Nornik bury i nornik zwyczajny – przedstawiciele rzędu gryzoni – zamieszkują odmienne siedliska. Nornik bury (Microtus agrestis) żyje w miejscach wilgotnych, porośniętych gęstą roślinnością, takich jak leśne polany, brzegi strumieni i mokradła. Z kolei nornik zwyczajny (Microtus arvalis) preferuje siedliska suche: duże pola uprawne, nieużytki czy wydmy. Odmienne nisze ekologicznenisza ekologicznanisze ekologiczne zajmowane przez te gatunki sprawiły, że inaczej reagowały one na zmiany klimatu na Ziemi, w tym ostatnie zlodowacenie. Skąd to wiemy? Dzięki filogeografii – nauce zajmującej się badaniem historii genetycznej gatunków, co pozwala zrozumieć, jakie czynniki wpłynęły na obecne rozmieszczenie populacji.

R1H4m1Lcl0vOk

Na zdjęciu przedstawiony jest mały gryzoń. Ma szarobrunatne futro i ogon pokryty pierścieniowatymi łuskami. Zwierzę jest średniej wielkości.

RZ8E5GqU2fH9e

Na zdjęciu przedstawiony jest mały gryzoń o krępej, walcowatej budowie ciała. Ma krótką sierść na grzbiecie i jest barwy szarej lub żółtawoszarej. Nornik siedzi w polu i pożywia się liściem.

Podczas zlodowacenia klimat się zmieniał: obficie padał śnieg, a temperatury były ekstremalnie niskie. Skutkowało to zamarzaniem wody w morzach i otwieraniem przejść lądowych do wysp i innych kontynentów (powstał np. pas lądu Beringia, łączący dzisiejszą Syberię z Alaską i północą Kanadą).

Na Polskę od północy nasuwał się lądolód skandynawski. Nie był to proces ciągły – na zmianę, w odstępach kilku tysięcy lat, następowało jego rozmarzanie i zamarzanie. Nie był to też okres o jednolitej temperaturze – maksimum ostatniego zlodowacenia (ang. last glacial maximum, LGM – najniższe temperatury i największy zasięg lądolodu) wystąpiło między 23 tys. a 19 tys. lat temu. Tam, gdzie lądolód nie dotarł lub gdzie nie objął całości lądu (np. wystawały z niego górskie szczyty), warunki sprzyjały przetrwaniu żywych organizmów. Na obrzeżach lodowca środowisko przypominało arktyczną tundrę i możliwe tam było życie wielu gatunków roślin i zwierząt. Początkowo zasięg lądolodu określano na podstawie skamielin i pyłków roślin, obecnie pomocna jest także genetyka. Warstwa lodu miała od 3 do 4 km grubości, a poziom mórz obniżył się o 120 m, umożliwiając gatunkom przesuwanie się na obszary przyjazne życiu, tzw. refugiarefugiumrefugia.

W Europie badacze zidentyfikowali najpierw tzw. refugiarefugiumrefugia południowe – obszary schronienia gatunków przed zlodowaceniem położone na trzech półwyspach: Bałkańskim, Apenińskim i Pirenejskim. Znaleziono tam skamieniałości świadczące o obecności wielu gatunków roślin i zwierząt, w tym niedźwiedzia brunatnego i mamuta. Jednak badania gatunków filogenetycznychfilogenetykafilogenetycznych (ewolucyjnych), czyli reprezentujących ewolucyjnie odrębną linię rozwojową, wskazały na istnienie także innych refugiów, tzw. północnych: na przykład dla wiewiórki była to Skandynawia, dla jelenia – Wielka Brytania, dla dębu – Ardeny w Belgii. Inne refugia to Nizina Panońska (Węgierska), Azja Mniejsza i Step Pontyjsko‑Kaspijski.

Gatunkom, które przetrwały zlodowacenie w refugiach, nie zawsze udawało się powrócić do dawniej zajmowanych siedlisk. Na przeszkodzie stawały np. łańcuchy górskie, o czym świadczy historia ewolucyjna konika polnego. Owad ten przetrwał zlodowacenie we wszystkich trzech refugiach południowych, ale powrót przez Pireneje i Alpy był dla niego niemożliwy. Dlatego potomkowie konika polnego w Europie wywodzą się wyłącznie z linii bałkańskiej – tu góry były łatwiejsze do przebycia. Podobny wzorzec rozprzestrzeniania się zaobserwowano w przypadku traszki grzebieniastej, buka zwyczajnego i olszy czarnej.

Refugium karpackie na Nizinie Panońskiej na Węgrzech jest otoczone górami, które powstrzymały napływ lądolodu. Odkryto tu ślady przetrwania takich gatunków jak sosna (Pinus sp.) i buk (Fagus sp.), a ze zwierząt: jeż (Erinaceus sp.), dzik (Sus scrofa), sarna (Capreolus sp.) czy łoś (Alces alces). Gatunki te są znane też z refugiów południowych. Nornik zwyczajny (Microtus arvalis) przetrwał zarówno w refugiach południowych, jak i północnych, m.in. karpackim, a mniej odporny nornik bury (Microtus agrestis) – jedynie w refugiach południowych. Gdy lądolód się wycofał, oba gatunki ponownie zaczęły podbijać Europę. Najpierw zajęły siedliska podobne do wcześniej zajmowanych, potem zaś konkurencja sprawiła, że przystosowały się do nowych, różnych warunków środowiskowych.

Na podstawie badań rdzeni lodowych, wywierconych z lądolodów (wielkich czap lodu narastających na skalnym podłożu), można dość dokładnie określić temperaturę na Ziemi w ciągu ostatnich 800 tys. lat. Takie badania są prowadzone na Antarktydzie i Grenlandii.

Rdzenie lodowe mają różną długość (a raczej głębokość), nawet do ponad 3 km, i średnicę ok. 20 cm. Są cięte na kawałki metrowej długości i poddawane analizie chemicznej – bada się m.in. skład izotopowyizotopyskład izotopowy wody z kolejnych fragmentów rdzenia. Cząsteczki wody z ciężkimi izotopami wodoru lub tlenu skraplają się (i zamarzają) szybciej niż cząsteczki lekkie. Względna koncentracjawzględna koncentracjaWzględna koncentracja obu rodzajów wody wskazuje temperaturę kondensacji (skraplania).

W lodzie oprócz wody znajdują się maleńkie pęcherzyki powietrza, pyły, izotopy radioaktywne i cząstki organiczne. Badając je, można np. poznać historię zmian temperatury i składu gazów atmosferycznych, a tym samym zmian klimatu na obu półkulach wywołanych zmieniającym się nasłonecznieniem Ziemi (do 800 tys. lat wstecz na Antarktydzie i 130 tys. na Grenlandii).

R1ZWCIfZqxMqQ

Wykres przedstawia zawartość dwutlenku węgla w pęcherzykach powietrza z rdzeni lodowych w poszczególnych latach. Stężenie przedstawione zostało w jednostkach pe pe em. 800000 lat temu w okresie zlodowacenia stężenie dwutlenku węgla wynosiło od 190 do 230 pe pe em. Natomiast w okresie interglacjału, czyli ocieplenia klimatu wynosiło od 230 do 260. Najwyższe stężenie dwutlenku węgla w pęcherzykach powietrza z rdzeni lodowych wynosiło w okresie między 700000 a 600000 lat temu. Stężenie dwutlenku węgla miało wartość od 170 do 230 w okresie zlodowacenia. Natomiast w okresie ocieplenia klimatu wyniosło 235. 400000 lat temu stężenie dwutlenku węgla w okresie zlodowacenia wynosiła od 190 do 230. Natomiast w okresie ocieplenie klimatu czyli Interglacjału, wynosiła od 230 do 280.

Istnieje wiele czynników wpływających na ochłodzenie klimatu i zlodowacenia, ale nie ma jednej teorii, która wyjaśniałaby wszystkie zmiany. Najczęściej zlodowacenia tłumaczy się różnicą nasłonecznienia, związaną z cyklami Milankovicia. Są to zmiany parametrów orbity ziemskiej, które zachodzą w różnych odstępach czasu.

Słownik