Głęboko pod lustrzaną powierzchnią chorwackich jezior, w przestrzeni, gdzie ludzkie oko rzadko zagląda, toczy się niewidoczna walka, która kształtuje życie licznych organizmów i utrzymuje równowagę całych ekosystemów. Najnowsze odkrycia mikrobiologów otwierają nowy rozdział w zrozumieniu bakterii, które, choć mikroskopijnie małe, mają ogromny wpływ na obieg składników odżywczych i odporność systemów jeziornych na zmiany klimatu.

Nieoczekiwana rola bakterii w ekologii jezior

Do tej pory uważano, że bakterie żyjące w jeziorach słodkowodnych rozkładają złożone cukry, takie jak polisacharydy, w sposób korzystny dla szerszej społeczności – poprzez rozkład poza komórką uwalniają składniki odżywcze, które następnie mogą być wykorzystywane przez inne mikroorganizmy. Jednak nowe badania krajowych i międzynarodowych naukowców ujawniają, że niektóre bakterie zachowują się skrajnie egoistycznie: zatrzymują cenne składniki odżywcze dla siebie, wewnątrz swoich komórek, ograniczając dostępność dla innych organizmów.

To odkrycie zmienia dotychczasowy obraz życia mikrobiologicznego w jeziorach i rodzi liczne pytania o to, jak ta „egoistyczna” strategia wpływa na stabilność sieci troficznych, zwłaszcza w warunkach coraz bardziej wyraźnych wahań klimatycznych.

Badania na chorwackich jeziorach – Kozjak i Crniševo

Badania przeprowadzono na dwóch bardzo różnych jeziorach: zimnym i oligotroficznym jeziorze Kozjak, położonym w sercu Parku Narodowego Jezior Plitwickich, oraz jeziorze Crniševo, które znajduje się w południowych regionach i jest znane z cieplejszych temperatur i większej ilości glonów. Ta różnorodność pozwoliła naukowcom porównać, jak mikroorganizmy funkcjonują w kontrastujących warunkach.

W ciągu kilku sezonów – wiosną i latem 2022 r. oraz zimą 2023 r. – pobierano próbki wody, a w laboratorium bakterie były wystawiane na działanie różnych rodzajów fluorescencyjnie znakowanych polisacharydów. Analiza wykazała, że niektóre rodzaje bakterii celowo rozpoznają i wewnętrznie przetwarzają określone cukry, co potwierdza ich selektywność i „egoizm”.

Sezonowe wariacje i wyzwania klimatyczne

W jeziorze Kozjak egoistyczna degradacja była najbardziej wyraźna zimą, kiedy zasoby były skąpe, natomiast w Crniševo aktywność ta osiągnęła szczyt latem, kiedy składniki odżywcze były obfite z powodu zakwitów glonów. Takie zachowanie zaobserwowano dotychczas wyłącznie w ekosystemach oceanicznych, dlatego jego odkrycie w środowiskach słodkowodnych wywołało duże zaskoczenie w środowiskach naukowych.

Zmiany te nie byłyby tak ważne, gdyby bakterie nie stanowiły podstawy łańcuchów ekologicznych – ich sposób wykorzystywania składników odżywczych może bezpośrednio wpływać na dostępność pokarmu dla fitoplanktonu, zooplanktonu, aż po ryby i ptaki, które od nich zależą. Wszystko to dodatkowo komplikują zmiany klimatu, które zmieniają temperaturę wody, długość pór roku i ilość dostępnych składników odżywczych.

Selektywna degradacja i mikrobiologiczna wybredność

Jednym z kluczowych odkryć badań było to, że bakterie nie reagują jednakowo na wszystkie rodzaje polisacharydów. Na przykład pullulan – cukier syntetyzowany przez niektóre grzyby – został zidentyfikowany jako najczęstszy cel egoistycznej degradacji. Taka specyficzność wskazuje na wysoki poziom adaptacji społeczności bakteryjnych do warunków środowiskowych i potencjalną zmianę dynamiki łańcuchów pokarmowych w przypadku zmiany warunków ekologicznych.

Biorąc pod uwagę, że jeziora takie jak Kozjak zimą zamarzają, dochodzi do swego rodzaju „resetu” ekosystemu, jednak cieplejsze zimy i krótsze okresy zamarzania mogą w przyszłości zakłócić tę naturalną odnowę. Zmiana takich sezonowych wzorców może mieć długoterminowe konsekwencje dla równowagi społeczności mikrobiologicznych i obiegu substancji takich jak węgiel i azot.

Położenie i wartość lokalizacji

Jezioro Kozjak, perła Jezior Plitwickich, jest nie tylko perłą turystyczną, ale także naturalnym laboratorium do badania zmian klimatu. Jego położenie w obrębie światowego dziedzictwa UNESCO stanowi dodatkowy kontekst dla znaczenia takich badań. Z drugiej strony, jezioro Crniševo, choć mniej znane szerokiej publiczności, oferuje wyjątkową wartość jako reprezentant śródziemnomorskich systemów słodkowodnych.

Położenie obu jezior w różnych strefach klimatycznych pozwoliło naukowcom zrozumieć, jak mikroorganizmy reagują na zmieniające się warunki – od mroźnej zimy Kozjaka po gorące lata Crniševa. Właśnie ta kontrastowa natura dostarczyła cennych informacji na temat zdolności adaptacyjnych i zachowania bakterii.

Przyszłość badań – co dalej?

Zespół badawczy planuje obecnie rozszerzyć badania na nowe jeziora i poszerzyć analizę genetyczną w celu odkrycia konkretnych genów i enzymów odpowiedzialnych za egoistyczne zachowanie bakterii. Zadają sobie pytanie, jak rozpowszechnione są takie strategie i jaką rolę odgrywają w globalnym cyklu węglowym – pytanie, które ma bezpośredni związek z polityką ochrony środowiska i zrównoważonym rozwojem.

Wszystkie te odkrycia podkreślają potrzebę dalszego badania mikroskopijnego świata, który żyje pod powierzchnią naszych jezior. Ponieważ w czasach, gdy coraz więcej mówi się o redukcji emisji i zielonej polityce, często zapominamy, że odpowiedzi mogą tkwić właśnie w najmniejszych organizmach – bakteriach, które cicho, ale nieustannie zarządzają życiowymi procesami w przyrodzie.