Dünyanın en hızlı ısınan bölgesi olan Arktik'te bilim insanları, türlerin iklim krizine yalnızca bireysel değil, birbirleriyle kurdukları ilişkiler aracılığıyla birlikte uyum sağlayıp sağlayamayacağını soruşturuyor. US National Science Foundation'ın 15 milyon dolar (11 milyon sterlin) destek verdiği Evolving Meta-Ecosystems Institute (Evome) projesi, Alaska'nın tundra ve dere ekosistemlerini altı yıl boyunca yakından inceleyen ilk girişim olma özelliğini taşıyor.
Massachusetts'teki Woodwell Climate Research Center kıdemli bilim insanı Linda Deegan'ın liderliğindeki projede 50 araştırmacı görev alıyor. Saha çalışmaları, Fairbanks'i Prudhoe Bay petrol sahalarına bağlayan Dalton Highway boyunca, Brooks Sıradağları'nın güneyinden Arctic Okyanusu'nun 60 mil güneyindeki Sagwon Creek'e kadar uzanan yaklaşık 190 millik bir koridordaki 15 noktada yürütülüyor.
Deegan, organizmaların bireysel yanıtlarının ötesinde bir ekosistem dokusu içinde yaşadığına dikkat çekiyor: "Bu bağlantıların onların iklim değişikliğinde gelişmesine yardımcı olacağını düşünüyoruz. Her şey tamamen dağılmayacak."
Beş tür ve aralarındaki bağlar
Evome ekibi, beyaz taçlı serçe, kelebek yapraklı söğüt, Arktik grayling, bir su mayıs böceği ve bir yer karıncasını odak noktası olarak seçti; kesin türler henüz belirlenmedi. Araştırmacılar, bir tür sıcaklığa yanıt olarak uyum sağladığında diğer türlere ve onların uyumlarına da tepki verip vermeyeceğini anlamak istiyor.
Söğüt çalılarının Arktik nehir ve dere kıyılarında yeni alanlar kazanması — bilim insanlarının "shrubification" (çalılaşma) olarak adlandırdığı süreç — taş sinekleri ve mayıs böceklerinin yaşam döngülerini bozabilir. Columbia University'de nicel ekoloji doktora öğrencisi olan Ian Shuman, beyaz taçlı serçelerin ne ölçüde dere böcekleri tükettiğini araştırıyor. Şarkı kuşları da sucul böceklere bağımlıysa, çalılaşma serçelerin geleceğini de etkileyebilir.
Woodwell araştırma asistanı Andie Norton, gölgelenen derelerde fotosentezle üretilen alglerin azaldığını, ancak söğüt yapraklarının suya düşmesiyle yaprak parçalayıcı taş sineklerinin daha bol hale gelebileceğini belirtiyor. Norton'a göre asıl soru, balık ve kuşların bu değişimden yeterince yararlanıp yararlanamayacağı. Mayıs böceklerinin aksine taş sinekleri genellikle büyük sürüler oluşturmuyor ve ilkbahar erimesi sırasında daha erken ortaya çıkıyor.
Arktik grayling: Ekosistemin bağlayıcı türü
Somon familyasından bir soğuk su balığı olan Arktik grayling, Alaska'nın havzalarını birbirine bağlayarak göller ve dereler arasında besin taşıyor. İridesan gövdesi ve gösterişli sırt yüzgeciyle tanınan grayling, soğuk suya gelişmek için ihtiyaç duyuyor; taş sinekleri ve mayıs böcekleriyle besleniyor ve öngörülemeyen yaz akıntıları kışlak göllere dönüşünü engelleyebiliyor.
Woodwell'den çevre ekoloğu Chris Neill, karların çoğu yıl daha erken erdiğini ve yazların da kuraklaştığını söylüyor: "Grayling hareket etmek zorunda. Bu işaretler genomlarına programlanmış olabilir — veya olmayabilir."
University of Alaska Fairbanks öğrencileri Matthew Zimmerman ve Roberto Ponce Velez, Mayıs ayında Brooks Sıradağları'nın güneyindeki bir gölden grayling yumurtaları topladı. Zimmerman, bir yumurtlama olayını bulmayı "çiviye çekiç atmak" gibi nitelendiriyor. Dalton Highway'in sarsıntılı yolculuğunda yumurtaların yarısından fazlası yok oldu.
Fairbanks'e ulaşan yumurtalar, 4°C ile 20°C arasında beş farklı su sıcaklığına ayarlanmış dört tanka yerleştirildi. Öğrenciler aynı zamanda Fairbanks dışındaki Chena River'dan 4°C'de yumurtlayan grayling yumurtaları da topladı; bu, kuzeydeki graylinglerden altı derece daha soğuk bir sıcaklık. Ponce Velez, sıcaklığın gelişim hızını kontrol ettiğini belirterek şöyle diyor: "Yüksek sıcaklıklarda balıkların gelişimi çok daha hızlı oluyor. Ama ölüm oranımız da çok yüksek."
Önümüzdeki yıl ekip, Kuzey Yamacı'nın çeşitli göl ve derelerinden daha fazla yumurta toplayarak her popülasyonun laboratuvarda nasıl performans gösterdiğini karşılaştıracak.
Genetik çeşitlilik ve evrimsel kurtuluş
Evome bilim insanları, beş türün her birinin genetik çeşitliliğini haritalandırarak uyum için yeterli potansiyel olup olmadığını araştırıyor. University of Connecticut'dan evrimsel biyolog Mark Urban, organizmaların davranışlarını değiştirip değiştiremeyeceklerini anlamanın yalnızca genetikle mümkün olduğunu söylüyor: "Ekolojiyle bir yere kadar gidebiliriz, ama bir noktada organizmaların neden yaptıklarını yaptıklarına inmemiz gerekiyor. Bunu yalnızca genetik açıklayabilir."
Urban, "Yüzlerce deneyde bunun gerçekleştiğini gördük. Uyarlanabilir evrimin inanılmaz bir tamponlama yeteneği var" diyor. Oregon ve Kaliforniya'daki scarlet monkeyflower'ların 2010'larda dört yıllık bir kuraklığa uyum sağlamak için hızla evrimleşmesi, evrimsel kurtuluş sürecine örnek gösteriliyor.
Urban'a göre genomikteki kutsal kâs, her şeyi etkileyen tek bir geni bulmak. Ancak Urban buna iyimser yaklaşıyor: "Çoğu özellik yüz binlerce gen tarafından belirlenecek."
Evome ekibi, Arktik grayling için ilk referans genomunu tamamlamak üzere. Bu, farklı popülasyonlar arasındaki sıcaklık yanıtı farklılıklarını karşılaştırmayı ve yerel uyumlara bağlı olabilecek spesifik genleri aramayı mümkün kılacak.
Urban, projenin sonunda Alaska'nın dere ve tundra ekosistemlerinin toparlanıp toparlanmayacağını, esneyip esnemeyeceğini ya da tamamen kırılıp kırılmayacağını öngörmeyi umuyor: "Sanırım birçok yay olacak. Ama sistemde birkaç kırılma veya bükülme de göreceğiz."