Autorzy: prof. Ewa Węgrzyn, dr hab. Konrad Leniowski, prof. UR i Iryna Miedviedieva, Wydział Biologii i Ochrony Przyrody Uniwersytetu Rzeszowskiego

Zmiany klimatyczne i ich wpływ na biosferę były tematem badań naukowych od dziesięcioleci. Już w latach 70. i 80. XX wieku zaobserwowano, że koncentracje dwutlenku węgla (CO₂) w atmosferze rosną w wyniku spalania paliw kopalnych i wylesiania. Trend ten nasilił się w kolejnych dekadach, doprowadzając do przyspieszenia globalnego ocieplenia. Najnowsze raporty Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu (IPCC) wskazują, że dalszy wzrost temperatur będzie nieuchronny, jeśli nie ograniczymy emisji gazów cieplarnianych w znaczący sposób.

Wzrost temperatury globalnej o nawet 1,5°C w stosunku do epoki przedindustrialnej już powoduje realne zmiany w ekosystemach, takie jak przesunięcia zasięgów gatunków w kierunku biegunów czy na większe wysokości. Bardziej drastyczne ocieplenie, np. o 2°C–3°C, może uruchomić nieodwracalne sprzężenia zwrotne, w tym dalsze topnienie wiecznej zmarzliny i uwolnienie metanu, który jest bardzo silnym gazem cieplarnianym. Nasilenie ekstremalnych zjawisk pogodowych (susze, powodzie, huragany), a także podnoszenie się poziomu mórz prowadzą do utraty siedlisk wielu gatunków i spadku różnorodności biologicznej.

Zmiany klimatyczne i ich wpływ na biosferę były tematem badań naukowych od dziesięcioleci. Już w latach 70. i 80. XX wieku zaobserwowano, że koncentracje dwutlenku węgla (CO₂) w atmosferze rosną w wyniku spalania paliw kopalnych i wylesiania. Trend ten nasilił się w kolejnych dekadach, doprowadzając do przyspieszenia globalnego ocieplenia. Najnowsze raporty Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu (IPCC) wskazują, że dalszy wzrost temperatur będzie nieuchronny, jeśli nie ograniczymy emisji gazów cieplarnianych w znaczący sposób.

Wzrost temperatury globalnej o nawet 1,5°C w stosunku do epoki przedindustrialnej już powoduje realne zmiany w ekosystemach, takie jak przesunięcia zasięgów gatunków w kierunku biegunów czy na większe wysokości. Bardziej drastyczne ocieplenie, np. o 2°C–3°C, może uruchomić nieodwracalne sprzężenia zwrotne, w tym dalsze topnienie wiecznej zmarzliny i uwolnienie metanu, który jest bardzo silnym gazem cieplarnianym. Nasilenie ekstremalnych zjawisk pogodowych (susze, powodzie, huragany), a także podnoszenie się poziomu mórz prowadzą do utraty siedlisk wielu gatunków i spadku różnorodności biologicznej.

Ocieplenie klimatu i jego przyczyny

Choć naturalne cykle klimatyczne występowały na Ziemi od zawsze, współcześnie obserwowane ocieplenie klimatu nie może być wytłumaczone jedynie czynnikami naturalnymi. Kluczową rolę odgrywają tu gazy cieplarniane, przede wszystkim dwutlenek węgla (CO₂), metan (CH₄), podtlenek azotu (N₂O) oraz gazy przemysłowe (np. freony). Ich wysokie stężenia w atmosferze zatrzymują ciepło, które normalnie byłoby wypromieniowane w kosmos. Efekt cieplarniany jako zjawisko jest naturalny i niezbędny do utrzymania życia na Ziemi – gdyby go nie było, średnia temperatura na powierzchni planety byłaby zdecydowanie niższa. Problemem jest jednak gwałtowny wzrost koncentracji tych gazów w wyniku działalności człowieka.

Do najważniejszych przyczyn wzrostu emisji gazów cieplarnianych należą:

1. Spalanie paliw kopalnych – węgiel, ropa naftowa i gaz ziemny są podstawowymi źródłami energii w gospodarce światowej. Ich masowe wykorzystanie w transporcie, przemyśle czy energetyce skutkuje emisją wielkich ilości CO₂.
2. Wylesianie i degradacja ekosystemów – lasy, zwłaszcza tropikalne, pełnią funkcję ogromnych magazynów węgla. Ich niszczenie (np. przez wypalanie terenów pod uprawy) uwalnia zawarty w nich węgiel do atmosfery i zmniejsza zdolność przyrody do wiązania CO₂.
3. Rolnictwo intensywne – hodowla zwierząt gospodarskich, zwłaszcza przeżuwaczy, wiąże się z wysoką emisją metanu. Nadmierne stosowanie nawozów sztucznych z kolei generuje emisję podtlenku azotu.
4. Przemysł – działanie wielu gałęzi przemysłu (chemiczny, cementowy itp.) wymaga spalania ogromnych ilości paliw kopalnych lub wykorzystuje procesy uwalniające dodatkowe ilości gazów cieplarnianych.

Wzrost globalnej temperatury wskutek kumulacji gazów cieplarnianych w atmosferze wywołuje szereg konsekwencji dla ekosystemów i ich mieszkańców. Jednym z najbardziej wyraźnych symptomów tych przemian jest topnienie lodowców górskich i pokrywy lodowej na biegunach, powodujące podnoszenie się poziomu oceanów. Ponadto rosnące stężenie CO₂ w atmosferze przekłada się na większe pochłanianie go przez oceany, co prowadzi do obniżenia pH wody morskiej i zjawiska zwanego zakwaszeniem oceanów.

Ocieplenie klimatu łączy się także z częstszym występowaniem ekstremalnych zjawisk pogodowych. Susze, fale upałów, powodzie, gwałtowne burze czy huragany mogą niszczyć siedliska i drastycznie zmniejszać liczebność gatunków lokalnych. Do tego należy dodać wpływ samej temperatury na biologię organizmów – np. zaburzenie cykli rozwojowych, zmianę okresów lęgowych czy dostępność pokarmu i wody.

Mechanizmy wpływu ocieplenia klimatu na ekosystemy i zwierzęta

Ocieplenie klimatu powoduje wiele złożonych efektów, które przekładają się bezpośrednio lub pośrednio na losy populacji zwierząt. Najważniejsze z nich to:

1. Utrata siedlisk

Jednym z najważniejszych czynników sprzyjających wymieraniu gatunków jest kurczenie się ich naturalnych siedlisk. Podnoszenie się poziomu mórz prowadzi do zalewania obszarów nadbrzeżnych, terenów mokradeł czy delt rzecznych. Wiele gatunków ptaków, ssaków czy gadów jest wówczas zmuszonych do migracji w głąb lądu, gdzie mogą napotkać konkurencję ze strony innych, już zasiedlających dane terytorium. Topnienie lodu morskiego w Arktyce powoduje, że gatunki takie jak niedźwiedź polarny tracą platformę łowiecką i obszar godowy. Równie istotne są przekształcenia w ekosystemach górskich, gdzie niektóre gatunki przystosowane do chłodnych warunków wysokogórskich – na przykład szczekuszka amerykańska – znajdują się w pułapce między zbyt wysokimi temperaturami w dolinach a coraz wyżej przesuwającą się granicą lodu lub wiecznej zmarzliny.

2. Zmiany w dostępności pożywienia i w sieciach troficznych

Wzrost temperatur wpływa na cykle życiowe roślin i zwierząt. Na przykład wcześniejsze nadejście wiosny może zakłócać synchronizację między rozwojem roślin a okresem lęgowym ptaków owadożernych, co skutkuje niedoborem pokarmu dla piskląt. Podobnie w środowisku morskim ocieplenie może zmieniać fenologię fitoplanktonu i zooplanktonu – organizmów kluczowych dla łańcucha pokarmowego w oceanie. Gdy plankton pojawia się w innym terminie niż zwykle, niektóre gatunki ryb mogą mieć problemy ze znalezieniem pokarmu w krytycznych momentach rozwojowych. To z kolei wpływa na drapieżniki, które żywią się tymi rybami.

3. Stres cieplny i choroby

W przypadku gatunków przystosowanych do węższych zakresów temperatur (tzw. gatunki stenotermiczne) nawet niewielki wzrost temperatury otoczenia może prowadzić do zaburzeń metabolicznych i stresu cieplnego. Zwłaszcza organizmy wodne, takie jak ryby w rzekach czy strumieniach górskich, są wyjątkowo wrażliwe na zmiany temperatury wody. Dodatkowo wyższe temperatury sprzyjają rozprzestrzenianiu się patogenów i wektorów chorób (np. komarów przenoszących wirusy i pasożyty), co prowadzi do wzrostu liczby zachorowań i śmiertelności zwierząt. Dotyczy to nie tylko stref tropikalnych – także w wyższych szerokościach geograficznych obserwuje się pojawianie się chorób dotychczas niewystępujących na tych terenach, takich jak denga czy wirus zika.

4. Zakwaszenie oceanów i degradacja ekosystemów morskich

Oceany pochłaniają około jednej czwartej dwutlenku węgla emitowanego do atmosfery. To prowadzi do reakcji chemicznych tworzących kwas węglowy (H₂CO₃), a następnie obniżenia pH wody morskiej. Zakwaszenie oceanów jest szczególnie groźne dla organizmów tworzących szkielety wapienne (koralowce, małże, ślimaki morskie, niektóre gatunki planktonowe). Utrudnione jest u nich wytrącanie węglanu wapnia (CaCO₃) potrzebnego do budowy muszli czy szkieletu. Efektem może być masowe bielenie koralowców, co z kolei przekłada się na załamanie się zróżnicowanego ekosystemu raf koralowych.

5. Zmiana rozmieszczenia gatunków i zjawisko „inwazji”

W obliczu zmieniających się warunków klimatycznych wiele gatunków podejmuje próby migracji w kierunku bardziej sprzyjających środowisk. Dotyczy to ptaków, ssaków, ryb, a nawet roślin, których nasiona przenoszone są przez wiatr czy wodę. O ile w niektórych sytuacjach taki ruch prowadzi do naturalnego przemieszczania się gatunków, to istnieje również ryzyko, że w nowych siedliskach staną się one gatunkami inwazyjnymi, wypierającymi lokalne organizmy i modyfikującymi ekosystem. Tego rodzaju przesunięcia gatunków powodują daleko idące reperkusje dla lokalnych łańcuchów pokarmowych i mogą prowadzić do szybszego wymierania niektórych rodzimych populacji.

Przykłady gatunków zagrożonych wskutek ocieplenia klimatu

• Niedźwiedź polarny (Ursus maritimus)

Niedźwiedź polarny to jeden z najbardziej rozpoznawalnych symboli zmian klimatu. Żyje na obszarach Arktyki, gdzie poluje głównie na foki, wykorzystując lód morski jako platformę łowiecką. Topnienie pokrywy lodowej w Arktyce znacząco skraca okres, w którym niedźwiedzie mogą skutecznie zdobywać pożywienie. Coraz częściej obserwuje się osobniki niedźwiedzi migrujące na duże odległości w poszukiwaniu lodu bądź zmuszone do żerowania na lądzie, gdzie konkurują m.in. z niedźwiedziami brunatnymi. Zaburzone cykle pokarmowe przekładają się na mniejszą liczebność młodych i spadek kondycji populacji. Ponadto coraz krótszy czas polowania prowadzi do głodu i spadku masy ciała, a w skrajnych przypadkach – śmierci głodowej osobników. IPCC prognozuje, że dalsze ocieplenie będzie skutkować jeszcze szybszym topnieniem lodu morskiego, zagrażając przyszłości tego gatunku.

• Szczekuszka amerykańska (Ochotona princeps)

Rafy koralowe są często nazywane „lasami deszczowymi morza”, stanowiąc centra różnorodności biologicznej w środowisku morskim. Koralowce rafotwórcze (Scleractinia) mają ściśle określony zakres tolerancji temperatury wody. Niewielki wzrost temperatury o 1–2°C ponad normę sezonową może wywołać zjawisko bielenia koralowców. Polega ono na wyrzucaniu przez koralowce symbiotycznych glonów (zooksantelli), które dostarczają im substancji odżywczych. Po utracie glonów koralowiec traci barwę i staje się podatny na choroby i śmierć. W skali globalnej zjawiska masowego bielenia koralowców obserwowano już wielokrotnie, m.in. na Wielkiej Rafie Koralowej u wybrzeży Australii. Postępujące ocieplenie oceanów, połączone z zakwaszeniem wód morskich, stanowi poważne zagrożenie dla trwałości tych niezwykle ważnych ekosystemów. Zniszczenie raf pociąga za sobą utratę siedlisk dla tysięcy innych gatunków, co prowadzi do zubożenia ekosystemów morskich.

• Płazy

Płazy są jedną z najbardziej zagrożonych grup kręgowców na świecie – już od lat 80. XX wieku odnotowuje się drastyczny spadek ich liczebności na różnych kontynentach. Przyczyny obejmują choroby (szczególnie chytridiomikozę wywołaną przez grzyb Batrachochytrium dendrobatidis), utratę siedlisk i zanieczyszczenia środowiska. Ocieplenie klimatu przyczynia się do pogłębiania tych problemów na wiele sposobów. Wzrost temperatur może sprzyjać rozwojowi grzybów patogennych, dodatkowo w warunkach suszy płazy tracą wilgotne kryjówki oraz rozlewiska, w których składają jaja. Płazy z rodzaju Atelopus zamieszkujące Amerykę Południową i Środkową, są jednymi z najszybciej wymierających płazów. Wiele gatunków z rodzaju Atelopus znalazło się już na krawędzi wyginięcia. W skali globalnej płazy pełnią kluczową rolę w ekosystemach słodkowodnych – kontrolują populacje owadów i stanowią pokarm dla innych zwierząt; ich zanik będzie więc miał daleko idące skutki dla całych biocenoz.

• Żółwie morskie

Wiele gatunków żółwi morskich (np. żółw zielony, żółw karetta, żółw skórzasty) jest narażonych na zmiany klimatu na różnych etapach życia. Wzrost temperatur plaż, na których samice składają jaja, powoduje zaburzenie proporcji płciowych, ponieważ u gadów płeć często zależy od temperatury inkubacji jaj (zwykle wyższa temperatura sprzyja rozwojowi samic). W konsekwencji może dojść do przewagi liczby samic w populacjach, co z biegiem czasu może utrudniać zachowanie różnorodności genetycznej. Dodatkowo podnoszenie się poziomu mórz prowadzi do erozji plaż i utraty miejsc lęgowych, a częstsze ekstremalne zjawiska pogodowe (np. huragany) niszczą gniazda. W środowisku morskim żółwie cierpią także z powodu zanieczyszczenia i zakwaszenia wód, co zaburza łańcuch pokarmowy i wpływa na dostępność pożywienia.

• Pingwiny białookie (Pygoscelis adeliae)

Pingwiny białookie zamieszkują obszary Antarktyki. Ich cykl życiowy jest ściśle związany z warunkami lodowymi i dostępnością kryla antarktycznego, kluczowego składnika diety pingwinów. Zmiany klimatyczne wpływają na grubość i zasięg lodu morskiego, co z kolei wpływa na liczebność kryla. Jeśli lód topnieje wcześniej niż zwykle, kolonie pingwinów mogą mieć utrudniony dostęp do pokarmu w okresie lęgowym. Równocześnie młode pisklęta są narażone na zaburzenia termiczne w sytuacji, gdy lodu jest za mało, a temperatura powietrza może podlegać ekstremalnym wahaniom. Choć niektóre populacje pingwina białookiego adaptują się do zmian poprzez zmianę rejonów lęgowych, wiele kolonii odnotowuje znaczące spadki liczebności.

Dlaczego ocieplenie klimatu przyczynia się do wymierania populacji?

Mechanizmy, które przyczyniają się do wymierania populacji zwierząt, są wielowymiarowe i zazębiają się. Można wyróżnić kilka głównych przyczyn, dla których ocieplenie klimatu przyspiesza proces zanikania gatunków:

• Zbyt szybkie tempo zmian – choć gatunki ewoluowały w warunkach zmiennego klimatu, dzisiejsza skala i tempo ocieplenia znacznie przekraczają naturalne zdolności adaptacyjne wielu organizmów.
• Fragmentacja i utrata siedlisk – gatunki, które nie mogą łatwo migrować lub przystosować się do nowych warunków, doświadczają drastycznych spadków liczebności.
• Zaburzenia w sieciach troficznych – przesunięcia czasowe (fenologiczne) i przestrzenne (geograficzne) powodują zaburzenia w relacjach drapieżnik-ofiara i roślina-zapylacz, co obniża efektywność zdobywania pokarmu i reprodukcji.
• Wzrost presji chorób i pasożytów – cieplejszy klimat ułatwia rozprzestrzenianie się patogenów na nowe regiony i gospodarzy, prowadząc do masowych epizootii.
• Kumulacja stresorów – globalne ocieplenie działa w synergii z innymi zagrożeniami, takimi jak zanieczyszczenia, nadmierne pozyskiwanie zasobów, ekspansja rolnictwa czy urbanizacja.

W związku z tym gatunki, które mają już ograniczony zasięg występowania, wąskie preferencje siedliskowe bądź są szczególnie wrażliwe na zmiany środowiskowe, należą do najbardziej narażonych na wymarcie.

Działania zaradcze i perspektywy na przyszłość

Ograniczanie emisji gazów cieplarnianych

Podstawowym i najskuteczniejszym sposobem walki z ociepleniem klimatu jest ograniczenie emisji gazów cieplarnianych. Działania w tym obszarze obejmują:

• transformację energetyczną w kierunku odnawialnych źródeł energii (OZE) takich jak energia słoneczna, wiatrowa, wodna czy geotermalna
• zwiększanie efektywności energetycznej budynków, transportu i przemysłu
• zmiany w rolnictwie – redukcja emisji metanu z hodowli zwierząt poprzez bardziej zrównoważone praktyki hodowlane, ograniczanie konsumpcji mięsa oraz marnotrawstwa żywności
• zalesianie i ochrona lasów – promowanie rozwiązań chroniących naturalne ekosystemy, które pochłaniają i magazynują dwutlenek węgla.

Wielostronne porozumienia, takie jak Porozumienie paryskie z 2015 roku, wyznaczają cele redukcji emisji i ograniczania wzrostu temperatury. Jednak aby skutecznie zatrzymać ocieplenie na poziomie poniżej 2°C (a najlepiej 1,5°C) w porównaniu do epoki przedindustrialnej, konieczne są pilne i głębokie zmiany w światowej gospodarce i stylu życia.

Ochrona siedlisk i tworzenie korytarzy ekologicznych

Skoro przekształcenia siedlisk są jednym z głównych motorów wymierania gatunków, działania w zakresie ochrony przyrody powinny obejmować:

• tworzenie rezerwatów i obszarów chronionych w miejscach kluczowych dla zachowania bioróżnorodności,
• przywracanie zniszczonych ekosystemów, np. mokradeł, lasów, raf koralowych,
• budowa korytarzy ekologicznych pozwalających gatunkom na migrację w odpowiedzi na zmieniające się warunki klimatyczne,
• rezygnację z nadmiernej urbanizacji i fragmentacji siedlisk na rzecz zrównoważonego rozwoju przestrzennego.

Przykładami takich działań mogą być projekty przywracania mokradeł w Europie czy odtwarzania korytarzy dla dzikich zwierząt w Stanach Zjednoczonych. Podobnie na obszarach morskich tworzenie sieci rezerwatów chroni ekosystemy koralowe i umożliwia im regenerację.

Monitorowanie i badania naukowe

Dokładne dane naukowe na temat stanu populacji zwierząt, trendów klimatycznych i zmian w ekosystemach są niezbędne do podejmowania skutecznych decyzji. Kluczowe znaczenie ma rozwój metod zdalnego wykrywania (teledetekcji) i modelowania zmian środowiskowych.

Programy monitoringu (np. Global Biodiversity Information Facility – GBIF) gromadzą dane z całego świata, co pozwala na analizę trendów i przygotowywanie prognoz. Współpraca międzynarodowa, finansowanie badań i wymiana informacji między naukowcami a decydentami stanowią podstawę racjonalnych polityk klimatycznych i przyrodniczych.

Reintrodukcja gatunków i ochrona ex situ

W niektórych przypadkach, gdy populacje są już skrajnie zagrożone, stosuje się reintrodukcję (ponowne wprowadzenie do środowiska) osobników wyhodowanych w warunkach hodowli zachowawczej (np. w ogrodach zoologicznych lub specjalistycznych ośrodkach). Działania te niosą za sobą pewne ryzyko (m.in. brak przystosowania do warunków naturalnych, wpływ na lokalne populacje), ale mogą pomóc w powstrzymaniu całkowitej zagłady danego gatunku. Ochrona ex situ obejmuje także banki nasion, tkanki i komórki zwierzęce, które w przyszłości – jeśli warunki środowiskowe pozwolą – mogą posłużyć do odtworzenia populacji.

Edukacja i zaangażowanie społeczne

Zrozumienie przyczyn i skutków ocieplenia klimatu oraz roli bioróżnorodności jest kluczowe dla wprowadzania realnych zmian. Edukacja ekologiczna w szkołach, kampanie społeczne i media mogą pomóc ludziom zrozumieć, dlaczego ochrona przyrody nie jest luksusem, ale koniecznością. Wsparcie społeczne i wybór świadomych konsumentów (np. ograniczenie śladu węglowego, wybór produktów z certyfikatami ekologicznymi) mogą wywierać presję na rządy i przedsiębiorstwa, by podejmować skuteczniejsze działania. Coraz więcej inicjatyw obywatelskich, ruchów młodzieżowych czy organizacji ekologicznych apeluje o pilne reakcje w sferze politycznej i gospodarczej.

Podsumowanie i wnioski

Globalne ocieplenie stanowi jedno z najpoważniejszych współczesnych zagrożeń dla różnorodności biologicznej, a jego negatywne skutki są już zauważalne w różnych ekosystemach świata – od Arktyki po strefy tropikalne. Mechanizmy prowadzące do wymierania zwierząt obejmują utratę siedlisk, zaburzenia w sieciach troficznych, stres cieplny, ekspansję chorób i pasożytów oraz synergiczne działanie innych presji środowiskowych związanych z działalnością człowieka. Przykłady gatunków, takich jak niedźwiedź polarny, szczekuszka amerykańska, koralowce rafotwórcze, płazy czy żółwie morskie, pokazują skalę wyzwań zarówno w kontekście zmian w lądowych, jak i morskich ekosystemach.

Aby zahamować utratę bioróżnorodności, niezbędne są kompleksowe działania zmniejszające emisję gazów cieplarnianych, chroniące kluczowe obszary przyrodnicze i umożliwiające gatunkom adaptację do szybko zmieniających się warunków. Ważną rolę odgrywają tu inicjatywy międzynarodowe (takie jak Porozumienie paryskie), ale też lokalne, oddolne projekty ochrony przyrody i zrównoważone praktyki gospodarcze. Długofalowy sukces zależy od połączenia wysiłków na poziomie rządowym, naukowym, prywatnym i społecznym.

W perspektywie kolejnych dekad będziemy musieli zmierzyć się z dalszym ociepleniem klimatu. Nawet najbardziej optymistyczne scenariusze przewidują, że temperatura na Ziemi w dalszym ciągu będzie rosła, choć istnieje szansa na jej ustabilizowanie, jeśli szybko i zdecydowanie zredukujemy emisje gazów cieplarnianych. Adaptacja ekosystemów do tych zmian zależy od zdolności poszczególnych gatunków do przeprowadzania migracji lub przystosowania się do nowych warunków, a także od tego, czy zdołamy zachować odpowiednio duże i połączone korytarzami obszary naturalne.

Przeciwdziałanie wymieraniu gatunków w obliczu zmian klimatu jest zatem nie tylko koniecznością etyczną i przyrodniczą, lecz także wymogiem zapewnienia stabilności ekosystemów, od których zależy człowiek. Ekonomiczne korzyści płynące z usług ekosystemowych (zapylanie, czysta woda, oczyszczanie powietrza, stabilność gleby itp.) są nie do przecenienia, a ich utrata może przynieść długotrwałe, negatywne skutki gospodarcze i społeczne.

Ostatecznie los wielu gatunków – w tym być może i naszego własnego gatunku – zależy od tego, czy w porę zdamy sobie sprawę z powagi sytuacji i wdrożymy działania na skalę globalną. Wspólne wysiłki w zakresie redukcji emisji, zrównoważonej gospodarki zasobami naturalnymi oraz edukacji mogą wciąż zapobiec najgorszym scenariuszom. Zachowanie różnorodności biologicznej jest jednym z fundamentów utrzymania życia na Ziemi w takiej formie, jaką znamy, a przeciwdziałanie ociepleniu klimatu stanowi kluczowy element tej ochrony.