PLANINSKA ZEMLJIŠTA?

Kada govorimo o planinskim zemljištima, obično mislimo na zemljišta na visokim nadmorskim visinama, posebno na zemljišta iznad linije drveća na kojima ima po neko raštrkano stablo ili uopšte nema drveća. U evropskim Alpima, ova zona se nalazi iznad 2.000 m; u srednjoevropskim Alpima, iznad 2.300 m. Naravno, neka planinska zemljišta se nalaze na nižim planinama ili čak brdima, ali mi ćemo se fokusirati na prelepi svet zemljišnih životinja koje žive na prirodnim livadama, pašnjacima, pa čak i na golim zemljištima na višim planinama poput evropskih Alpa, od 1.500 do 3.000 m.

Neka planinska područja iznad linije drveća, nazivamo alpskom zonom, koja nekada izgleda kao da je netaknuta od strane ljudi. Ali to nije tačno – stočari su vekovima, pa čak i milenijumima, nežno koristili mnoge takve livade kao i pašnjake za mala krda krava, ovaca i koza u letnjim mesecima (Slika 1A). Zašto su stočari u prošlosti (a neki čak i danas) išli tako daleko sa kravama i ovcama? Zašto jednostavno ne koristite dolinske livade, koje su lako dostupne? Pa, oni koriste dolinske livade, ali alpski pašnjaci su dom mnogih šarenih i hranljivih biljaka i trava koje krave i ovce vole da jedu i koje su za njih veoma zdrave. Takođe, tokom toplih leta, temperature na višim nadmorskim visinama su mnogo podnošljivije za životinje.

KOJE I KOLIKO ŽIVOTINJA ŽIVI U PLANINSKIM ZEMLJIŠTIMA?

Lepota planina ne leži samo iznad zemljišta u šarenilu cveća i žbunja, nego takodje i pod našim nogama. Da bismo proučavali stvorenja u zemljištu, uzimamo kvadratne blokove zemljišta od 20 × 20 i 15 cm dubine (Slika 1C) i ekstrahujemo beskičmenjake pomoću Kempsonovog aparata. Kempsonov aparat koristi toplotu i svetlost sijalica da bi primorao životinje da pobegnu iz zemljišta dok se blokovi zemljišta zagrevaju. Životinje se zatim sakupljaju u bočice koje sadrže tečnost za konzerviranje.Takođe, mi postavljamo klopke na našim istraživanim lokacijama (Slika 1B). Klopke su otvorene staklene tegle, ukopane u zemljištu da bi organizmi poput pauka i buba upali u njih i bili zarobljeni. Ovo je veoma korisna metoda da vidite šta puzi po površini zemljišta. Koristeći ove tehnike, pronašli smo raznoliku zajednicu kišnih glista, stonoga (centipede i millipede), buba i larvi insekata u planinskim zemljištima.

Biodiverzitet zemljišta je posebno visok u subalpskoj zoni, od 1.500 do 2.000 m. Ovo pogranično područje sadrži šume i veštačke pašnjake. U ovoj zoni, zemljišne životinje se obično nalaze u planinskim šumama (npr. kao mokrice i centipede) koegzistiraju sa vrstama iz prirodnih pašnjaka (kišne gliste i milipede). Na subalpskim pašnjacima u srednjoevropskim Alpima pronašli smo do 115 kišnih glista po kvadratnom metru u gornjem sloju zemljišta (15 cm), kao i 60 stonoga, 55 buba i 50 larvi diptera [1].

Svi ovi zemljišni beskičmenjaci profitiraju od sporadičnog prisustva životinja koje lutaju poljima, uključujući krave, ovce i divlje sisare kao što su jeleni, divokoze i alpski kozorogi. Životinje na ispaši održavaju kratku vegetaciju, uklanjaju problematično žbunje i stoga održavaju pašnjake otvorenim. Pored toga, za sobom ostavljaju mnogo balege, koja je dobar izvor hrane za mnoge zemljišne životinje kao što su kišne gliste, stonoge i balegare (Slika 2) [2]. Međutim, ako stočari dovode previše krava i ovaca na ove prostore, može se uočiti negativni efekti gaženja i prevelike količine balege, što rezultira smanjenjem broja nekih vrsta zemljišnih životinja. Na primer, pronašli smo samo oko 5 primeraka milipeda i 45 buba po kvadratnom metru na području koje su farmeri preterano koristili.

Što više idemo, nalazimo manje jedinki i vrsta životinja u zemljištu (Slika 3). U alpskom pojasu, od 2.000 do 2.800 m, drveće ne može da raste jer su temperature preniske, a letnja vegetacija kratka. U ovoj alpskoj zoni, neke vrste zemljišnih životinja dostižu gornju granicu svoje zone komfora. Kišne gliste i milipede se brojčano smanjuju i retko se mogu naći na nadmorskim visinama iznad 2.500 m, čak i ako lutajuće ovce obezbede dodatnu hranu u obliku balege. Pronašli smo samo 20 kišnih glista i 10 milipeda po kvadratnom metru u alpskim zonama koje smo istraživali. S druge strane, larve diptera se brojčano povećavaju (više od 750 po kvadratnom metru) i delimično preuzimaju važne funkcije ekosistema kišnih glista, kao što je razlaganje odumrelog biljnog materijala [3].

U evropskim Alpima, područja iznad 2.500 m su često prekrivena snegom veći deo vremena, što čini život zemljišnim životinjama veoma izazovnim. Ove zone, koje se nazivaju visoka alpska zona i nivalna zona (iznad 3.000 m), stočari obično ne koriste. Ova područja naseljavaju uglavnom male zemljišne životinje kao što su kolembole i grinje. Ovi specijalisti za hladno vreme preživljavaju ispod snežnog pokrivača, koji deluje kao ćebe i održava temperaturu malo iznad nule, čak i kada temperatura vazduha padne znatno ispod nule.

KAKO OVE ŽIVOTINJE MOGU DA PREŽIVE?

Adaptacija je ključna za opstanak na visokim nadmorskim visinama. Adaptacija je sposobnost prilagođavanja novim uslovima životne sredine optimizacijom karakteristika tela i/ili ponašanjem. Zemljišne životinje u ovim ekosistemima doživljavaju niske temperature i često se susreću sa snegom čak i tokom letnjih meseci. Takođe, suočavaju se sa jačim sunčevim zracima i sve manje životnog prostora na višim nadmorskim visinama. Stoga, životinje ne mogu biti izbirljive u ishrani - moraju se hraniti svim dostupnim izvorima hrane. Na primer, dok se u nizijama neke bube hrane samo biljnom hranom, na alpskim pašnjacima se hrane i drugim životinjama i njihovim odumrelim delovima kože ili leševima, kao i balegom ako je prisutna [4]. Adaptacija na ovaj širi jelovnik povećava šanse da će ove bube uspešno prikupiti dovoljno energije da prežive.

Druga strategija preživljavanja zemljišnih životinja u planinskom zemljištu je da one mogu produžiti svoje životne faze ako su leta prekratka, da bi im omogućila da dođu do sledeće faze. Na primer, tokom snežnog i hladnog leta kada milipede ne mogu da dobiju dovoljno energije da proizvedu svoja jaja, one mogu da sačekaju još jednu sezonu i proizvedu jaja sledeće godine kada su uslovi za to budu povoljniji. Iako je ovo korisna adaptacija, to takođe znači da ove milipede moraju duže da prežive u surovom okruženju da bi uspešno završile proizvodnju jaja.

Zemljišne životinje na visokim nadmorskim visinama su takođe prilagodile svoja tela teškim uslovima životne sredine smanjenjem veličine tela (manja tela se mogu lakše zagrejati), gubitkom krila (bez krila životinje mogu da ostanu blizu površine zemljišta i izbegavaju jake vetrove), promenom boje tela (tamnija tela se mogu lakše zagrejati), ili/i stvaranjem antifriza u njihovim telima, kako bi se sprečilo smrzavanje tela na niskim temperaturama.

DA LI JE PLANINSKOM ZEMLJIŠTU POTREBNA POMOĆ?

Sada znate da su planinska zemljišta zanimljiva mesta koja su utočište mnogim zemljišnim beskičmenjacima, od kojih se neki mogu naći samo u planinskim zemljištima. Pošto su ova zemljišta i njihovi stanovnici još uvek nedovoljno istraženi, mogućnost pronalaženja novih vrsta je prilično velika. Međutim, kao i mnogi današnji ekosistemi, planinska zemljišta su ugrožena i treba ih zaštititi. Jedan veliki problem sa kojim se suočavaju subalpski pašnjaci bogati vrstama je taj što stočari napuštaju ove posede, jer tradicionalne metode stočarstva ne donose dovoljno novca. Kada krave i ovce više ne budu pasle na alpskim pašnjacima koji nalaze na granici drveća, ova područja će zarasti šibljem koje će kasnije postati gusta i neprohodna. Takođe, rastuće temperature koje su rezultat klimatskih promena dovešće do migracije zemljišnih životinja naviše, jer pokušavaju da pobegnu od visokih temperatura. Ali pošto se povećanjem nadmorske visine životni prostor smanjuje, ove životinje će imati problem da nađu dovoljno prostora za život i mogu doživeti veći rizik od izumiranja.

Ali dobra vest je da svi možemo pomoći! Na primer, podržavanjem planinskih stočarai kupovinom njihovih proizvoda (poput mleka i sira) možemo povećati šanse da oni nastave da održavaju prelepe alpske pašnjake. Dalje, možemo lično da se brinemo o planinskom zemljištu tako što ih nećemo oštetiti kada idemo na pešačenje, planinarenje ili skijanje. Na kraju, možemo preduzeti političku akciju, dizanjem glasa protiv izgradnje novih zabavnih sadržaja kao što su skijališta, planinskih koliba i staza za planinski biciklizam, koji mogu naštetiti ovim prirodnim i osetljivim područjima.

Svi moramo da budemo izuzetno oprezni sa ovim dragocenim ekosistemom koji se zove zemljište. Imajmo na umu da su planinskom zemljištu bili potrebni milenijumi — a na visokim planinama čak i vekovi — da bi se formirali, ali ovi ekosistemi i fascinantni zemljišni organizmi koji tamo žive mogu biti uništeni za nekoliko minuta, bez naše zaštite!

REČNIK

Alpska zona
Klimatska zona koja se može naći u višim planinama ili arktičkim oblastima. To je zona u kojoj drveće ne može rasti zbog niskih temperature.

Beskičmenjaci
Velika grupa životinja koje nemaju pršljenove (kičmu). Uobičajeni beskičmenjaci u zemljištu uključuju insekte (bube, larve), kišne gliste, stonoge, mokrice i paukove.

Kempsonov aparat
Aparat u zemljišnim laboratorijama za ekstrahovanje životinja iz blokova zemljišta. Pošto se zagrevaju odozgo, životinje u zemljištu pokušavaju da pobegnu od suvih i vrućih uslova i padaju u bočicu za sakupljanje.

Klopke
Jednostavan metod za hvatanje insekata i beskičmenjaka koji žive u zemljištu. To su staklene tegle koje se ukopavaju u zemljište i ostavljaju aktivne jedan ili nekoliko dana.

Subalpska zona
Klimatska zona koja obuhvata planinske šume do prirodnog drvoreda. Uključuje i prelaznu zonu između ovih šuma i alpski pašnjaka na kome mogu rasti samo malo žbunje i po neko drveće.

Nivalna zona
Kamenito i često snegom prekriveno područje visokih planina i arktičkih regiona koje prati alpsku zonu. Ovde ne raste gotovo nikakvo bilje, već uglavnom lišajevi i mahovine.

Adaptacija
Sposobnost prilagođavanja novim uslovima životne sredine optimizacijom karakteristika tela i/ili ponašanjem. Na primer, alpski beskičmenjaci prilagođeni surovom planinskom okruženju.

REFERENCE

1. Steinwandter M, Schlick-Steiner BC, Seeber GUH, Steiner FM, Seeber J. Effects of Alpine land-use changes: Soil macrofauna community revisited. Ecology and Evolution (2017) 7:5389–5399. doi:10.1002/ece3.3043
2. Curry JP, Schmidt O. The feeding ecology of earthworms - A review. Pedobiologia (2007) 50:463–477. doi:10.1016/j.pedobi.2006.09.001
3. Kitz F, Steinwandter M, Traugott M, Seeber J. Increased decomposer diversity accelerates and potentially stabilises litter decomposition. Soil Biology and Biochemistry (2015) 83:138–141. doi:10.1016/j.soilbio.2015.01.026
4. Steinwandter M, Rief A, Scheu S, Traugott M, Seeber J. Structural and functional characteristics of high alpine soil macro-invertebrate communities. European Journal of Soil Biology (2018) 86:72–80. doi:10.1016/j.ejsobi.2018.03.006

UREDNIK: Malte Jochum, Nemački centar za integrativna istraživanja biodiverziteta (iDiv), Nemačka

NAUČNI MENTOR: Fares Z. Najar

CITAT: Steinwandter M and Seeber J (2022) Belowground Mountaineers: Critters Living in Mountain Soils. Front. Young Minds 10:660110.
doi: 10.3389/frym.2022.660110

SUKOB INTERESA: Autori izjavljuju da je istraživanje sprovedeno u odsustvo bilo kakvih komercijalnih ili finansijskih odnosa koji bi se mogli protumačiti kao potencijalni sukob interesa.

AUTORSKA PRAVA © 2022 Steinvandter and Seeber. Ovo je članak otvorenog pristupa distribuira pod uslovima licence Creative Commons Attribution License (CC BI). Upotreba, distribucija ili reprodukcija na drugim forumima je dozvoljena, pod uslovom originalni autor (i) i vlasnik (i) autorskih prava su navedeni i da je original citira se publikacija u ovom časopisu, u skladu sa prihvaćenom akademskom praksom. Nije dozvoljena nikakva upotreba, distribucija ili reprodukcija koja nije u skladu sa ovim uslovi.

MLADI RECENZENTI

MERCY SCHOOL INSTITUTE, STAROST: 15
Mi smo zabavni i dinamični lideri i volimo da se družimo sa našim prijateljima.

AUTORI

MICHAEL STEINWANDTER
Ja sam zemljišni ekolog i zoolog u laboratoriji AlpSoil, uglavnom radim sa stvorenjima kao što su kišne gliste, pauci i po mogućnosti milipede. Svoja istraživanja sprovodim u zemljištima na svim nadmorskim visinama, uključujući nizije, ali zaista volim da otkrivam život u zemljištu u planinskim šumama i pašnjacima. Ovo dolazi iz moje strasti za pešačenjem i planinarenjem, nešto sa čim se rodite kada odrastete u Dolomitima (Južni Tirol, Severna Italija). Osim što se bavim naukom, fascinira me sva priroda. Stoga sam i profesionalni planinarski vodič i ekolog. *michael.steinwandter@eurac.edu

JULIA SEEBER
Ja sam zemljišni ekolog u laboratoriji AlpSoil, zainteresovana  sam za razumevanje odnosa između zemljišnih životinja i njihovih staništa, i kojim procesima u zemljištu životinje doprinose. Volim da idem na izlete i istražujem staništa, ali takođe volim da radim eksperimente sa životinjama u laboratoriji, da ih gledam kako rade čudesno stvari kao što je razlaganje mrtvog biljnog materijala. Moje omiljene zemljišne životinje su kišne gliste jer bez njih ekosistem zemljišta bi bio mnogo manje efikasan. Moja ljubav prema planinskim sportovima, kao što su skijanje i planinarenje, lako se kombinuje sa ljubavlju prema nauci u planinama.

PREVODILAC

FILIP POPOVIĆ
Doktorand sam na Prirodno-matematičkom fakultetu, Institutu za biologiju i ekologiju Univerziteta u Kragujevcu, Srbija. Istražujem zemljišne beskičmenjake na Balkanskom poluostrvu, obraćajući posebnu pažnju na kišne gliste. Najviše me zanima taksonomija i biogeografija kišnih glista Balkana. Pored ljubavi prema prirodi, volim i sport, posebno košarku. Prirodno-matematički fakultet, Institut za biologiju i ekologiju, Univerzitet u Kragujevcu, Kragujevac, Srbija