Łukasz Kajtoch
Mieszaniec dzięciołów białoszyjego i dużego – dorosła samica. Fot. Łukasz Kajtoch
Ptaki są najczęściej widywanymi zwierzętami, których obecności można doświadczać prawie wszędzie. Jednocześnie są wdzięcznymi obiektami badań naukowych, zarówno z powodu ich wyglądu, głosów, jak i roli jaką pełnią w środowisku. Znanych jest ponad 10 tys. gatunków, ale liczba ta ciągle się zmienia – odkrywane są nowe, a niektóre wymierają. Najwięcej zamieszania robią badania naukowe, w efekcie których znane gatunki są dzielone na kolejne (znacznie rzadziej odrębne gatunki są łączone). Laikom może się to wydawać dzieleniem pióra na czworo. A jednak jest to ważne nie tylko z powodów teoretycznych (poszerzanie wiedzy), ale również praktycznych (np. w ochronie przyrody). Sytuację dodatkowo komplikuje fakt, że ptaki nie bardzo trzymają się ustalonych schematów taksonomicznych i wbrew definicjom około jedna piąta z nich ma za nic ustalone granice gatunkowe. Nie jest to „przypadłość” specyficzna tylko dla ptaków, ale w tej grupie jest stosunkowo dobrze widoczna. Istnienie mieszańców międzygatunkowych – bo to o nich mowa – zwanych też hybrydami lub bastardami, zostało dobrze udokumentowane naukowo.
Dzięcioły są jedną z grup ptaków, w której wiele gatunków może krzyżować się z innymi. Ptaki te są ludziom dobrze znane z uwagi na ich charakterystyczny wygląd, a przede wszystkim zachowanie i związane z tym dźwięki (np. wydawane podczas kucia i werblowania). Powiązanie dzięciołów z drzewami (drewnem) czyni te ptaki szczególnie istotnymi w ekosystemach leśnych na całym świecie. Dzięcioły pełnią trzy ważne funkcje: tworzą dziuple w drzewach, wykorzystywane przez wiele innych organizmów (ptaki, nietoperze, bezkręgowce); ograniczają populacje owadów żerujących w drewnie (w tym tych potocznie uważanych za szkodniki); rozprzestrzeniają grzyby i mikroorganizmy (przez co przyczyniają się do rozkładu drewna i obiegu pierwiastków w przyrodzie). U 19% gatunków dzięciołów udokumentowano istnienie mieszańców międzygatunkowych, a kolejne gatunki są podejrzewane o krzyżowanie międzygatunkowe. Wśród hybrydyzujących dzięciołów większość krzyżuje się okazjonalnie, ale są i takie, które robią to regularnie i w pewnych rejonach występowania tworzą strefy lub populacje mieszańcowe.
Mieszaniec dzięciołów białoszyjego i dużego – dorosły samiec. Fot. Łukasz Kajtoch
Mieszańce zostały dotychczas dobrze przebadane głównie w Ameryce Północnej, np. intensywnie analizowano wygląd, zachowanie, ekologię i genetykę tzw. oskomików z rodzaju Sphyrapicus, które znane są z wypijania soków z drzew (ang. supsuckers). Badania czterech gatunków tego rodzaju zdolnych do krzyżowania stały się wręcz modelowe w wyjaśnianiu mechanizmów hybrydyzacji.
Krzyżowanie międzygatunkowe występuje m.in. wśród grupy blisko spokrewnionych dzięciołów pstrych z rodzaju Dendrocopos. Wśród nich gatunkiem najczęściej krzyżującym się z innymi jest najszerzej rozpowszechniony dzięcioł duży, najpospolitszy dzięcioł w Eurazji, w tym w Polsce. Dzięcioł ten w niektórych częściach zasięgu współwystępuje z krewniakami takimi jak środkowoazjatyckie dzięcioły białoskrzydłe i pakistańskie czy borealny dzięcioł białogrzbiety. W grupie tej znajduje się także dzięcioł białoszyi (potocznie nazywany syryjskim), z którym także krzyżuje się dzięcioł duży. O ile do XIX wieku oba te gatunki miały generalnie odrębne zasięgi, to w XX wieku sytuacja ta zaczęła się zmieniać. Dzięcioł białoszyi pierwotnie występował na Bliskim Wschodzie, ale opanował Bałkany oraz Europę Środkową i Wschodnią. Jego ekspansja była może mniej spektakularna niż wszędobylskiej sierpówki, ale niosła ze sobą pewne ciekawe konsekwencje. Dzięcioł białoszyi wywodzi się z lasostepu i unika lasów, dlatego zaczął wypierać pokrewnego dzięcioła dużego z zadrzewień miejskich i wiejskich. Doszło do swoistego „zawieszenia broni”: dzięcioł duży pozostał liczny w lasach, a białoszyi zaczął dominować na obszarach zamieszkałych przez człowieka. Już w trakcie ekspansji pojawiły się rzadkie doniesienia o obserwacjach par mieszanych tych dwóch gatunków, jednak przez dziesięciolecia wydawało się, że zjawisko to jest marginalne i nie ma znaczenia. Tymczasem sytuacja zaczęła się zmieniać. Aktualnie dzięcioł białoszyi wydaje się być w regresie, przynajmniej w niektórych populacjach na skraju zasięgu, m.in. w Polsce. Krajowe trendy jego populacji są niepewne, ponieważ gatunek ten nie jest monitorowany w ramach Państwowego Monitoringu Środowiska – Monitoringu Ptaków Polski nadzorowanego przez Główny Inspektorat Ochrony Środowiska. Z kolei dzięcioł duży, dla którego mamy dobre dane monitoringowe, silnie zwiększa liczebność i wkracza do miast. Jednym z efektów tych zmian są coraz częściej obserwowane pary międzygatunkowe oraz mieszańce. Takie ptaki są widywane szczególnie na peryferiach zasięgu dzięcioła białoszyjego, od Austrii, przez Morawy, po Polskę. Zjawisko to mogłoby być tylko ciekawostką przyrodniczą, ale stwarza też możliwości badawcze i nastręcza problemów konserwatorskich.
Z perspektywy naukowej ciekawe i istotne jest zrozumienie mechanizmów tworzenia się par mieszanych oraz to, dlaczego w ogóle powstają. Czy determinują to jakieś cechy środowiskowe (np. dostępność preferowanych zadrzewień)? Czy przyczyną jest lokalizacja geograficzna (bliskość skraju zasięgu), co wiąże się z niskim zagęszczeniem populacji dzięcioła białoszyjego (trudność w doborze partnera)? A może wpływają na to jakieś czynniki behawioralne związane ze współwystępowaniem dzięcioła dużego (konkurent, ale także alternatywny partner do rozrodu)? Jaka jest skala zjawiska hybrydyzacji wśród dzięciołów? Niejasne są konsekwencje krzyżowania dla przeżywalności i sukcesu reprodukcyjnego mieszańców, chociaż wstępne dane wskazują, że hybrydy są zarówno żywotne, jak i płodne. Poza tymi aspektami poznawczymi krzyżowanie się tych dwóch gatunków dzięciołów może mieć poważne konsekwencje dla ochrony rzadkiego dzięcioła białoszyjego. Oba dzięcioły, jak większość ptaków krajowych, są chronione, ale dzięcioł białoszyi dodatkowo ujęty jest w tzw. Dyrektywie Ptasiej UE. Oznacza to, że podlega specjalnej ochronie. Dla wybranych populacji utworzono ostoje w europejskiej sieci Natura 2000. Niestety większość populacji tego gatunku zasiedla miasta i wsie poza tymi ostojami. W praktyce oznacza to, że ochrona takich stanowisk jest iluzoryczna, ponieważ wymaga zachowania starych drzew w parkach, sadach, na cmentarzach czy w alejach. A stare drzewa w miastach i wsiach nie mają łatwo. Być może to zbieg okoliczności, że regres populacji dzięcioła białoszyjego w Polsce zbiegł się w czasie z tzw. Lex Szyszko z 2017 r., kiedy to pod piłami padło bardzo wiele drzew na terenach miejskich i wiejskich.
Poza zmianami siedliskowymi postępujące krzyżowanie się tych gatunków może stanowić problem dla ochrony dzięcioła białoszyjego. Wpływa to na strukturę populacji i może potęgować zanik „czystych” osobników. Kłopot w tym, że polskie prawodawstwo nie dostrzega mieszańców – hybrydy nie są uwzględniane w ochronie gatunkowej. Niemniej jednak mieszańce powstające na drodze naturalnych procesów również powinny być chronione.
Odpowiedzi na ww. pytania wymagają dedykowanych badań naukowych. Paradoksalnie, patrząc na zasięg dzięcioła białoszyjego, jego bliskowschodnie i bałkańskie populacje nie cieszą się uwagą wśród naukowców, przez co wiedza o biologii tego gatunku w pierwotnym zasięgu jest szczątkowa. Sytuację ratuje tylko nauka obywatelska i dobrze udokumentowane rozmieszczenie populacji, co było możliwe dzięki portalom przyrodniczym (np. eBird, iNaturalist). Doniesienia na temat hybryd zapoczątkował austriacki profesor Hans Winkler, a następnie tematem zajmował się Węgier Gerard Gorman, znany propagator wiedzy o tej grupie ptaków.
Mieszaniec dzięciołów białoszyjego i dużego – dorosła samica. Fot. Łukasz Kajtoch
Badania nad dzięciołem białoszyim w Polsce realizowane są w dwóch ośrodkach naukowych. Dwudziestoletnią tradycję mają prace kierowane przez dr. Jerzego Michalczuka z Uniwersytetu Rzeszowskiego, który bada ten gatunek w Polsce południowo-wschodniej, czyli w krajowym bastionie dzięcioła białoszyjego. Dzięki tym badaniom znamy ekologię, biologię rozrodu i demografię populacji wiejskich, a także opracowana została metodyka inwentaryzacji tego gatunku.
Dzięcioł białoszyi jest także obiektem badań w Krakowie w Instytucie Systematyki i Ewolucji Zwierząt PAN (ISEZ PAN). Badania dr. Tomasza Figarskiego i moje uzupełniły wiedzę o ekologii i etologii dzięcioła białoszyjego, ale tym razem w populacjach miejskich (mazowieckich i małopolskich). Przy okazji tych badań odnotowaliśmy sporo stwierdzeń mieszańców, szczególnie w populacji krakowskiej, co stało się przyczynkiem do badań terenowych oraz pierwszych prac molekularnych. Prace te wykazały, że po różnicach w upierzeniu (fenotypie) jako mieszańce można zidentyfikować około 5% osobników. Zaskoczeniem jednak były wstępne wyniki badań genetycznych, które wskazywały, że aż 20% ptaków stanowią hybrydy. Aż tak duży udział mieszańców był niespodziewany, ale szybko okazało się, że skala hybrydyzacji może być jeszcze większa (intensywniejsza). Zainteresowanie ptakolubów (ornitologów amatorów) hybrydami dzięciołów zaowocowało licznymi doniesieniami z dokumentacją zdjęciową udostępnianą w portalach (np. ornitho.pl).
Wszystko powyższe stało się podstawą grantu Narodowego Centrum Nauki Preludium BIS pt. „Hybrydyzacja z pospolitym krewniakiem – zagrożenie czy szansa dla chronionego gatunku ptaka?” (UMO-2022/47/O/NZ9/02044), realizowanego od 2023 r. przez doktoranta (Antoni Bakai) w ISEZ PAN w Krakowie.
Głównym celem projektu jest wykorzystanie informacji o strukturze populacji sympatrycznych dzięciołów białoszyich i dużych do oceny wpływu kojarzenia i krzyżowania międzygatunkowego na zachowanie populacji dzięcioła białoszyjego jako gatunku o szczególnym znaczeniu w UE. Projekt zakłada weryfikację kilku hipotez, koncentrując się na przewidywaniu, że zakres międzygatunkowego parowania i hybrydyzacji jest wynikiem obecnego rozmieszczenia gatunków rodzicielskich i ograniczeń środowiskowych, takich jak dostępność odpowiednich siedlisk i preferencji gatunków do różnych typów krajobrazu. Planowane jest zbadanie zasięgu kojarzenia międzygatunkowego i występowania mieszańców w różnych skalach: europejskiej (w całym zasięgu sympatrycznym dzięcioła białoszyjego z dzięciołem dużym w Europie), regionalnej (badanie wzdłuż gradientu miejsko-wiejskiego w Europie Środkowej) i lokalnej (szczegóły dotyczące ekologii, udziału mieszańców i sukcesu reprodukcyjnego w populacji małopolskiej).
Zagadnienia te zostaną zbadane na podstawie badań terenowych, w tym zebranych na zasadach „nauki obywatelskiej”, dzięki porozumieniu z Ogólnopolskim Towarzystwem Ochrony Ptaków oraz Hungarian Woodpecker Working Group (organizacje partnerskie Birdlife); dotychczas w tę akcję zaangażowanych było około 50 osób z Polski, Czech, Słowacji i Węgier. W ramach projektu współpraca realizowana jest z kilkoma ośrodkami naukowymi w Europie (m.in. Uniwersytet Południowoczeski, gdzie prowadzone są badania nad etologią międzygatunkową dzięciołów). Ponadto dla wybranych populacji zbadany zostanie udział mieszańców i krzyżówek wstecznych metodami molekularnymi przy współpracy z Muzeum Historii Naturalnej w Paryżu, specjalizującym się w badaniach filogenetycznych i filogeograficznych. Poza tym w trakcie pierwszego roku realizacji projektu pojawiły się dodatkowe zagadnienia (np. obecność hybryd w lasach, hybrydyzacja jako stymulator plastyczności siedliskowej dzięcioła dużego i jego ekspansji do miast), które stały się celem pracy magisterskiej.
Zasięgi dzięciołów: białoszyjego (kolor niebieski), dużego (czerwony) i obu gatunków (fioletowy). Daty – lata pierwszych stwierdzeń podczas ekspansji dzięcioła białoszyjego.
Poza aspektem badawczym projekt ten powinien pozwolić na opracowanie nowej strategii właściwej ochrony dzięcioła białoszyjego i jego mieszańców (monitoring trendów demograficznych, wyznaczenie obszarów chroniących istotne populacje, zaproponowanie praktycznych zasad ochrony populacji i zarządzania siedliskiem).
Projekt realizowany jest dopiero od ponad roku i na wymierne efekty trzeba będzie jeszcze poczekać. Niemniej w oparciu o prowadzoną akcją obywatelską przygotowano już propozycję metodyki monitoringu dzięcioła białoszyjego i mieszańców wraz z wnioskiem o wdrożenie monitoringu, który będzie wysłany do Ministerstwa Klimatu i Środowiska oraz Generalnego Inspektoratu Ochrony Środowiska. Zgłoszono także jedną propozycję nowej ostoi ptaków (dla m.in. dzięcioła białoszyjego) w Małopolsce, a kolejna jest w opracowaniu. W ramach wstępnych prac nad projektem dokonano rewizji literatury dotyczącej badań nad dzięciołami białoszyimi i dużymi (praca w druku), a także meta-analizy biogeografii i ewolucji hybrydyzacji wśród dzięciołów (w recenzji). Dostępne już dane terenowe potwierdzają istnienie intensywnego obszaru hybrydyzacji rozciągającego się przez Polskę południową z centrum występowania zjawiska w Krakowie i okolicach (gdzie aktualnie łatwiej napotkać mieszańca niż czystego dzięcioła białoszyjego). Hybrydy jednak znaleziono także w zwartym zasięgu dzięcioła białoszyjego w Kotlinie Panońskiej i na Bałkanach, gdzie udokumentowano inną formę mieszańców (różniącą się wyglądem). Sugeruje to istnienie różnych wariantów, których wygląd prawdopodobnie zależny jest od udziału genomów gatunków rodzicielskich. Co ciekawe, dowody na obecność mieszańców (zdjęcia) odnaleziono także w literaturze ukraińskiej i rosyjskiej, co sugeruje znacznie szerszą geograficzną skalę tego zjawiska. Także analiza zdjęć wskazuje różnice w upierzeniu dzięciołów dużych współwystępujących z białoszyimi. Może to sugerować jeszcze intensywniejszy przepływ genów między tymi gatunkami, co wymaga dalszych badań.
Przy okazji poszukiwania źródeł porównawczych materiałów do badań genetycznych z „czystych” populacji, nawiązano współpracę z kolejnymi ośrodkami naukowymi w Europie oraz w Azji, co powinno stanowić podstawę do przyszłych badań filogeografii dzięcioła białoszyjego – zagadnienia kluczowego dla zrozumienia historii ekspansji i hybrydyzacji.
Innym „produktem ubocznym” rozpoczętych prac badawczych jest współpraca nawiązana z Czeską Akademią Nauk odnośnie do wykorzystania analizowanych dzięciołów w badaniach nad polaryzacją genomów między hybrydyzującymi gatunkami.
Jesteśmy świadkami niezwykle ciekawego zjawiska: na naszych oczach populacje dzięciołów muszą sobie radzić ze zmianami środowiskowymi, w tym wywoływanymi przez człowieka, a jednym ze sposobów jest być może krzyżowanie międzygatunkowe. Czy to człowiek i jego działania zmieniające otoczenie, wpłynęły na wzrost zjawiska hybrydyzacji, czy też jest to proces zupełnie naturalny? Czy możemy dalej ignorować istnienie hybryd, pomijając je w prawie ochrony przyrody? Aktualnie realizowany grant ma więc szansę „ewoluować” w kolejne projekty i być może pozwoli odpowiedzieć na niektóre z tych pytań.
Badania prowadzone są w ramach projektu finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki w ramach programu Preludium BIS „Hybrydyzacja z pospolitym krewniakiem – zagrożenie czy szansa dla chronionego gatunku ptaka?” (UMO-2022/47/O/NZ9/02044) realizowanego w Instytucie Systematyki i Ewolucji Zwierząt PAN w Krakowie.
Popularnonaukowe streszczenie projektu na stronie NCN.
Dr hab. Łukasz Kajtoch, profesor w Instytucie Systematyki i Ewolucji Zwierząt PAN w Krakowie. Biolog zajmujący się ekologią i ewolucją ptaków oraz owadów, a także praktyczną ochroną przyrody.
