My, ludzie, mamy tendencję do zakładania, że rządzimy Ziemią. Z naszymi zaawansowanymi narzędziami, językiem, umiejętnościami rozwiązywania problemów i umiejętnościami społecznymi, a także z naszym statusem drapieżnika na szczycie, lubimy myśleć o sobie jako o dominującej formie życia na planecie.
Ale czy jesteśmy?
Są organizmy, które są znacznie liczniejsze, pokrywają większą część powierzchni Ziemi i stanowią większą część jej żywej biomasy niż my. Z pewnością mamy duży wpływ na większość zakątków globu i na jego innych mieszkańców.
Ale czy są inne żywe istoty, które po cichu mają większy, bardziej znaczący wpływ? Kto lub co tak naprawdę rządzi?
Jeśli dominacja na świecie to gra liczbowa, niewiele z nich może się równać z maleńkimi sześcionożnymi, krewetkopodobnymi springtailami, czyli Collembola. W zakresie długości od 0,25 do 10 mm na metr kwadratowy gleby przypada zwykle około 10 000 osobników, a w niektórych miejscach nawet 200 000 na metr kwadratowy. 6 000 znanych gatunków tych bezskrzydłych stawonogów można znaleźć we wszystkich rodzajach siedlisk na całym świecie, od plaż i klifów po Antarktydę i najwyższe łańcuchy górskie na Ziemi.
„Na asfalcie możesz potrzebować zejść kilka centymetrów w dół, ale gdziekolwiek pójdziesz na powierzchni ziemi, postawiłbym pieniądze, że są tam springtails tuż pod twoimi stopami” – mówi dr Peter Shaw, zoolog z Uniwersytetu Roehampton w Wielkiej Brytanii i brytyjski rejestrator Collembola.
Mrówki kontrolują każdy milimetr powierzchni Ziemi
Springtails są tak nazwane, ponieważ te, które żyją na powierzchniach, mają organ sprężynujący zwany furca na spodniej stronie brzucha. Migotanie tego organu pozwala im skakać do 10 cm, aby uciec przed drapieżnikami. Pomimo tej samej nazwy, żyjące w glebie sprężynki nie mają furkacji. Cechą charakterystyczną tej grupy jest to, że wszystkie mają rurkę na odwłoku, której używają do zasysania wody i z której może być wydzielana lepka substancja pomagająca im w przyleganiu do powierzchni.
Wraz z grzybami, sprężykowce przyspieszają recykling martwych roślin w składniki odżywcze nadające się do ponownego wykorzystania. Ich znaczenie w tym procesie różni się znacznie w zależności od siedlisk i obecności lub nie innych rozkładaczy, takich jak dżdżownice. Ale niektóre szacunki sugerują, że są one odpowiedzialne za do 20% rozkładu upadku miotu w niektórych miejscach.
Springtails kiedyś opisane jako najbardziej obfite owady na Ziemi. Jednak analiza DNA przeprowadzona około 15 lat temu wykazała, że są one w rzeczywistości krewnymi owadów.
Mrówki radzą sobie całkiem dobrze w grze liczbowej, z szacunkami ich globalnej populacji wahającymi się od 10 000 bilionów do kwadryliona (miliona bilionów). Podczas gdy liczenie mrówek jest trudne i te szacunki mogą być obarczone kilkoma dobrymi zerami, można bezpiecznie powiedzieć, że mrówki są najliczniejszymi owadami na świecie.
Mimo przewagi liczebnej springtaili, mają one o wiele większe i bardziej zróżnicowane możliwości wpływania na środowiska, w których żyją.
„Mrówki kontrolują każdy milimetr powierzchni Ziemi, gdziekolwiek żyją, czyli w większości miejsc” – mówi Mark Moffett, entomolog z Instytutu Smithsonian w Waszyngtonie, USA, który w 2011 roku opublikował książkę Adventures Among Ants. „Te terytoria są w zasadzie mikrozarządzane przez mrówki, zmieniając lub usuwając rzeczy nawet na poziomie mikrobiologicznym na ich korzyść.”
Biomasa roślin na lądzie została oszacowana na około 1,000 razy więcej niż zwierząt
Mrówki sprawują kontrolę w szerokim zakresie pomysłowych sposobów, od przenoszenia większej ilości ziemi niż dżdżownice, oczyszczania ich martwych w celu ograniczenia rozprzestrzeniania się chorób i prowadzenia wojny. Mrówki tnące liście hodują grzyby jako źródło pożywienia i używają bakteryjnego pestycydu spokrewnionego z penicyliną, aby poprawić produktywność swoich gospodarstw, podczas gdy mrówki pasterskie trzymają stada mszyc, aby mogły je wydoić dla cukrowej substancji zwanej spadzią.
Z około 14 000 znanych gatunków mrówek, najbardziej dominujące, agresywne są te, które są tak dobrze przystosowane, że są w stanie swobodnie poruszać się po świecie, tworząc gigantyczne kolonie składające się z miliardów osobników, co pozwala im podejmować i pokonywać znacznie większych wrogów.
Chrząszcze są najbardziej dominującą, bogatą w gatunki grupą organizmów
Jeden z takich gatunków, mrówka argentyńska, rozprzestrzenił się ze swoich południowoamerykańskich korzeni na każdy kontynent z wyjątkiem Antarktydy. Mogą one rosnąć szczególnie szybko, ponieważ królowe tolerują płodne księżniczki działające jako dodatkowi hodowcy. Rozmieszczają brutalną siłę liczb, bezwzględność i zaawansowane strategie wojenne, aby pokonać rywali, inne gatunki zwierząt i rodzime rośliny, i ustanowiły superkolonie, które rozciągają się do 6000 km wzdłuż linii brzegowych Morza Śródziemnego, Kalifornii w USA i zachodniej Japonii.
Ale wtedy być może kilka dużych rzeczy może zdominować wiele małych rzeczy w mniej oczywisty, ale bardziej fundamentalny sposób.
Pomijając bakterie, biomasa roślin na lądzie została oszacowana na około 1000 razy więcej niż zwierząt. I choć inne formy życia mogą być liczniejsze indywidualnie, bardziej oczywiste lub bardziej zróżnicowane, ogromna większość nie mogłaby istnieć bez tlenu, którego rośliny dostarczają w procesie fotosyntezy.
Ogoniaste, czyli rośliny kwitnące, stanowią około 90% wszystkich gatunków roślin. Pokrywają one znaczną część powierzchni Ziemi, odpowiadają za znacznie więcej biomasy niż zwierzęta lądowe i stanowią strukturalne płótno dla większości lądowych ekosystemów.
„Sposób, w jaki pustynia jest zbudowana inaczej niż tropikalny las deszczowy lub lokalny park, wynika ze sposobu, w jaki rośliny kwitnące dzielą te szczególne przestrzenie”, mówi Sandy Knapp, kierownik działu roślin w Muzeum Historii Naturalnej w Londynie, Wielka Brytania. „Zapewniają one miejsca dla owadów, a także przestrzeń, w której inne rzeczy ewoluują i zmieniają się.”
Następnie, być może dominacja na świecie jest bardziej kwestią różnorodności i specjalizacji.
Naukowcy do tej pory nazwali około 400 000 gatunków chrząszczy, co oznacza, że stanowią one od jednego na pięć do jednego na trzy wszystkich rodzajów opisanych form życia, w zależności od tego, którym z różnych danych liczbowych dotyczących całkowitej liczby gatunków uwierzysz. Odniosły one sukces dzięki ewolucji w celu podjęcia bardzo specyficznych ról, takich jak zapylanie poszczególnych drzew lub odżywianie się łajnem określonych zwierząt.
Wolbachia są niezwykle rozpowszechnione i przebiegłe
„Chrząszcze są najbardziej dominującą, bogatą w gatunki grupą organizmów w ekosystemach lądowych”, mówi Max Barclay, kierownik kolekcji chrząszczy w Muzeum Historii Naturalnej w Londynie. „Podzieliły świat na bardzo małe kawałki, aby wyspecjalizować się w swoich różnych zadaniach, udaje im się współistnieć bez konkurowania ze sobą.”
Nie tylko ich zdolności adaptacyjne i różnorodność sprawiają, że chrząszcze znajdują się na krótkiej liście. Mają one również kluczowe role w większości ekosystemów, uwalniając składniki odżywcze, które są następnie dostępne dla innych form życia, rozkładając drewno i obornik, na przykład. Jeśli owady – z których 40% gatunków to chrząszcze – nie byłyby w pobliżu, na przykład, większość roślin nie zostałaby zapylona, a więc nie byłaby w stanie generować tlenu.
Siewki są szczególnie dobrym przykładem znaczenia, a niektórzy powiedzieliby, że dominacji, chrząszczy.
Z ustami na końcach długich pysków, mogą wiercić dziury w roślinach, do których składają jaja poprzez specjalny ovipositor, czyli rurkę do składania jaj. To chroni ich larwy i daje im oddzielne źródło pożywienia od dorosłych, więc nie są w konkurencji. Są one ściśle związane z określonymi roślinami, co sprawia, że odgrywają szczególnie ważną rolę w ekosystemach. Z około 60.000 gatunków w wielu rodzinach, są one również bardzo zróżnicowane i wyspecjalizowane, nawet dla rodziny chrząszczy.
Tak daleko tak człowiek-centryczne. Gdyby żył dzisiaj i czytał ten artykuł, amerykański naukowiec i autor popularnonaukowy Stephen Jay Gould prawdopodobnie zaprotestowałby, że jak dotąd przegapiliśmy formę życia, która okazała się jeszcze bardziej zdolna do adaptacji, niezniszczalna i zadziwiająco różnorodna.
Żyjemy, pisał Gould, w Wieku Bakterii.
Wolbachia stanowią szczególnie dobry przykład dominacji bakterii, która odbywa się poniżej radarów. Niezwykle rozpowszechnione i przebiegłe, żyją w komórkach około dwóch trzecich owadów i innych stawonogów, takich jak pająki i roztocza. Mogą przenosić się między gatunkami.
Jednakże ich główną metodą przenoszenia są jaja samic-gospodarzy.
Nic nie konkuruje z nimi pod względem ich dominacji
A swoją dominację wywierają poprzez zakłócanie reprodukcji prawie każdego zwierzęcia, które zarażają, powodując u niektórych gatunków zmianę płci, zabijając samce i zmieniając ich spermę. W ten sposób wpływają na przetrwanie i ewolucję tysięcy innych gatunków.
Zwykle pasożytnicze, ich niezwykły zakres sposobów manipulowania gospodarzami, zwykle w celu faworyzowania samic w stosunku do samców, doprowadził niektórych naukowców do nazwania ich „Pluskwami Heroda”, po biblijnym królu z krwią tysięcy męskich dzieci na rękach.
Na początek niektóre Wolbachia mogą wywoływać zmiany, aby zamienić męskie motyle, woodlice i skorupiaki w samice, podwajając w ten sposób swoje szanse na przekazanie dalej. Z tego samego powodu mogą one również wywoływać zmiany chromosomów, które pozwalają samicom niektórych pszczół, os i mrówek tworzyć klony samych siebie, rozmnażać się bez potrzeby samców i zapłodnienia przez spermę.
Ale są też ich zdolności do zabijania samców. Badania prowadzone przez Grega Hursta, profesora biologii ewolucyjnej na Uniwersytecie w Liverpoolu w Wielkiej Brytanii, wykazały, że Wolbachia może spowodować śmierć niektórych embrionów męskich biedronek i motyli w gatunkach, w których istnieje silna konkurencja o zasoby wśród młodego rodzeństwa. Samice stają się silniejsze, a jedząc swoich martwych braci, są w stanie lepiej pomóc w rozprzestrzenianiu bakterii.
Wolbachia ma jeszcze jedną sprytną zdolność – może modyfikować spermę zakażonych samców. Oznacza to, że na przykład zainfekowany samiec komara może mieć zdolne do życia potomstwo tylko wtedy, gdy łączy się z samicą zainfekowaną tym samym szczepem Wolbachia.
Cyjanobakterie są najważniejszymi i odnoszącymi sukcesy mikroorganizmami na Ziemi
Na dodatek, owady i inne stawonogi mogą pobierać geny od bakterii, potencjalnie przyspieszając proces powstawania nowych gatunków, poprzez boczny transfer genów.
„Wolbachia mogą, poprzez sposób, w jaki manipulują i zmieniają swoich gospodarzy, być motorem zmian ewolucyjnych u wielu gatunków”, mówi John Werren, profesor biologii na Uniwersytecie Rochester w Nowym Jorku, USA.
Jego obecność w tak wielu owadach i innych stawonogach oraz jego zdolność do manipulowania gospodarzami na swoją korzyść w sposób, który mógł stworzyć wiele tysięcy nowych gatunków, sprawia, że Wolbachia są głównym kandydatem na najbardziej dominującą formę życia na świecie.
„Jestem dość spokojny w twierdzeniu, że jeśli chodzi o bakterie wewnątrzkomórkowe i bakterie lądowe, nic nie konkuruje z nimi pod względem dominacji”, dodaje Werren.
Ale oczywiście Ziemia to coś więcej niż to, co dzieje się na lądzie. I nie wszystko, co wytwarza tlen, jest rośliną.
W rzeczywistości, zanim sinice wyewoluowały jako pierwsze organizmy fotosyntetyzujące ponad 2,5 miliarda lat temu, atmosfera zawierała bardzo mało tlenu. Zmiana atmosfery na bogatą w tlen położyła podwaliny pod bioróżnorodność, którą widzimy dziś na Ziemi.
Jeśli spojrzeć w górę i w dół rozmiarów żywych istot, mikroby dominują w ich skali, ludzie dominują w ich skali, mrówki mają tendencję do dominowania rzeczy pomiędzy
Cyjanobakterie tworzą ruchliwe ciągi komórek, które mogą odrywać się od swoich kolonii, aby tworzyć nowe. Można je znaleźć w prawie wszystkich siedliskach wodnych i lądowych, żyją w porostach, roślinach i zwierzętach, jak również tworzą gigantyczne, widoczne niebiesko-zielone zakwity w oceanach.
Oprócz generowania tlenu, ich inna kluczowa rola wynika z ich zdolności do przekształcania azotu atmosferycznego w organiczny azotan lub amoniak, który rośliny muszą otrzymać z gleby, aby rosnąć.
Te role w wiązaniu azotu i wczesnej fotosyntezie, jak również ich wszechobecność w różnych siedliskach, doprowadziły naukowców takich jak Ian Stewart z Uniwersytetu Queensland w Australii i Ian Falconer z Uniwersytetu w Adelajdzie w Australii do stwierdzenia, że sinice takie jak trichodesmium są najważniejszymi i odnoszącymi sukcesy mikroorganizmami na Ziemi.
Nawet to pobieżne spojrzenie na garść form życia z różnych zakątków drzewa życia ujawnia, że łatwiej jest mówić o organizmach bardziej dominujących lub mających większy wpływ w różnych skalach fizycznych.
„Jeśli spojrzeć w górę i w dół rozmiarów żywych istot, mikroby dominują w swojej skali, ludzie dominują w swojej skali, mrówki mają tendencję do dominowania rzeczy pomiędzy”, mówi Moffett.
Poza liczeniem indywidualnych liczb, wagi i pokrycia powierzchni, definicja dominacji jako wpływu na inne formy życia i ich środowisko różni się w zależności od priorytetów tych, którzy definiują pojęcia. „To, jak dobra jest dana miara, zależy od tego, jakie pytanie zadajesz” – mówi Knapp.
Anty mogą wyglądać na dominujące, jeśli na przykład właśnie zniszczyły twoje uprawy, ale nie zaszłyby daleko bez tlenu, który dostarczają rośliny. Rośliny nie byłyby w stanie skolonizować ziemi tak, jak zrobiły to jakieś 470 milionów lat temu bez grzybów, które pomagają im zwiększyć fotosyntetyczny pobór węgla i ułatwiają im rozmnażanie.
Grzyby natomiast nigdy nie zyskałyby swoich kluczowych ról w większości światowych ekosystemów bez wielu i różnorodnych symbiotycznych związków, które tworzą ze zwierzętami, roślinami i mikrobami.
I tak dalej.
„To trochę tak, jakby próbować ustalić, czy bardziej dominujący jest słynny piłkarz czy koszykarz”, mówi Werren.
Pomimo że wysiłki zmierzające do uzyskania statusu najlepszego psa dla jakiejkolwiek pojedynczej formy życia zawsze będą opierać się na pytaniach o definicje, to dyskusje takie z pewnością podkreślają złożoną współzależność, jaka istnieje między milionami różnych gatunków życia na Ziemi.
„Pytanie, która grupa organizmów jest najważniejsza, to trochę jak pytanie, który z czterech filarów podtrzymujących dom jest najważniejszy”, dodaje Knapp. „Gdybyś zabrał któryś z nich, cała rzecz by się przewróciła.”