Najnowsze badania genetyczne pokazują, że cietrzewie zamieszkujące oba te regiony nie tworzą jednej, jednorodnej populacji. Analiza materiału genetycznego wykazała wyraźny podział na dwie grupy – sudecką i karpacką. Jednocześnie badania wskazują na stosunkowo silne powiązania pomiędzy populacjami cietrzewia w Karkonoszach i Górach Izerskich.

Od piór i odchodów do informacji o genach

Badania przeprowadzili naukowcy z Muzeum i Instytutu Zoologii Polskiej Akademii Nauk, Karkonoskiego Parku Narodowego, Tatrzańskiego Parku Narodowego, Instytutu Genetyki Roślin PAN oraz Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie. Materiał do badań zbierano w latach 2009–2019. Wykorzystano wyłącznie metody nieinwazyjne – analizowano pióra oraz odchody cietrzewi. Łącznie zebrano 579 próbek z czterech obszarów: Gór Izerskich, Karkonoszy, Tatr oraz Kotliny Orawsko-Nowotarskiej. Po przeprowadzeniu analiz genetycznych i wyeliminowaniu próbek, które nie dawały wystarczająco wiarygodnych wyników, naukowcy zidentyfikowali 122 różne osobniki. Do określenia ich pokrewieństwa i struktury genetycznej wykorzystano dziewięć markerów mikrosatelitarnych. Dzięki nim można było sprawdzić m.in. poziom różnorodności genetycznej poszczególnych populacji oraz stopień wymiany genów pomiędzy nimi.

Dwie główne grupy genetyczne

Najważniejszy wynik badań jest jednoznaczny: cietrzewie z Sudetów i Karpat są wyraźnie zróżnicowane genetycznie. Wszystkie zastosowane metody analizy struktury genetycznej wskazywały na podobny wniosek. Osobniki z Gór Izerskich i Karkonoszy tworzyły wspólną grupę, natomiast ptaki z Tatr i Kotliny Orawsko-Nowotarskiej należały do odrębnej grupy karpackiej. Co istotne, różnice pomiędzy Sudetami i Karpatami były zdecydowanie większe niż różnice pomiędzy populacjami znajdującymi się w obrębie każdego z tych regionów. Oznacza to, że Karkonosze i Góry Izerskie są pod względem genetycznym znacznie bardziej podobne do siebie niż do populacji cietrzewia z Karpat.

Karkonosze i Góry Izerskie – wspólny genetyczny system?

Niski poziom zróżnicowania genetycznego pomiędzy Górami Izerskimi a Karkonoszami może świadczyć o stosunkowo niedawnej lub nadal istniejącej wymianie genów pomiędzy tymi obszarami. To ważna informacja z punktu widzenia ochrony gatunku. Populacja cietrzewia nie powinna być postrzegana wyłącznie jako zbiór niewielkich, całkowicie odizolowanych grup. Jeżeli pomiędzy poszczególnymi obszarami możliwe jest przemieszczanie się ptaków i wymiana genów, zwiększa to szanse na zachowanie różnorodności genetycznej. Jednocześnie autorzy zwracają uwagę, że populacja z Gór Izerskich charakteryzowała się najniższą różnorodnością genetyczną spośród badanych populacji. Mała liczebność tej grupy może w przyszłości zwiększać ryzyko utraty części zmienności genetycznej.

Tatry – szczególnie ważny zasób genetyczny

Najwyższą różnorodność genetyczną stwierdzono w populacji tatrzańskiej. W Tatrach odnotowano najwyższą wartość tzw. bogactwa allelicznego – 5,08 – a także najwyższą heterozygotyczność obserwowaną, wynoszącą 0,66. W tej populacji stwierdzono również najwięcej unikalnych wariantów genetycznych.

Może to wskazywać, że populacja tatrzańska stanowi ważny rezerwuar różnorodności genetycznej cietrzewia w Polsce. Część osobników z Tatr wykazywała ponadto profile genetyczne różniące się od dominującego wzorca. Naukowcy wskazują, że może to być związane z kontaktem z populacjami występującymi po słowackiej stronie granicy. To jednak na razie hipoteza. Aby ją zweryfikować, potrzebne są badania obejmujące również odpowiednie populacje słowackie.

Co oddziela Sudety od Karpat?

Dlaczego pomiędzy cietrzewiami z Sudetów i Karpat występują tak wyraźne różnice genetyczne? Autorzy wskazują kilka możliwych przyczyn. Jedną z nich może być fragmentacja siedlisk i ograniczenie możliwości przemieszczania się ptaków pomiędzy oboma pasmami górskimi. Szczególną uwagę zwrócono na obszary nizin i terenów silnie przekształconych przez człowieka, znajdujących się pomiędzy Sudetami a Karpatami. Jednym z elementów tego krajobrazu jest Brama Morawska. W przeszłości poszczególne populacje mogły funkcjonować jako sieć połączonych ze sobą grup. Cietrzewie są zdolne do przemieszczania się na kilka, a w przypadku samic nawet kilkadziesiąt kilometrów, jeśli pomiędzy odpowiednimi siedliskami zachowana jest możliwość migracji. Rozwój rolnictwa, przemysłu, infrastruktury i urbanizacji mógł jednak doprowadzić do przerwania takiej sieci połączeń. Autorzy podkreślają przy tym, że obecne badania nie pozwalają jednoznacznie wskazać mechanizmu odpowiedzialnego za obserwowane zróżnicowanie. Do jego wyjaśnienia potrzebne będą dodatkowe analizy.

Czy Sudety i Karpaty mają wspólną historię?

Wyniki mogą być również śladem znacznie starszych procesów. Wcześniejsze badania mitochondrialnego DNA wskazywały, że cietrzewie z Gór Izerskich i Karkonoszy należą do szeroko rozpowszechnionej północnej linii ewolucyjnej, tzw. „northern tetrix”. Obejmuje ona również populacje północnej i wschodniej Europy oraz Karpat. Możliwe więc, że dzisiejsze różnice genetyczne pomiędzy Sudetami a Karpatami są rezultatem zarówno dawnych procesów historycznych, jak i współczesnej izolacji niewielkich populacji. Naukowcy zaznaczają jednak, że na podstawie obecnych danych nie można jeszcze dokładnie odtworzyć historii ewolucyjnej polskich populacji cietrzewia.

Różnorodność genetyczna mimo dramatycznego spadku liczebności

Historia cietrzewia w Polsce jest przykładem bardzo silnego spadku liczebności dzikiej populacji. Jeszcze w latach 70. i 80. XX wieku liczebność krajowej populacji szacowano na kilkanaście tysięcy ptaków. W kolejnych dekadach liczba ta gwałtownie malała. Obecnie cietrzew należy w Polsce do gatunków skrajnie rzadkich i zagrożonych, a jego występowanie ogranicza się do niewielu obszarów. Mimo tego badane populacje zachowują stosunkowo znaczną różnorodność genetyczną. Jest ona jednak nierównomiernie rozłożona. Szczególne znaczenie mają Tatry, natomiast populacja z Gór Izerskich wyróżnia się niższym poziomem zmienności genetycznej. Co ważne, wewnątrz poszczególnych badanych populacji nie stwierdzono istotnych oznak inbredu. Oznacza to, że pomimo fragmentacji i niewielkiej liczebności populacji nie wykazano obecnie silnego wzrostu homozygotyczności charakterystycznego dla chowu wsobnego.

Dlaczego łączność siedlisk jest tak ważna?

Wyniki badań pokazują, że sama obecność odpowiedniego siedliska może nie wystarczyć do długoterminowego zachowania populacji cietrzewia. Równie istotne jest zachowanie funkcjonalnej łączności pomiędzy odpowiednimi obszarami. W przypadku Sudetów szczególne znaczenie może mieć możliwość wymiany osobników pomiędzy Górami Izerskimi i Karkonoszami. Niski poziom zróżnicowania genetycznego pomiędzy tymi populacjami wskazuje, że są one ze sobą powiązane. Z punktu widzenia ochrony gatunku oznacza to potrzebę patrzenia na jego siedliska nie tylko jako na pojedyncze enklawy, lecz także jako na element większego systemu.

Sudety i Karpaty – dwie jednostki ochrony

Autorzy pracy wskazują, że zaobserwowane różnice genetyczne przemawiają za traktowaniem populacji sudeckiej i karpackiej jako dwóch odrębnych jednostek zarządzania (Management Units). Nie oznacza to jednak, że populacje te należy traktować jako całkowicie niezależne od szerszego kontekstu. Przeciwnie – wyniki podkreślają znaczenie zachowania połączeń pomiędzy lokalnymi populacjami w obrębie poszczególnych regionów. W przypadku Sudetów szczególnie istotne są więc relacje pomiędzy Górami Izerskimi i Karkonoszami. W Karpatach natomiast ważną rolę mogą odgrywać połączenia pomiędzy Tatrami, Kotliną Orawsko-Nowotarską i populacjami po słowackiej stronie granicy.

Cietrzew potrzebuje nie tylko miejsca do życia

Najnowsze badania genetyczne dostarczają kolejnego argumentu za kompleksową ochroną cietrzewia. O zachowaniu tego gatunku decydują nie tylko liczebność poszczególnych populacji i dostępność odpowiednich siedlisk. Równie ważna jest możliwość przemieszczania się ptaków pomiędzy nimi oraz zachowanie różnorodności genetycznej. Badania pokazują, że Sudety i Karpaty zachowały odrębne dziedzictwo genetyczne, a jednocześnie w obrębie tych regionów nadal widoczne są ślady powiązań między poszczególnymi populacjami.

Dla ochrony cietrzewia oznacza to jedno: warto chronić nie tylko same miejsca jego występowania, ale również krajobraz, który pozwala tym niewielkim populacjom pozostawać ze sobą w kontakcie.

To właśnie zachowanie takiej sieci połączeń może mieć znaczenie dla przetrwania gatunku w długiej perspektywie.

Link do artykułu opublikowanego w czasopiśmie naukowym GENES: 

https://www.mdpi.com/2073-4425/17/9/1038