Żubr jest jednym z niewielu gatunków, które przetrwały późnoplejstoceńskie wymieranie legendarnej megafauny, obejmującej mamuty, nosorożce włochate, jelenie olbrzymie czy prażubry i jest obecnie największym lądowym ssakiem Europy. Dotychczas wiedza na temat historii ewolucyjnej żubra i jego współwystępowania z innymi przedstawicielami rodzaju Bison była niedostatecznie zgłębiona. Wyniki najnowszych badań międzynarodowego zespołu odsłaniają nowe, nieznane dotąd fakty z historii ewolucyjnej tych spokrewnionych gatunków.

Żubr europejski (Bison bonasus) był szeroko rozpowszechniony w Europie Centralnej i Wschodniej oraz zachodniej Azji w późnym plejstocenie (120-12 tys. lat temu) i współwystępował z wymarłym już żubrem pierwotnym (Bison priscus), którego zasięg obejmował niemal całą Eurazję. W okresie od 6 tys. lat temu do 2 tys. lat temu żubry zaczęły znikać z zachodniej Europy, a pod koniec XIX wieku intensywne polowania ograniczyły ich występowanie do dwóch niewielkich populacji (uznawanych za podgatunki): w Puszczy Białowieskiej (Bison bonasus bonasus) oraz w górach Kaukazu (Bison bonasus caucasicus). W latach dwudziestych XX wieku żubry europejskie wyginęły w stanie dzikim, a w niewoli przetrwały 54 osobniki będące potomkami zaledwie 12 żubrów.

Drastyczny spadek liczebności i wynikająca z niego niezwykle niska różnorodność genetyczna współczesnych żubrów, znacznie ograniczały możliwości poznania ich prawdziwej historii ewolucyjnej, a ograniczenie ich zasięgu występowania do zaledwie dwóch miejsc na świecie, zawęziło także naszą wiedzę na temat ekologii tego gatunku w przeszłości. W efekcie zwierzęta te były traktowane jak gatunek leśny - z uwagi na środowisko, w którym przetrwały najdłużej przed wyginięciem na wolności.

Dużo więcej na ten temat wiadomo dzięki najnowszym badaniom z wiodącym udziałem badaczy z Instytutu Biologii Ssaków PAN w Białowieży i Australijskiego Centrum Kopalnego DNA w Adelajdzie. Naukowcy z tych instytucji przeanalizowali 135 genomów mitochondrialnych z kopalnych kości przedstawicieli rodzaju Bison z całej Eurazji z okresu kilkudziesięciu tysięcy lat. Z badań tych wynika, że zasięg przestrzenny i czasowy występowania tych zwierząt był znacznie większy, niż dotychczas sądzono.

Wyniki analiz ukazały się właśnie w czasopiśmie „Global Change Biology”.

Dzięki analizie filogenetycznej wśród badanych okazów naukowcy wyróżnili gatunek żubra pierwotnego (zwanego prażubrem) - oraz dwa klady żubrów europejskich: wymarłego Bb1, zwanego też żubrem X - i występującego współcześnie żubra europejskiego - Bb2. Badania pokazały, że klady żubra rozdzieliły się na dwie odmienne linie genetyczne około 97 tys. lat temu i choć wyraźnie różnią się genetycznie, należały do tego samego gatunku.

Wszystkie trzy grupy (prażubr i dwa klady żubra) występowały w Europie do końca epoki lodowcowej (plejstocenu), ale po przejściu do cieplejszej epoki holocenu (ok. 12–9 tys. lat temu) żubr pierwotny i żubr X wyginęły, a przetrwał jedynie żubr europejski. Wielkość populacji żubra X wykazywała stabilność w okresie przed wyginięciem na początku holocenu, dlatego gwałtowny spadek jego liczebności i wyginięcie jest zaskakującym odkryciem. Natomiast zrekonstruowana wielkość populacji żubra europejskiego wykazała spadek populacji już od około 10 tys. lat temu - informują autorzy badania w informacji przesłanej serwisowi Nauka w Polsce.

Naukowcy informują też, że pod koniec plejstocenu na kontynencie eurazjatyckim doszło do dramatycznej utraty różnorodności genetycznej gatunków z rodzaju Bison. Zjawisko to uchwycono dzięki analizom filogenetycznym. Jego przejawem było zmniejszanie się liczby wariantów mitochondrialnego DNA (haplotypów) zarówno u żubra pierwotnego, jak i żubra X. W przypadku żubra europejskiego z jedenastu haplotypów obecnych na początku holocenu, a więc 12 tys. lat temu, w późnym holocenie pozostało zaledwie cztery.

Autorzy badania analizowali również zawartość stabilnych izotopów węgla i azotu w kościach. To pozwala określić dominujący charakter środowisk żerowania oraz diety poszczególnych kladów.

- W późnym plejstocenie ich wartości u żubra pierwotnego, żubra X i żubra europejskiego były podobne i wskazują, że wszystkie trzy grupy miały dietę trawiastą lub mieszaną oraz żerowały w środowiskach otwartych. Stabilne izotopy węgla wykazały zmianę użytkowania siedlisk przez żubra europejskiego - z bardziej otwartych w późnym plejstocenie, do bardziej zalesionych w środkowym holocenie, czyli ok. 6 tys. lat temu, kiedy to ponad dwie trzecie powierzchni środkowej i północnej Europy było pokryte lasami. W tym właśnie czasie nasiliła się presja człowieka związana z rozwojem neolitycznego rolnictwa oraz polowaniami, spychająca żubra w głąb mniej dostępnych lasów – relacjonuje współautorka badań, dr Emilia Hofman-Kamińska z Instytutu Biologii Ssaków PAN w Białowieży. Wyjątkiem, gdzie żubry użytkowały wyłącznie otwarte tereny wysokogórskich łąk (1900 m n.p.m.), była populacja żyjąca w środkowym holocenie (5,1-5,6 tys. lat temu) niedaleko jeziora Sevan w Armenii.

Na przełomie późnego plejstocenu i holocenu w środowisku zaszły zmiany, związane ze zmianami klimatycznymi i wzrastającą presją człowieka. Zmiany te przetrwały jedynie żubry europejskie, które miały dużą plastyczność pokarmową i środowiskową. Te zmiany środowiskowe przyczyniły się prawdopodobnie do wymarcia większych i bardziej wyspecjalizowanych prażubrów i żubrów X.

Zapisy kopalnego DNA pokazują również, że uznawane dziś za dwie linie genetyczne: żubr nizinny i żubr nizinno-kaukaski (przed wyginięciem na wolności: żubr nizinny i żubr kaukaski), izolowane obecnie w niewoli oraz w stanie dzikim, znajdowały się w tym samym kladzie mitochondrialnym (Bb2) przez cały okres holocenu. Nieznaczne różnice genetyczne, obserwowane współcześnie pomiędzy tymi grupami, wydają się być wynikiem rozciągniętej w czasie izolacji geograficznej oraz różnej liczby żubrów-założycieli podczas odtwarzania gatunku po wyginięciu w stanie dzikim, nie zaś - odrębnych ścieżek ewolucyjnych. Nie ma więc obecnie uzasadnienia dla utrzymywania tych grup w izolacji jako osobnych linii genetycznych. Podejście to ma istotne konsekwencje dla zarządzania ochroną współczesnych populacji żubrów, gdzie ograniczona różnorodność genetyczna, mała liczebność i izolacja subpopulacji, stanowią zagrożenie dla ich ochrony i przetrwania - zauważają naukowcy.

Najciekawszą częścią badań - podkreślają ich autorzy - jest wykazanie czasowych zmian występowania i liczebności żubrów w ciągu ostatnich 6 tysięcy lat. W okresie tym liczba odnajdywanych szczątków zwiększała się początkowo co 1750, a potem co 830 lat. To zaś pokrywa się ze spadkiem występowania dębów bagiennych w Irlandii.

- Mniejsza liczba dębów związana była z zimniejszymi i bardziej wilgotnymi okresami cyrkulacji atlantyckiej, które nie sprzyjały tym drzewom, ale też ludziom, a sprzyjały żubrom, które, jak wskazują wcześniejsze badania, były przystosowane do chłodniejszego klimatu. Okresy te były związane z krótszymi sezonami wegetacyjnymi, obniżającymi ilość plonów oraz zmniejszoną liczebnością populacji ludzkiej, a więc także mniejszą presją człowieka na żubra. Do okresów tych można zaliczyć m.in. ochłodzenie na początku tzw. wieków ciemnych (V-X w) oraz małą epokę lodowcową (XIV-XIX w) – zauważa kierujący badaniami prof. Rafał Kowalczyk z Instytutu Biologii Ssaków PAN.

Badania te, dzięki szerokiemu zakresowi geograficznemu i czasowemu, pozwoliły po raz pierwszy uzyskać kompleksowy obraz historii ewolucyjnej i paleoekologii przedstawicieli rodzaju Bison w Europie w późnym plejstocenie i holocenie. Choć analizowane gatunki miały podobne nisze środowiskowe i współistniały ze sobą w przeszłości - ich historia przetrwania potoczyła się inaczej, prawdopodobnie ze względu na odmienne możliwości przystosowania się do zmian klimatu oraz związanych z nimi zmian środowiskowych oraz ekspansji i presji człowieka.

Naukowcy zaznaczają też, że bez działań ochronnych ze strony człowieka (które rozpoczęły się kilkaset lat temu) zapewne i żubr europejski dołączyłby do listy wymarłej legendarnej megafauny, obok prażubra, żubra X oraz tura.

Nauka w Polsce

zan/