facebook twitter instagram issuu linkedin google+ research gate youtube ustv

Nauka na wyciągnięcie ręki

Obszar nauk humanistycznych
Obszar nauk społecznych
Obszar nauk ścisłych
Obszar nauk przyrodniczych
Obszar nauk technicznych
Obszar sztuki

Badania nad niepylakiem apollo i amerykańską stonką kukurydzianą

Kierownik projektu: dr hab. Mirosław Nakonieczny z Katedry Fizjologii Zwierząt i Ekotoksykologii
 
 
Prace badawcze, prowadzone przez biologów z Uniwersytetu Śląskiego, dotyczą zarówno ochrony zagrożonych gatunków jak i tępienia szkodników. Dzięki badaniom turyści odwiedzający Pieniński Park Narodowy mają szansę zobaczyć motyla niepylaka apollo, a rolnicy w całej Polsce mogą liczyć na pomoc naukowców w kwestii zwalczania amerykańskiej stonki kukurydzianej.

Projekt związany z restytucją niepylaka apollo, motyla występującego w Pienińskim Parku Narodowym, rozpoczął się w 1990 roku. Kilka lat później wysunięto koncepcję, że temu zagrożonemu gatunkowi szkodzą w Pieninach metale zawarte w roślinie żywicielskiej. Program jest kontynuowany, a owady są wciąż monitorowane. Pieniński Park Narodowy nadal utrzymuje półnaturalną hodowlę niepylaka, która jest zabezpieczeniem dla występujących w naturze osobników. Projekt finansowany był dwukrotnie ze środków ministerialnych.

zdjecie– Pierwszy projekt był ściśle związany z metalami ciężkimi, a w ramach drugiego próbowaliśmy powiązać stan populacji niepylaka i stan zdrowia jego gąsienic z rośliną żywicielską ― opowiada dr hab. Mirosław Nakonieczny z Katedry Fizjologii Zwierząt i Ekotoksykologii na Wydziale Biologii i Ochrony Środowiska Uniwersytetu Śląskiego. ― W jego wyniku napisaliśmy pracę przeglądową, dotyczącą ochrony niepylaka apollo. To gatunek występujący w całej Europie i w Azji, również na Syberii, aż po rzekę Lenę. Cechą specyficzną tego gatunku jest jego występowanie w wysokich partiach gór. Obecnie w Europie wiele masywów górskich zamieszkują przedstawiciele odrębnych podgatunków niepylaka, ponieważ owady te nie przelatują z jednego pasma górskiego do drugiego, a zatem nie krzyżują się i bardzo szybko postępuje proces różnicowania się tego gatunku. Kilkaset lat temu gatunek ten występował w całej Polsce na nizinach, obecnie na takich terenach żyje tylko w Finlandii i Szwecji.

W 1990 roku w Pienińskim Parku Narodowym doliczono się ok. 20 ostatnich osobników niepylaka. Chcąc zachować gatunek przy życiu, zebrano poczwarki i starano się uzyskać jak najwięcej motyli, a następnie jaj, poprzez krzyżowanie ich w warunkach hodowli półnaturalnej.

– Samice są bardzo niechętne do lotów, przynajmniej w pierwszym okresie, zaraz po wyjściu z poczwarki ― mówi dr hab. Nakonieczny. ― Ale już wtedy owad jest fizjologicznie gotowy do zapłodnienia. Brano więc z hodowli samiczkę, sadzano na kwiatku, czekano na zalotników, a później zabierano samiczkę do hodowli.
Dzięki pracy naukowców, populacja niepylaka wzrosła aż 20-krotnie. W wymieraniu gatunku „pomogli” kolekcjonerzy, mimo że niepylak podlega takiej samej ochronie prawnej, jak np. żubr. Przez zoologów uważany jest za symbol ochrony bezkręgowców, tak samo jak żubr jest symbolem ochrony kręgowców. Niepylak został wpisany na światową listę ochrony, tzw. Konwencji Waszyngtońskiej CITES, która zabrania połowu, zabijania i preparowania, ale także handlu i przewozu przez granicę. 
 
– Każdy owad, którego chcielibyśmy wywieźć za granicę, nawet martwy, musi mieć zezwolenie z Brukseli ― mówi badacz ― Na przykład podczas prowadzenia wspólnych badań ze Słowakami trzeba było czekać kilka miesięcy, aby otrzymać zezwolenie na przewóz owadów w odległości 5 kilometrów w linii prostej.
Badania naukowe dowiodły, że roślina żywicielska kumuluje bardzo dużo różnych metali, głównie kadmu. Wydawać by się mogło, że w wysokich partiach pienińskich Trzech Koron jest czysto, jednak również w tamtych rejonach znaleziono ślady tego metalu. Rozchodnik, którym żywią się niepylaki, zawierał 10 razy więcej kadmu niż inne rośliny, które rosły na tych terenach. Dr hab. Nakonieczny tłumaczy, skąd takie zanieczyszczenie:
– Przy niesprzyjających warunkach pogodowych, w Sromowcach, gdzie Dunajec wpływa do wąwozu, jest tak duży smog jak w wielkim mieście. Wszystko przez to, że miejscowi spalają odpadki i śmieci. Kadm tymczasem jest używany do produkcji plastiku. Nasze metody były na tyle czułe, że udało się to wyłapać. Nie jest to oczywiście główny powód tego, że gatunek wymierał, ale był to przysłowiowy „gwóźdź do trumny”.

W okresie między programami ministerialnymi naukowcy pracowali dzięki funduszom z projektu rektorskiego. Dzięki niemu ukazała się ciekawa praca.
– Skoro rozchodnik kumuluje tyle metalu i jest go tak mało jako rośliny żywicielskiej, to zadaliśmy sobie pytanie, czy niepylak będzie chciał jeść coś innego? ― wspomina dr hab. Nakonieczny. ― Zaczęliśmy więc podkarmiać niepylaki, proponowaliśmy im różne rośliny, również z tej samej grupy, ale nasz motyl okazał się bardzo wybrednym monofagiem i dobrze rozwijał się tylko na pienińskim rozchodniku.

zdjecie

W drugim projekcie szukano związków toksycznych w niepylaku, tych samych, które produkuje roślina. Zauważono, że gąsienica zjada roślinkę tylko w 10, 15%, po czym szuka następnej.
– Wiele roślin broni się w ten sposób, że w wyniku zgryzania produkuje w odpowiedzi związki toksyczne albo podwyższa poziom istniejących lub wytwarza całkiem nowe ― mówi dr hab. Nakonieczny. ― Nasze metody badawcze nie pozwoliły jednak odpowiedzieć jednoznacznie na pytanie, w jakich ilościach produkuje je rozchodnik podczas jego zjadania. Nasza uczelnia i nasi chemicy nie mieli jeszcze aż takiego doświadczenia, aby odpowiednio przygotować próbkę roślinną i wyekstrahować z niej interesujące nas związki.

W tej chwili w Pieninach, przy zamku w Czorsztynie, widnieje specjalna tablica informacyjna w miejscu, w którym można zobaczyć niepylaka. Większość z nich żyje jednak w bardziej niedostępnych częściach Pienin, gdzie nie ma szlaków turystycznych.
– Wciąż rozpowszechniony jest nielegalny handel niepylakami, w Europie większość populacji wymarło. Chroni się go nie tylko ze względu na rzadkość, ale też na piękno. Jego lot jest powolny, majestatyczny, a sam niepylak jest duży, ozdobiony czerwonymi plamami. Właśnie powolny lot zaszkodził mu - stosunkowo łatwo go złapać ― mówi dr hab. Nakonieczny. - Dlatego wprowadzono niepylaka na listę CITES, aby ukrócić handel. Kłusowników powinny odstraszać również bardzo wysokie kary pieniężne.

Obecnie w Katedrze Fizjologii Zwierząt i Ekotoksykologii na Wydziale Biologii i Ochrony Środowiska realizowany jest również projekt dotyczący badań amerykańskiej zachodniej stonki kukurydzianej. Amerykanie szacują, że roczne straty związane z życiem tego szkodnika wynoszą ok. miliarda dolarów rocznie. Odkryto, że ten gatunek stonki został przywleczony do Europy na początku lat 90. Pierwsze osobniki znaleziono przy lotnisku w Belgradzie. Należy pamiętać, że był to okres intensywnej pomocy oraz dużych dostaw wojskowych i żywieniowych ze Stanów Zjednoczonych do Europy podczas wojny, toczącej się w krajach byłej Jugosławii.
– Istnieje prawdopodobieństwo, że transporty szły poza kontrolą fitosanitarną lub była ona maksymalnie skrócona. W ten sposób owad dostał się do Europy i obecnie trwa jego triumfalny „marsz” przez kontynent ― mówi dr hab. Mirosław Nakonieczny.
Stonka nie dotarła jeszcze do Hiszpanii, Portugalii, Wielkiej Brytanii i do krajów skandynawskich. Zaatakowała już niemal połowę terytorium Polski.
– Naukowcy śmieją się, że propaganda wreszcie stała się faktem: Amerykanie w końcu zrzucili stonkę na Europę, chociaż nieświadomie i w dodatku z dobrymi zamiarami ― dodaje biolog.

zdjecie

Badany owad jest dużo bardziej perfidny od znanej w Polsce stonki ziemniaczanej, która zjada tylko liście, a ziemniaki zostawia nienaruszone. Grozi to tylko tym, że ziemniaki są mniejsze, ponieważ bez liści roślina nie może wydajnie fotosyntetyzować. Larwy stonki kukurydzianej żyją na korzeniach i są niewidoczne.
– Dorosły osobnik szczególnie lubi zżerać znamiona słupków kukurydzy, a następnie wchodzi głębiej do kolby i zjada rozwijające się ziarna kukurydzy. To lubi najbardziej, bo jest to pożywienie miękkie, delikatne i zawiera dużo białka, którego owad potrzebuje, by produkować jaja ― opowiada badacz z Wydziału Biologii i Ochrony Środowiska. ― Gdy kolba wyrasta, nie nadaje się do zbioru, jest nieforemna i często zakażona grzybami. Nie nadaje się nawet na paszę dla zwierząt ze względu na toksyny zawarte w grzybach.
O niszczycielskiej sile stonki na przełomie wieków przekonali się Węgrzy, których pola zostały zaatakowane i zniszczone. Z biegiem czasu owady uodporniły się na pestycydy. Rozwiązaniem tego problemu mogą być rośliny genetycznie zmodyfikowane. Naukowcy wyodrębnili gen z bakterii, która normalnie żyje w glebie i na roślinach. Bakterie te produkują toksynę, której gen udało się wprowadzić bezpośrednio do rośliny. Oczywiście zarówno bakteria, jak i jej gen, są całkowicie bezpieczne dla człowieka, nie odnotowano żadnego negatywnego ich działania na kręgowce.
– Wspólnie z Instytutem Ochrony Roślin, zarówno w Sośnicowicach pod Gliwicami, jak i w Rzeszowie, zajmujemy się badaniem aktywności enzymów trawiennych stonki kukurydzianej i ich działania pod wpływem różnych inhibitorów ― mówi dr hab. Nakonieczny. ― Chcemy zbadać to, w jaki sposób różne inhibitory wpływają na owada. Skupiliśmy się na osobnikach dorosłych. Amerykanie badają głównie hodowane w laboratoriach larwy - my owady zbieramy w polu. Z nich preparujemy środkową część układu pokarmowego, a następnie analizujemy aktywność enzymów i inhibitorów. Jest to praca żmudna i dla cierpliwych, dorosła stonka nie ma nawet 1 cm długości.

Nie ma wątpliwości, że prace prowadzone w Katedrze Fizjologii Zwierząt i Ekotoksykologii na Wydziale Biologii i Ochrony Środowiska mają olbrzymie znaczenie zarówno dla nauki, jak i dla rolnictwa.
– Tymi badaniami chcemy dołączyć do zespołów, które zajmują się gatunkami gospodarczo ważnymi. Chcemy pokazać, że na naszej uczelni można zrobić coś, co ma bezpośredni wpływ na rozwój gospodarki. Wyniki badań mogą wykorzystać biotechnolodzy i znaleźć ich pragmatyczne zastosowanie w rolnictwie ― przekonuje dr hab. Nakonieczny.

Więcej: "Wszystko o stonce"...

 

Skróty

Biuletyn Informacji Publicznej
Copyright © 2001-2018
Uniwersytet Śląski w Katowicach
Wszelkie prawa zastrzeżone.