Drzewa uciekają stojąc

Buki nie odpowiadają na temperaturę w czerwcu i lipcu, ale jak odkryliśmy – na temperaturę po 21 czerwca. Najdłuższy dzień w roku jest kosmiczną wskazówką dla populacji buków w każdym zakątku Europy. Dla mnie osobiście to jedno z najbardziej fascynujących odkryć.

Boi się pan?

Czego?

Katastrofy klimatycznej.

Na pewno. W ubiegłym roku przekroczyliśmy już ustalony w Paryżu limit 1,5ºC zwiększenia średnich globalnych temperatur. Z punktu widzenia tego, czym się zajmuję, czyli biologii lasu, widać wyraźnie, że system jest poddawany ogromnemu stresowi. Nie jestem odosobniony w swoich odczuciach, bo właściwie wszyscy specjaliści, których znam, są zaniepokojeni istniejącą sytuacją. Problem jest oczywiście bardzo trudny i złożony. Potrzebne jest ograniczenie pompowania gazów cieplarnianych w atmosferę. Jednocześnie paliwa kopalne są podstawą naszych gospodarek, a rozwijanie i wdrażanie alternatyw posuwa się, z punktu widzenia ochrony klimatu, zdecydowanie za wolno. Widać obawę, że zachodzące zmiany mogą doprowadzić do naprawdę ogromnych, katastrofalnych skutków.

Zasila pan grono zatroskanych o przyszłość.

Tak, choć najlepiej się czuję, rozmawiając o rzeczach, w których jestem ekspertem. Od lat na przykład macham czerwoną flagą, próbując zwrócić uwagę na problem reprodukcji drzew.

Jak to się ma do ocieplenia?

Wzrost temperatury powoduje zamieranie drzew na ogromną skalę. Przykładowo w ciągu ostatnich 30 lat w Europie potroiło się tempo zamierania lasów. Główną przyczyną takiego stanu rzeczy są zmiany klimatyczne i związane z tym susze. Stres zabija drzewa bezpośrednio lub osłabia je i naraża na ataki ze strony patogenów. I tu dochodzimy do tego, czym się naukowo zajmuję. Jeżeli bowiem drzewa zamierają, to potrzebne są nasiona, z których będą mogły wyrosnąć nowe. Dlatego właśnie tak istotna jest wiedza na temat tego, jak nasiona są produkowane, gdzie i w jakiej ilości. W tej chwili nasza wiedza na ten temat jest raczej skromna. Często mówię, że wiele wiemy o tym, jak drzewa rosną i jak umierają, a niewiele o tym, jak się rodzą.

Z czego to wynika?

Jako podstawową przyczynę wskazałbym logistyczne trudności w dokonywaniu pomiarów. Nawet gdybyśmy dysponowali nieskończonymi środkami finansowymi, które możemy przeznaczyć na badania, nie bylibyśmy w stanie pewnych rzeczy przyspieszyć. Jeśli przyszłaby pani do mnie z kartą kredytową, na której nie ma limitu i zaproponowała, że niezależnie od kosztów chce się dowiedzieć, w jaki sposób wyglądają na świecie przyrosty wszystkich gatunków drzew w każdym klimacie, to w ciągu roku otrzymałaby pani ode mnie odpowiedź. Wysłałbym po prostu w teren tysiące ludzi, którzy dokonaliby odpowiednich odwiertów i pomiarów. Gdyby natomiast chciała pani w identycznym terminie poznać szczegóły dotyczące reprodukcji drzew, to wyniki mógłbym dostarczyć dopiero za 15 lat. Niestety nie istnieje retrospektywna metoda pozwalająca, z pewnymi wyjątkami, na oszacowanie tego, jak produkcja nasion wyglądała kiedyś.

Wreszcie ktoś powiedział, że pieniądze nie są najważniejsze.

W tym przypadku aspekt finansowy nie jest głównym hamulcem. Po prostu rok po roku należy udać się do lasu i nasiona policzyć. Przez dużą międzyroczną zmienność w produkcji nasion potrzeba wiele lat danych, by oddzielić szum od informacji. Na każdy kolejny punkt danych, a konieczne jest, by zebrać ich jak najwięcej, musimy poczekać dwanaście miesięcy.

Nie frustruje pana takie czekanie?

Nie. Oczywiście wspaniale byłoby posiadać więcej danych, ale poszukujemy sposobów, żeby sobie z tą kwestią poradzić. Na przykład dwa lata temu opublikowaliśmy bardzo dużą bazę danych, w której zebraliśmy informacje o opadzie nasion prawie 800 gatunków roślin w różnych miejscach świata. Daje to szanse na badania porównawcze w dużej skali, które dostarczają wiele nowej wiedzy. Natomiast można powiedzieć, że frustruje mnie, choć to może złe słowo – raczej fascynuje, że reprodukcja drzew i roślin często kończy jako temat o mniejszej ważności niż inne procesy populacyjne, takie jak wzrost czy śmiertelność. Z jednej strony jasne jest, że wszystkie te trzy procesy są kluczowe dla dostosowania osobników oraz dynamiki populacji. Z drugiej, biolodzy często zakładają, że nasion jest dużo i nie ma potrzeby, by się nad tym zagadnieniem szczególnie pochylać. To stwierdzenie jest do tego stopnia prawdziwe, że często modele populacyjne zakładają, iż nasiona są dostępne zawsze, nawet pod nieobecność osobników dorosłych, które te nasiona mogłyby produkować. Wydaje się to wypadkową dwóch czynników.

Czyli?

Modele populacyjne rzeczywiście wskazują, iż na przyrosty populacji drzew największy wpływ ma śmiertelność, płodność natomiast mniejszy. Jednocześnie płodność bardzo trudno się mierzy, więc poniekąd wypadła z obiegu. Zmiany klimatu mają potencjał, żeby tę sytuację przetasować.

Nierozwiązana zostaje sprawa przekonania tych, którzy nie wierzą, że sytuacja robi się niezwykle poważna.

Jeszcze nad tym pracujemy. Są oczywiście ludzie, do których także się zaliczam, próbujący skierować strumień światła na to zagadnienie. Z prowadzonych przeze mnie badań wynika, że zmiany klimatyczne w ciągu ostatnich 40 lat przyczyniły się do zmniejszenia produkcji nasion u niektórych gatunków drzew. W przypadku populacji buka zwyczajnego w Anglii aż o 80%. Utrata tak dużej liczby nasion musi przełożyć się na spadki w przyrostach populacji, może nawet na ich zanikanie. Moim zdaniem nie możemy pozwolić sobie na zignorowanie takich odkryć.

Chodzi o to, by zapobiec przyszłemu obumieraniu lasów spowodowanemu brakiem nowych drzew?

Wolałbym nie spekulować. Trudno jest mówić o tym, co będzie, mając takie luki w wiedzy. Trzeba jednak zwrócić uwagę, że na przykład w Polsce większość lasów się sadzi, a jak to robić, jeżeli zaczyna brakować nasion? Jakiś czas temu uczestniczyłem w konferencji, podczas której większość panelistów wspominała, że z powodu braku dostępu do nasion nie może realizować projektów. Naukowcy zgodnie twierdzili, że jest to nowy problem.

Nie można nasion po prostu kupić?

Można, ale i one muszą najpierw spaść z drzew.

Schowajmy te, które spadną, a potem wykorzystajmy, kiedy zajdzie potrzeba.

Oczywiście przechowywanie jest jakimś rozwiązaniem, ponieważ nasiona pewnych gatunków można przetrzymywać, niektóre nawet dość długo. Zazwyczaj jednak jest to związane z czasowym spadkiem ich jakości. Poza tym w przypadku długoterminowego gromadzenia celem jest raczej zachowanie materiału genetycznego, a nie wysiew, bo proporcja nasion, które będą w stanie wykiełkować, spada wraz z wydłużaniem się okresu magazynowania.

Wybawieniem ludzkości miał być Globalny Bank Nasion na norweskim archipelagu Svalbard.

To jest właśnie przykład genetycznego magazynu. Zgromadzone w nim nasiona nie posłużą do wysiewów komercyjnych, jakich na przykład dokonują nasze Lasy Państwowe.

Nie mamy więc żadnego zaplecza?

Gdyby gatunek rośliny wyginął, można byłoby mieć nadzieję na wyratowanie, właśnie dzięki Globalnemu Bankowi Nasion. W takim przypadku mielibyśmy jednak do czynienia ze skalą konserwatorską. Natomiast ja myślę raczej o tym, żeby spróbować utrzymać liczebność populacji na obecnym poziomie, aby ochronić jej zdolność do samoodnowienia.

W rozmowie dotyczącej reprodukcji drzew nie sposób pominąć zagadnienia lat nasiennych.

Z pewnością, bo to moje ulubione zjawisko ekologiczne (śmiech). Tym terminem określa się ogromną, międzyroczną zmienność w produkcji nasion, zsynchronizowaną między osobnikami, a często populacjami, na dużych obszarach. Są lata, gdy drzewa nie produkują nasion wcale, i takie, gdy produkcja wielokrotnie przewyższa długoterminową średnią. Jest to strategia reprodukcyjna, która wiąże się z ogromnymi kosztami.

Jak to?

Gdy drzewa nie produkują nasion, to tracą szansę. Jeżeli w takim roku w lesie pojawi się jakieś zakłócenie, na przykład w wyniku burzy powstanie luka w drzewostanie, brak reprodukcji będzie oznaczał, że inne osobniki zainkasują wygraną. Dlatego muszą z pewnością istnieć procesy kompensujące tego rodzaju koszty.

Chodzi o jakieś konkretne rozwiązania?

Dzięki międzyrocznej zmienności w produkcji nasion drzewa, nie ruszając się z miejsca, uciekają od swoich konsumentów – po prostu ich głodząc. Weźmy przykład owadów, których cykl życiowy trwa rok. Otóż, kiedy w danej okolicy drzewa nie będę produkowały nasion przez dwa lata czy więcej, to populacja tych specjalistów pokarmowych wymrze niemal w całości. Natomiast kiedy spadnie dużo nasion, nieliczne owady, którym uda się przetrwać, nie będą w stanie przejeść powstałej nadwyżki i w ten sposób drzewa uchronią swoje nasiona.

Sprytne.

Ciekawym aspektem tego zjawiska jest fakt, że zmienność międzyroczna jest synchronizowana na bardzo dużych obszarach. To oznacza, że zachowanie buków – to czy produkują nasiona, czy nie oraz jak dużo – jest podobne w lasach pod Warszawą, Poznaniem czy Rzymem. Drzewa oddalone od siebie nawet o 1500 km robią to samo w danym roku.

Ależ synchronizacja.

Drzewa osiągają ten efekt dzięki wrażliwości na zmiany pogodowe. U wspomnianego już buka wskazówką, która prowadzi do dużej produkcji nasion, jest pogoda latem. Ogromna liczba kwiatów jest produkowana, gdy gorące lato nastąpi po zimnym. Buk wydaje się posiadać mechanizmy molekularne, dzięki którym zapisuje temperaturę w długim terminie.

Po co?

Celem numer jeden takiej wrażliwości jest osiągnięcie większej zmienności w produkcji nasion niż zmienność pogody. Konsekwencją jest synchronizacja produkcji nasion na dużych obszarach, ponieważ temperatura jest tak zsynchronizowana.

Bez żadnych ograniczeń?

Nie przypadkiem wspomniałem o odległości wynoszącej półtora tysiąca kilometrów. Na takim dystansie wahania temperatury są skorelowane, natomiast im dalej od siebie, tym korelacja jest słabsza.

Wygląda, jakby drzewa się umawiały.

Niedawno dokonaliśmy interesującego odkrycia, którym chciałbym się podzielić. Otóż, aby zsynchronizować kalendarze reprodukcji na ogromnych obszarach, drzewa muszą odpowiadać na wskazówkę pogodową dokładnie w tym samym czasie. To dlatego, że pogoda jest dobrze skorelowana w przestrzeni, ale mniej w czasie. Ciepły czerwiec w Poznaniu to ciepły czerwiec w Warszawie, ale nie oznacza to ciepłego sierpnia w żadnym z tych miejsc. Buki sczytują informacje o pogodzie, która decyduje o produkcji nasion zawsze w czerwcu i w lipcu, niezależnie od regionu Europy, co pozwala im na osiągnięcie spektakularnej synchronizacji, największej spośród wszystkich gatunków na kontynencie. Jest to zaskakujące, bo generalnie zjawiska fenologiczne zależą od lokalnego klimatu. Wewnątrz gatunków populacje rosnące w cieplejszych klimatach zazieleniają się czy kwitną szybciej. Mimo to buki sczytują wskazówkę pogodową zawsze w czerwcu i lipcu. W jaki sposób tego dokonują? To stanowiło sporą zagadkę.

Która, jak się domyślam, została już rozwiązana?

Tak.

Kiedy nastąpił przełom?

W trakcie lektury artykułu naukowców ze Szwajcarii, którzy opisywali wpływ temperatury na starzenie się liści w kontekście przesilenia letniego. Jak mówią: wszystko jest oczywiste, kiedy już to odkryjesz. Przesilenie letnie zdarza się 21 czerwca i jest to najdłuższy dzień w roku na całej półkuli północnej. Buki nie odpowiadają więc na temperaturę w czerwcu i lipcu, ale jak odkryliśmy – na temperaturę po 21 czerwca. Najdłuższy dzień w roku jest kosmiczną wskazówką dla populacji buków w każdym zakątku Europy. Dla mnie osobiście to jedno z najbardziej fascynujących odkryć. Ten czerwiec i lipiec był przed naszymi nosami od dziesiątek lat, wydawałoby się, że połączenie tego z przesileniem letnim powinno nastąpić już dawno.

Ale dopiero panu się udało połączyć wszystkie kropki.

Całemu naszemu zespołowi. To był naprawdę fajny piątek (śmiech). Do dziś przechowuję małą kartkę papieru, na której rozrysowaliśmy spodziewany wykres, zanim przeanalizowaliśmy dane. Pasowało jeden do jednego.

Nauka nie istniałaby bez takich decydujących momentów.

Z pewnością, ale nie można zapomnieć, że one nie biorą się znikąd. Trzeba wiele czytać, najlepiej wychodząc poza swoją specjalizację. Artykuł szwajcarskich naukowców dotyczył per se starzenia się liści, a to nie jest mój bezpośredni obszar badawczy. Oczywiście liczba ukazujących się publikacji z dziedziny ekologii lasu jest tak wielka, że niemożliwa do przeczytania, niemniej warto starać się być na bieżąco. Także po to, aby przyglądać się metodom stosowanym przez innych. Wydaje mi się, że najciekawsze odkrycia, których dokonaliśmy w Centrum Biologii Lasu, wynikały właśnie z tego, że próbowaliśmy stawiać nasze pytania za pomocą narzędzi wykorzystywanych w odmiennych dyscyplinach.

Chodziło o wyjście z badawczej rutyny?

Nie tylko. Także o inspirację. Interesuje nas, co się stanie w momencie, kiedy zrobimy jakąś rzecz zupełnie inaczej. Może okaże się, że właśnie wtedy dowiemy się czegoś ciekawego o badanym zjawisku.

Nie wszyscy lubią opuszczać swoją strefę komfortu.

Z pewnością nie jest to łatwe. Każdorazowo, kiedy trzeba się uczyć nowej metody, należy dokładnie się dowiedzieć, jak aplikować ją w różnych systemach. Sam proces wdrażania to już całkiem inna historia. Zdarza się, że wszystko świetnie się udaje, ale czasem po prostu nic nie wychodzi. Wtedy są to miesiące „łez” i nerwów. W takich chwilach ostatnio żartujemy, że zamiast uprawiać naukę, pójdziemy remontować Stary Rynek w Poznaniu.

Albo odpocząć, na przykład w lesie. À propos lasu, wchodzi pan jeszcze do niego jak zwykły człowiek, czy tylko jako naukowiec?

Uważam, że jak zwykły człowiek, ale moja żona pewnie nie zgodziłaby się z taką tezą (śmiech). Chociaż, jak się dobrze zastanowię, to może przyznam jej rację. Jest na przykład taki program monitoringu produkcji nasion, do którego uruchomiono aplikację internetową. Trzeba m.in. zrobić zdjęcie drzewu, policzyć nasiona, a potem wpisać do systemu różne parametry, więc chodzę po lesie z telefonem i liczę…