Pod ziemią toczy się bujne, pasjonujące życie
Jedna czwarta gatunków na Ziemi żyje w glebie. W łyżeczce ziemi ogrodowej może znajdować się 10 tysięcy gatunków bakterii i grzybów (czyli miliony osobników). Gdyby organizmy żyjące w ziemi przestały istnieć, to życie na powierzchni również - wyjaśnia prof. Małgorzata Kłyś z Uniwersytetu Pedagogicznego w Krakowie
Pod ziemią życia nie ma; jest mrok, ciemność, a może i piekło - tak przez wieki uważali ludzie.
Tymczasem jest wręcz przeciwnie - gleba to fabryka życia. Szacunkowo jedna czwarta gatunków na Ziemi żyje w glebie. W łyżeczce ziemi ogrodowej może znajdować się 10 tysięcy gatunków bakterii i grzybów (w sumie miliony osobników) i setki metrów grzybni. W małej łyżeczce, którą mieszamy cukier w herbacie! Trzymając się analogii o fabryce życia, to jej robotnikami są bakterie, grzyby, roztocze, organizmy bezkręgowe, a nawet małe ssaki. Gdyby te organizmy żyjące w glebie przestały istnieć, życie na jej powierzchni - również. Wie pani, dlaczego?
Zostałby przerwany zamknięty obieg materii?
Tak. Wszystko w przyrodzie jest dobrze pomyślane. Pierwiastki, takie jak węgiel, azot, fosfor, są w stałym obiegu. Pobrane z gleby przez rośliny (a więc producentów - to takie organizmy, które potrafią ze związków nieorganicznych wytwarzać związki organiczne), przechodzą przez kolejne poziomy troficzne (czyli są „jedzone” przez konsumentów o różnym sposobie odżywiania się) i w końcu - jako szczątki organizmów oraz ich odchody - wracają do gleby. Ale już w zmienionej, bo organicznej, formie. Żeby więc mogły wrócić do obiegu, muszą zostać rozłożone do związków mineralnych. Proces rozkładu martwej materii organicznej zachodzi przy udziale organizmów żyjących w glebie - bakterii i grzybów (czyli tzw. destruentów). Proces ten wspomagają inne organizmy żyjące w glebie, takie jak chrząszcze, wije, mrówki czy roztocze.
Gdyby ta podziemna fabryka życia, która zajmuje się procesami rozkładu materii organicznej, z jakichś przyczyn przestała nagle działać, zapasy pokarmu w ekosystemach bardzo szybko by się wyczerpały, to życie na Ziemi przestałoby istnieć. To miałam na myśli mówiąc, że gdyby nie organizmy żyjące w glebie, to życie na Ziemi nie mogłoby istnieć.
To skąd wzięło się to piekielne wyobrażenie życia pod ziemią?
Bo głęboko pod ziemią jest ciemno, chłodno, nie ma tlenu. Dodatkowo grzebiemy tam zmarłych. Od pradziejów więc człowiek wyobrażał sobie to miejsce jako niepokojące, związane ze śmiercią. Wystarczy sięgnąć do greckich mitów: do królestwa podziemi - za karę za to, że zerwała narcyza na łące - została porwana Persefona, córka Demeter, matki plonów i całej żywej przyrody oraz wszechmocnego Zeusa. Na Ziemi zapanowały wtedy susze, pola nie dawały plonów, rośliny zamierały - to dlatego, że Demeter tak tęskniła za ukochaną córką. Zeus rozkazał Hadesowi, bogowi podziemia, oddać Persefonę zrozpaczonej matce, ale niestety - było już za późno, bo posiliła się pod ziemią owocem granatu, czego robić nie powinna. Ostatecznie Zeus zdecydował, że Persefona sześć miesięcy w roku będzie spędzać z matką, na Ziemi (wtedy Demeter się raduje i nastaje wiosna), a sześć - pod ziemią, wraz ze swoim mężem, Hadesem (wtedy przyroda zasypia i nastaje zima).
Królestwo Hadesa starożytni wyobrażali sobie jako miejsce straszne.
Jan Parandowski w swojej „Mitologii” opisuje, że w tym podziemnym świecie było pięć rzek. Styks, najważniejsza, przez którą Charon przewoził dusze każdej zmarłej osoby, ale też: Kokytos, Lete, Flegeton i Acheron, które symbolizują lament, smutek, ogień i zapomnienie, tworząc smutną drogę śmierci. Właśnie tak wyglądały pierwsze w kulturze człowieka wyobrażenia na temat piekła. Również chrześcijanie wyobrażali sobie piekło jako straszliwe miejsce pod ziemią.
Ale z drugiej strony mamy legendę Agharty, czyli mitycznej krainy położonej we wnętrzu Ziemi. W tym wypadku podziemie ma skrywać krainę wiecznej radości i urodzaju, którą zamieszkują duchowi przywódcy świata. Ta pseudonaukowa teoria była modna w XVIII i XIX wieku; niektórzy ludzie wierzyli, że mieszka tam wysoko zorganizowana cywilizacja, która chroni się w podziemiach przed nieszczęściami i kataklizmami. Ale ta legenda inspirowała również żyjących w XX wieku ludzi. Wśród nich - Adolfa Hitlera. Wysłał on nawet do Tybetu grupę badawczą, która w siedzibie Dalajlamy miała znaleźć wejście do tej podziemnej krainy (według legendy wejścia do Agharty miały znajdować się w różnych miejscach na świecie, w tym na biegunie północnym i właśnie w Tybecie). Cóż, poszukiwania zakończyły się oczywiście porażką…
Myślę, że coś w tej legendzie jest. Bo podziemie jest miejscem, w którym można się schronić przed kataklizmami czy bombami.
Oczywiście, dlatego budujemy w nim schrony. Co do życia pod ziemią, to czym głębiej, tym mniejsza różnorodność i liczebność organizmów. Pierwszy, najwyższy poziom gleby - tak zwany organiczny - ma grubość zaledwie około 30 centymetrów. Niżej mamy poziom próchniczny, a jeszcze niżej - wzbogacenia. Na głębokości około 1,5 do 2 metrów zaczyna się już skała macierzysta.
Najliczniejszą grupą organizmów mieszkających w glebie są bakterie. Wyżej żyją te tlenowe, niżej - beztlenowe. Bakterie są wyjątkowo wytrzymałymi organizmami, odpornymi na wysuszenie i zmiany temperatur. A do tego bardzo szybko się rozmnażają - i szybko ewoluują, przystosowując do zmieniających się warunków. Duże znaczenie dla żyzności gleby mają bakterie wiążące wolny azot atmosferyczny, to bakterie korzeniowe z rodzaju Rhizobium. Z kolei inne rozkładają azotany do wolnego azotu. Ale proces rozkładu ściółki leśnej rozpoczynają stawonogi i niezwykle pożyteczne dżdżownice. Wie pani, ile w Polsce żyje gatunków dżdżownic?
Myślałam, że jeden. Dżdżownica to dżdżownica.
Otóż ponad 30. Niektórych z nich nigdy nie mamy okazji spotkać - żyją w głębszych warstwach gleby i praktycznie nigdy nie wychodzą na powierzchnię. Te dżdżownice, które my kojarzymy, żyją w górnej warstwie gleby, a odżywiają się na jej powierzchni. Wszystkie odżywiają się szczątkami roślin i zwierząt, odchodami zwierząt oraz obumierającymi korzeniami roślin.
Słyszałam, że tam, gdzie żyje dżdżownica, ziemia potrafi być nawet 10 razy bardziej żyzna.
To zauważył już Karol Darwin, zwracając uwagę, że dżdżownice, drążąc swoje korytarze, spulchniają i napowietrzają glebę. A przede wszystkim w przewodzie pokarmowym dżdżownicy następuje wymieszanie pobranych przez nią związków organicznych z glebą. Część z nich jest wykorzystywana przez dżdżownice, a część - usuwana z przewodu pokarmowego w postaci drobnych gruzełków, koprolitów. Czyli, mówiąc wprost, dżdżowniczych odchodów. Jedna dżdżownica wydala ich pół kilograma rocznie. Koprolity zawierają dużo substancji mineralnych, które są łatwo przyswajalne przez rośliny, a dodatkowo odporne na wypłukiwanie z gleby. Ziemia przerobiona przez dżdżownice jest żyźniejsza, a dodatkowo ma korzystne dla tworzenia próchnicy pH. Poza tym dżdżownice „wychwytują” i gromadzą w swoich tkankach metale ciężkie, takie jak ołów, rtęć, cynk. Zmniejszają ich stężenie w glebie, a tym samym - w roślinach. Również tych spożywanych przez ludzi.
A dlaczego po deszczu dżdżownice wychodzą na powierzchnię ziemi?
Są dwie opinie. Pierwsza: że po wilgotnym i ciepłym dniu w glebie jest dla nich za mało tlenu. Druga też związana z brakiem tlenu, ale pośrednio: że w takich warunkach drobnoustroje glebowe wytwarzają siarkowodór, którego dżdżownice nie lubią, „uciekają” więc przed nim na górę. Tak czy inaczej, dobroczynne działanie dżdżownicy zostało już skomercjalizowane - w Polsce na skalę produkcyjną hoduje się dżdżownicę kompostową, czyli tak zwaną czerwoną kalifornijską, bo pochodzi właśnie z Kalifornii. Karmiona jest różnymi odpadkami organicznymi, które przerabia na bogaty w składniki odżywcze nawóz organiczny, tzw. wermikompost, będący w sprzedaży.
Najliczniejszą grupą organizmów mieszkających w glebie są bakterie. Wyżej żyją te tlenowe, niżej beztlenowe
W glebie żyją również nicienie, przeźroczyste bezkręgowce o nitkowatym kształcie ciała. W większości niewidoczne dla ludzkiego oka, aczkolwiek niektóre osobniki mogą osiągać wielkość 2 mm. W jednym metrze kwadratowym gleby może znajdować się ich nawet 100 tysięcy. Niektóre z nich rozkładają szczątki roślinne, czyli zasadniczo są pożyteczne, ale są wśród nich również pasożyty roślin uprawnych, na przykład mątwiki, które za cel obierają sobie ziemniaki, buraki.
Jak głęboko żyją nicienie?
Głęboko. Nicienie Halicephalobus mephisto odkryto nawet na głębokości 3,6 km, w wodach szczelinowych. To najgłębiej żyjące organizmy wielokomórkowe.
3,6 km. To tak, jakby wepchnąć w głąb Ziemi pokaźny, alpejski szczyt.
Dlatego ich odkrycie w 2011 roku - trzy stanowiska z żywymi nicieniami znaleziono pod powierzchnią ziemi w RPA, w kopalniach złota - było sensacją w naukowym świecie. Wiek tych osobników to prawdopodobnie kilka tysięcy lat. Halicephalobus mephisto ma pół milimetra długości, odżywia się bakteriami, jest odporny na brak tlenu i wysoką temperaturę, do 48 stopni Celsjusza. Naukowców to odkrycie dlatego tak rozemocjonowało, że niektórzy dywagują, czy w podobnych warunkach ten gatunek mógłby rozwinąć się na przykład na Marsie. Z kolejnych zwierząt żyjących w glebie mamy też wije, które liczą od kilku milimetrów do 30 centymetrów długości. Wśród nich są krocionogi i pareczniki.
Śmierdzące krocionogi. Pamiętam, że kilka lat temu „zaatakowały” one południowe dzielnice Krakowa.
Tak, w 2011 roku. Rok wcześniej inwazję krocionogów krwawoplamych przeżyli mieszkańcy Lublina. Krocionogi coraz częściej żyją obok człowieka; na plantacjach truskawek, poziomek, grochu, buraków czy ziemniaków, żerując głównie na podziemnych częściach tych roślin. Nocami natomiast lubią wychodzić na powierzchnię. Zaburzenia w ekosystemie mogą prowadzić do ich masowego rozrodu i „inwazji” na domy ludzi. Krocionogi oblepiają ściany, podchodzą pod domy, wkradają się do piwnic. Podrażnione wydzielają nieprzyjemną wydzielinę zapachową z benzochinonem - to ich sposób obrony przed potencjalnym atakiem.
Znacznie sympatyczniejsze dla ludzi są stonogi, skorupiaki, które chowają się między innymi w ściółce i pod kamieniami. Ponieważ są bardzo wrażliwe na wysychanie, posiadają szereg przystosowań zabezpieczających je przed utratą wody; potrafią na przykład zwijać się w kulkę lub tworzyć skupiska. Gdy taki skorupiak zaczyna tracić wodę, wydziela charakterystyczny zapach. To sygnał dla innych, że należy z nim stworzyć skupisko i uratować przed wyschnięciem.
No i mamy w glebie też owady?
Tak, są wśród nich oczyszczające środowisko z odchodów zwierzęcych żuki gnojowe. I samiec, i samica tego gatunku wykazują „troskę o potomstwo”, kopiąc w glebie pionowy korytarz o długości 50, a nawet ponad 100 centymetrów, a następnie jego krótsze odgałęzienia. One są zakończone komorami gniazdowymi, które chrząszcze najpierw zapełniają odchodami, a potem samice składają w nich jaja. Z jaj wylęgają się larwy odżywiające się zgromadzonymi odchodami. Mówiąc o życiu w glebie, nie sposób nie wspomnieć też o mrówkach. Ich kopiec, widoczny na ziemi, to zaledwie niewielki fragment ich mrowiska. Niektóre gatunki, na przykład japoński Messor aciculatus, żyją na głębokości nawet czterech metrów.
Są pożyteczne?
Z punktu widzenia człowieka - tak, bo niszczą larwy wielu szkodników, zwłaszcza leśnych. W ogóle o owadach mówimy, że są służbą sanitarną gleby, bowiem rozkładają nie tylko martwe organizmy, ale i kał zwierząt (gatunki koprofagiczne), a więc również - nieprzyjemne zapachy. Ale gleba jest też domem dla niektórych małych ssaków: kretów, ryjówek, myszy, nornic, polników. Ludziom najbardziej dają się we znaki krety, a w zasadzie ich kopce, które krety budują w ich pieczołowicie pielęgnowanych ogródkach. Ale to jedno, irytujące oblicze kreta. Tak naprawdę te małe ssaki są pożyteczne, bo drążąc korytarze spulchniają i przewietrzają glebę.
Krety drążą dwa rodzaje tuneli: jedne płytko, tuż pod powierzchnią ziemi. Te korytarze służą kretom do poszukiwania pożywienia. Natomiast gniazdo kreta jest położone niżej, tam, gdzie nie zamarza ziemia. Tam samica rodzi, wychowuje dzieci, tam znajduje się krecia sypialnia, a obok niej - spiżarnia. Tam kret gromadzi upolowane dżdżownice. Uwaga - żywe. Krety sprytnie paraliżują dżdżownice, podcinając im zwój nerwowy. Taka dżdżownica nie może się ruszać, ale żyje, a tym samym - nie rozkłada się. Więc później kret, chowając się na zimę w swoim podziemnym domu - a wbrew powszechnej opinii krety nie zapadają w sen zimowy - przez cały zimowy okres podjada sobie swoje zapasy.
Tego o kretach nie wiedziałam.
Bo my w ogóle mało wiemy o tym, co dzieje się pod ziemią, w glebie. Tymczasem tam toczy się bujne, pasjonujące życie. Kraina mroku jest naprawdę krainą życia.