Paaugstinātas ūdens temperatūras ietekme uz makrofītu daudzveidību un izplatību
Aktualizēts 27.06.2018 14:49
Makrofīti jeb augstākie ūdensaugi tāpat kā citi organisko vielu producenti ūdenstilpēs reaģē uz ūdens kvalitāti un tās izmaiņām. Ūdensaugus iedala četrās grupās: virsūdens augi (smaržīgā kalme (Acorus calamus), parastā niedre (Phragmites australis)), iegrimušie augi (Kanādas elodeja (Elodea canadensis), mieturu hidrilla (Hydrilla verticillata)), peldlapu augi (dzeltenā lēpe (Nuphar lutea), baltā ūdensroze (Nymphaea alba)) un brīvi peldošie augi (mazais ūdenszieds (Lemna minor), peldošais ezerrieksts (Trapa natans)). Makrofītiem ir ļoti liela bioloģiskā un ekoloģiskā nozīme ūdens ekosistēmās. Makrofiti būtiski ietekmē bioloģisko daudzveidību (kā producenti un kā ūdens organismu dzīvesvieta un patvērums) un ūdens caurspīdību ezeros un upēs. Ūdens fizikāli ķīmisko parametru izmaiņas ietekmē makrofītu augšanu, produktivitāti un izdzīvošanu. Makrofiti var būt pakļauti temperatūras svārstībām, ūdens sāļuma izmaiņām u.c. faktoru iedarbībai. Klimata izmaiņu ietekmes uz ūdens ekosistēmām pētījumos ir svarīgi saprast atsevišķu sugu jūtīgumu pret nelabvēlīgiem vides faktoriem, pielāgošanās reakciju pētījumi ļauj noteikt hidrobiontu eksistencei labvēlīgākos apstākļus, kā arī prognozēt barības ķēžu funkcionēšanas izmaiņas un tos ietekmējošos vides faktorus Latvijas ūdeņu ekosistēmās. Nelabvēlīgo vides faktoru iedarbība noved pie daudzu procesu izmaiņām šūnas līmenī, piemēram, izmaiņas antioksidantu sistēmu darbībā, fotosintēzes intensitātē. Tāpēc īpaši nozīmīga ir tolerances mehānismu izpēte augu adaptācijas procesos, kas nodrošina augu normālu attīstību mainīgos vides apstākļos.
Gaisa temperatūra ir klimata mainības indikators, kas raksturo globālās sasilšanas procesus. Pēc meteorologu prognozēm vidējā temperatūra pasaulē paaugstināsies par 1,4°C līdz 5,8°C nākamo 100 gadu laikā (Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), 2007). Turklāt daudzi reģioni piedzīvos neraksturīgas karstuma stresa epizodes (dažu dienu temperatūras paaugstināšanos līdz 35-40°C) gada laikā. Tas paaugstinās karstuma stresa izraisīto bojājumu intensitāti daudzām mērenā klimata zonas augu sugām. Pēc novērojumu staciju datu analīzes redzams, ka vidējās maksimālās gaisa temperatūras Latvijā vasaras mēnešos variē no 24˚C līdz 32˚C (pēc LVĢMC datiem). Turklāt augstākās gaisa temperatūras tika reģistrētas jūlijā. Var prognozēt, ka temperatūras paaugstināšanās būtiski ietekmēs ūdens augus, jo ūdens augu temperatūru diapazons ir daudz šaurāks nekā sauszemes augiem, kaut gan lielākā daļa makrofītu aug seklos ūdeņos (<1m dziļumā), kur sezonālo un diennakts temperatūru svārstības daudz lielākas. Augu atbilde ir atkarīga no temperatūras iedarbības stipruma un ilguma, kā arī no augu sugas iztrurības un spējas pārvarēt negatīvo iedarbību. Augu izplatība variē atkarībā no temperatūras diapazona, kur tie var augt. Piemēram, optimālā temperatūra Egeria densa Planch. augšanai ir 15-25°C diapazonā, Kanādas elodejai (E. canadensis) – 10- 25°C, mieturu hidrillai (H. verticillata) – 8- 36°C utt. Temperatūras paaugstinājums varētu būt labvēlīgs ūdens augiem ar augstu temperatūras izturības slieksni, kas raksturīgs invazīviem augiem, piemēram, Kanādas elodejai (E. canadensis), mieturu hidrillai (H. verticillata), vārpainai daudzlapei (Myriophyllum spicatum L.), u.c. Tādējādi globālā sasilšana var veicināt invazīvo makrofītu augšanu un izplatīšanos.
Kanādas elodeja (E. canadensis) ir daudzgadīgs, ūdenī iegrimis lakstaugs. Eiropā ieviesta XIX gs. un ļoti strauji izplatījusies visā kontinentā. Kanādas elodeja ir svešzemju suga, kas Latvijā pirmo reizi tika reģistrēta 1872. gadā Rīgā. Kopš tā laika Kanādas elodeja ātri izplatījās daudzās ūdenstilpēs visā Latvijas teritorijā. Saskaņā ar invazīvo augu sugu sarakstu (2016. gada atskaite par invazīvo svešzemju sugu monitoringa izstrādi) un LU Bioloģijas institūta pētījumiem (L. Grinberga & A. Priede) Kanādas elodeja uzskatāma par potenciāli invazīvo sugu, jo veido blīvas audzes, tādējādi izkonkurējot vietējās sugas un mazinot bioloģisko daudzveidību.
Paaugstinoties temperatūrai, paaugstinās izšķīdušā organiskā oglekļa koncentrācija ūdenī, kas ietekmē svešzemju un vietējo augu augšanu un produktivitāti. Kanādas elodeja bieži sastopama ar barības vielām bagātos eitrofos ūdeņos, kur tai raksturīgs lielāks augšanas ātrums. Kā arī mūsu pētījumi parāda, ka Kanādas elodejai ir ļoti labas pielāgošanās spējas paaugstinātas temperatūras apstākļos. Par to liecina fotosintēzes intensitātes paaugstināšanās (pēc Fv/Fm un pigmentu koncentrācijas analīzes) un antioksidantu sistēmu darbība arī ievērojami paaugstinās.
Paaugstinoties ūdens temperatūrai ir novērota arī veiksmīga brīvi peldošo makrofītu savairošanās (piemēram, mazais ūdenszieds Lemna minor).
Mazā ūdenszieda (Lemna minor L.) savairošanās paaugstinot temperatūru
Tādējādi, globālā sasilšana ietekmēs ūdens augu augšanu un daudzveidību. Kāda būs tā ietekme, atkarīgs no augu grupas, jo tieši no augu pielāgošanās spējām ir atkarīgs, kā tie reaģēs uz ūdens temperatūras, apgaismojuma, barības vielu un citu faktoru izmaiņām mainīgajos klimata apstākļos. Ņemot vērā, ka makrofīti ir viens no barības ķēžu posmiem, būtiskas izmaiņas skars visu ekosistēmu kopumā.
Pētījuma atbalsts: Valsts pētījumu programmas “Latvijas ekosistēmu vērtība un tās dinamika klimata ietekmē” – EVIDEnT projekts nr. 1. Jūras vides funkcionēšana un iespējamo izmaiņu novērtējums apakšprojekts nr. 1.4. Barības ķēžu funkcionēšana
M. Savicka, DU Dzīvības zinātņu un tehnoloģiju institūts, Molekulārās bioloģijas un ģenētikas laboratorija, 2018. gada jūnijs