English
Wszystkie dzieci wiedzą, że śnieg, przynajmniej dopóki nie spadnie na ziemię, jest biały. Potem ewentualnie przyjmuje różne inne barwy, od żółtego przez odcienie szarości po czarną breję. Kolory te pochodzą od różnego typu zanieczyszczeń i nikogo taka zmiana nie dziwi. Inna sprawa, kiedy na śniegu wykwita plama koloru czerwonego. I wtedy można się zaniepokoić. Jeżeli nie jest to efekt wylania farby lub innych, bardziej drastycznych czynów zabronionych, bardzo możliwe, że mamy do czynienia ze zjawiskiem „czerwonego śniegu”.
Niby biało, a jednak kolorowo
Terminem „czerwony śnieg” określa się zakwit śniegu spowodowany przez słodkowodne mikroorganizmy, tzw. glony śnieżne, przyjmujące charakterystyczne czerwone zabarwienie. W Stanach Zjednoczonych nazywany jest również „śniegiem arbuzowym”, ponieważ nie tylko ma barwę miąższu arbuza, ale może również wydzielać delikatny arbuzowy zapach.
Czerwone zabarwienie śniegu wywołują najczęściej należące do zielenic (Chlorophyta) gatunki zaliczane powszechnie do rodzaju zawłotnia, w tym najczęściej zawłotnia śnieżna Chlamydomonas nivalis, a także Ch. sanguinea, Scottiella nivalis czy Smithsonimonas abbotii. Czerwony kolor nadaje astaksantyna, barwnik karotenoidowy, służący ochronie przed promieniowaniem ultrafioletowym, szczególnie silnym na odbijającej światło powierzchni śniegu. W zależności od gatunku, stadium cyklu życiowego i dominujących barwników, znane są również zjawiska barwienia przez glony śniegu na inne kolory: żółty, zielony, niebieski, różne odcienie pomarańczowego czy różowego. Opisano też fioletowo-szary lód powodowany przez zrostnicowce z gatunku Mesotaenium berggrenii lub Ancylonema nordenskiöldii. Jednak najpowszechniejszy jest właśnie zakwit czerwony.
Pierwsze próbki czerwonego śniegu zostały pobrane do badań w okolicach Zatoki Baffina, między północną Grenlandią a Kanadą, podczas wyprawy arktycznej pod dowództwem kapitana Johna Rossa w sierpniu 1818 r. Od tego czasu badacze dokumentują coraz większą liczbę gatunków glonów w środowisku śnieżnym, a coraz dokładniejsze i bardziej wyrafinowane techniki badawcze pozwalają na rewizję ich systematyki. W ostatnich latach (2019) badania zespołu naukowców z Czech i Niemiec, prowadzone pod kierunkiem Procházkovej, z zastosowaniem analiz molekularnych i mikroskopii elektronowej, pozwoliły na wydzielenie w obrębie rzędu zawłotniowców nowego rodzaju Sanguina, obejmującego dwa gatunki, S. nivaloides powodujący czerwony kolor śniegu i S. aurantia powodujący kolor pomarańczowy. Biorąc pod uwagę rozwój technik analitycznych i coraz powszechniejsze stosowanie sekwencjonowania molekularnego do analizy pokrewieństwa między gatunkami, drzewo filogenetyczne śnieżnych glonów z pewnością jeszcze wielokrotnie będzie weryfikowane.
Oczywiście zjawiska czerwonego śniegu nie zaobserwujemy w Bieszczadach czy na Górce Szczęśliwickiej w Warszawie. Organizmy te występują w ekstremalnych warunkach trwale utrzymującego się śniegu i pól lodowcowych w polarnych i wysokogórskich regionach Ziemi. W przeglądzie zagadnienia opublikowanym w 2020 r. przez Ronalda Hohama i Daniela Remiasa na łamach „Journal of Phycology” autorzy wymieniają 28 krajów i regionów świata, gdzie śnieżne glony zostały zidentyfikowane od 2000 r. Obok bardziej oczywistych rejonów, takich jak Antarktyka, Svalbard czy Grenlandia, również wyższe partie gór na Słowacji, w Czechach czy w Polsce charakteryzują warunki sprzyjające występowaniu tych organizmów. W naszym kraju ich obecność notowano w Wysokich Tatrach, w Dolinie za Mnichem. Wykorzystanie różnego typu informacji obrazowej, w tym zobrazowania hiperspektralnego, zdjęć satelitarnych czy obserwacji z użyciem dronów, w połączeniu z badaniami terenowymi i taksonomicznymi analizami laboratoryjnymi znacząco poszerza naszą wiedzę o rozmieszczeniu śnieżnych glonów w różnych obszarach.
Zimno, głodno, ale jak słonecznie
Wyróżniającą cechą śnieżnych glonów jest ich przystosowanie do niskich temperatur. Prawdziwe algi śnieżne, tzw. algi psychrofilne (kriofile), są obligatoryjnie przystosowane do niskich temperatur, tzn. przechodzą cykl życiowy w temperaturze bliskiej 0°C z optimum dla wzrostu poniżej 15°C i nie wytrzymują temperatur przekraczających 20°C. W rzeczywistości tylko niektóre szczepy, należące do rodzajów Chlamydomonas lub Chloromonas oraz niektóre blisko spokrewnione taksony, wykazują tak silną adaptację do niskich temperatur. Inne gatunki mają szersze zakresy tolerancji na warunki termiczne i te nazywane są psychrotrofami (obligatoryjne kriofile), chociaż definicja tego, czym są prawdziwe psychrofile, a czym psychrotrofy nie jest ścisła i jednoznaczna.
Drugim, obok temperatury, czynnikiem stresowym w środowisku życia śnieżnych glonów jest silne nasłonecznienie i wysokie natężenie promieniowania UV. Właśnie przed tak wysokim usłonecznieniem, typowym dla pokrytych śniegiem obszarów wysokogórskich, chroni glony wspomniany barwnik, astaksantyna. Działa on jak silny przeciwutleniacz i filtr ochronny przed promieniowaniem ultrafioletowym. Glony śnieżne rozwijają się zarówno na zacienionych, jak i silnie usłonecznionych stanowiskach, przy czym gatunki wywołujące zakwit czerwony należą do fotofilnych. W sytuacji bardzo dużego natężenia światła, mają one zdolność migrowania w głębsze warstwy śniegu, przez co kolor zakwitu staje się bledszy. Zatem intensywność barwy zakwitu zależy od intensywności światła i czasu insolacji.
Środowisko życia śnieżnych glonów jest ubogie w składniki pokarmowe. Na polach śnieżnych i lodowych produkcja biogenów w zasadzie nie zachodzi, a dostawa związków mineralnych odbywa się głównie przez transport z wiatrem pyłów przemysłowych, cząstek drzew iglastych i produktów wietrzenia skały macierzystej. Badania składu chemicznego śniegu na Spitzbergenie i Grenlandii wykazały znaczną zawartość mikro- i makroelementów, a śnieg w polskiej i słowackiej części Tatr Wysokich zawierał ilości azotu i fosforu porównywalne do tych stwierdzanych w wodach eutroficznych. Zresztą same glony, przyswajając i kumulując składniki odżywcze, a następnie uwalniając je do środowiska, znacząco zmieniają skład chemiczny siedliska, w którym żyją. Dzięki temu odgrywają kluczową rolę w kolonizacji tych niekorzystnych środowisk i w tworzeniu warunków do rozwoju bardziej złożonych biocenoz.
Ofiary czy beneficjenci
Glony śnieżne tak naprawdę nie żyją w kryształach lodu czy śniegu, ale w warstwie wody je pokrywającej. Dzięki zdolności do pochłaniania energii świetlnej, wtapiają się w powierzchnię lodu, gdzie tworzą mikrosiedliska. W niszach tych temperatura wzrasta i stabilizuje się, a woda obmywająca powierzchnię kryształków śniegu zapewnia dopływ soli mineralnych i gazów. Obfity zakwit pigmentowanych alg znacząco obniża albedo i przyspiesza topnienie. W ten sposób śnieżne i lodowcowe algi mają ogromny wpływ na topnienie śniegu i lodowców, a w miarę postępujących zmian klimatu i wzrostu temperatur wpływ ten będzie rósł. Glony są zatem zarówno „markerami”, jak i „aktorami” zmian klimatu, z jednej strony, czerpiąc korzyści z zachodzących zmian środowiskowych, z drugiej, przyczyniając się do nich.
Zjawisku temu przyjrzała się grupa naukowców z Francji, która badała strefowość występowania gatunków glonów z gromady zielenic we francuskich Alpach. Wyniki ich badań ukazały się w czerwcu 2021 r. na łamach czasopisma „Frontiers in Plant Science”, w numerze w całości poświęconemu tematowi śnieżnych alg. Naukowcy odkryli, że różne gatunki glonów rozwijają się na różnych wysokościach, co wynika ze zróżnicowania ich wymagań termicznych. Na przykład gatunki z rodzaju Sanguina były związane z wysokimi partiami gór, powyżej 2000 m n.p.m., z optimum występowania na ok. 2400 m n.p.m., podczas gdy optimum występowania Chloromonas nivalis stwierdzano na wysokości ok. 1800 m n.p.m. Ocieplenie klimatu może jednak sprawić, że strefowość ta zostanie zaburzona, co zmieni cykl życia organizmów żyjących na lodowcach, a ekosystemy górskie ulegną transformacji.
Biorąc pod uwagę kierunek zmian klimatycznych w naszym kraju i fakt, że zimy stają się raczej łagodniejsze niż ostrzejsze, być może atak arktycznych czerwonych glonów na śniegu nam nie grozi. Ale skoro w zeszłym roku doczekaliśmy się słonolubnej złotej algi w słodkowodnej rzece, a w Warcie zdarzają się odłowy piranii, co nas jeszcze zadziwi? Więc jeśli kiedyś, na zimowym spacerze w Tatrach lub Karkonoszach, zobaczycie krew na śniegu, sprawdźcie najpierw, czy nie pachnie ona arbuzami.
W artykule korzystałam m.in. z prac:
- Hoham R.W., Remias D., 2020. Snow and Glacial Algae: a review. Journal of Phycology, 56, 264-282
- Kawecka B., 1986. Ecology of snow algae. Polskie Badania Polarne. 7(4), 407-415
- Leya T., 2013. Snow algae: adaptation strategies to survive on snow and ice. w: J. Seckbach i in. (eds.), Polyextremophiles: Life under multiple forms of stress, Cellular Origin, Life in Extreme Habitats and Astrobiology 27, 401–423
- Procházková L., Leya T., Křižková H., Nedbalová L., 2019. Sanguina nivaloides and Sanguina aurantia gen. et spp. nov. (Chlorophyta): the taxonomy, phylogeny, biogeography and ecology of two newly recognised algae causing red and orange snow. FEMS Microbiology Ecology, 95, fiz064
- Stewart A., Rioux D., Boyer F., Gielly L., Pompanon F., Saillard A., Thuiller W., Valay J-G., Maréchal E., Coissac E., 2021. Altitudinal zonation of green algae biodiversity in the French Alps. Front. Plant Sci. 12:679428
