Jaskinia Movile jako izolowany ekosystem chemosyntetyczny

Jaskinia Movile (Rumunia) jest jednym z najlepiej poznanych lądowych ekosystemów chemosyntetycznych, w których produkcja pierwotna zachodzi bez udziału energii słonecznej. Odkryta w 1986 roku, pozostawała odizolowana od środowiska powierzchniowego przez około 5–6 milionów lat. Podstawą funkcjonowania tego systemu są mikroorganizmy chemoautotroficzne wykorzystujące związki siarki, metanu oraz azotu. W jaskini wykształciła się bogata, w dużej mierze endemiczna fauna bezkręgowców, wykazująca liczne adaptacje morfologiczne, fizjologiczne i behawioralne do życia w warunkach hipoksji i wysokiego stężenia siarkowodoru. Artykuł przedstawia charakterystykę środowiska, strukturę troficzną oraz szczegółowy przegląd fauny jaskiniowej.

Jaskinia Movile położona jest w południowo-wschodniej Rumunii, w pobliżu miasta Mangalia. Odkryta została w 1986 roku podczas prac geologicznych. Dane geologiczne i izotopowe wskazują, że system jaskiniowy został odcięty od dopływu energii słonecznej w późnym miocenie, około 5–6 mln lat temu. Jaskinia charakteryzuje się jedną z najlepiej udokumentowanych faun jaskiniowych na świecie. Do chwili obecnej opisano ponad 50 gatunków bezkręgowców, z czego zdecydowana większość to endemity, występujące wyłącznie w obrębie tego systemu jaskiniowego. Fauna ta reprezentuje kilka głównych linii filogenetycznych, które niezależnie przystosowały się do warunków trwałej ciemności, hipoksji oraz wysokich stężeń siarkowodoru.

Atmosfera jaskini cechuje się obniżoną zawartością tlenu (7–10%) oraz wysokim stężeniem dwutlenku węgla, metanu i siarkowodoru. Wody jaskiniowe zawierają znaczne ilości zredukowanych związków siarki i azotu, co warunkuje rozwój mikroorganizmów chemosyntetycznych.

Ekosystemy funkcjonujące niezależnie od fotosyntezy stanowią istotny przedmiot badań biologii ewolucyjnej i ekologii ekstremalnej. Jaskinia Movile jest unikatowym środowiskiem lądowym, w którym pierwotna produkcja materii organicznej opiera się wyłącznie na chemosyntezie. Długotrwała izolacja oraz ekstremalne warunki chemiczne doprowadziły do powstania wysoce wyspecjalizowanej fauny, czyniąc ten obiekt jednym z najważniejszych naturalnych laboratoriów do badań nad adaptacją organizmów do środowisk skrajnych.

Podstawę sieci troficznej stanowią bakterie chemoautotroficzne tworzące biofilmy i maty mikrobiologiczne. Organizmy te wiążą węgiel nieorganiczny dzięki energii uzyskiwanej z utleniania siarkowodoru, metanu oraz jonów amonowych. Fauna jaskiniowa funkcjonuje jako konsumenci pierwotni i wtórni, żywiący się bezpośrednio mikroorganizmami lub innymi bezkręgowcami.

Dotychczas w Jaskini Movile opisano ponad 50 gatunków bezkręgowców, z czego znaczna większość to gatunki endemiczne. Fauna obejmuje przedstawicieli następujących grup:

Pierścienice (Annelida)

• Wśród pierścienic dominują drobne skąposzczety oraz pijawki, związane głównie z osadami dennymi oraz biofilmami bakteryjnymi. Stwierdzono m.in.:
• Helodrilus sp.
• Pristina sp.
• Erpobdella sp.

Organizmy te pełnią rolę konsumentów pierwotnych, odżywiając się detrytusem mikrobiologicznym oraz bezpośrednio matami bakteryjnymi. Wykazują wysoką tolerancję na niskie stężenia tlenu oraz obecność związków siarki.

Nicienie (Nematoda)

• Nicienie stanowią jedną z najliczniejszych grup fauny Jaskini Movile, zarówno pod względem liczebności osobników, jak i różnorodności ekologicznej. Do najczęściej odnotowywanych rodzajów należą:
• Rhabditis sp.
• Plectus sp.
• Monhystera sp.

Wiele z tych gatunków wykazuje ścisłe powiązania z bakteriami chemosyntetycznymi, tworząc lokalne mikroekosystemy. Część nicieni funkcjonuje jako bakteriofagi, inne jako drapieżniki drobnych bezkręgowców.

Skorupiaki (Crustacea)

Skorupiaki odgrywają kluczową rolę w transferze energii pomiędzy poziomami troficznymi. Najlepiej poznane są:

• Równonogi (Isopoda)
• Armadillidium tabacarui
• Trachelipus troglobius
• Obunogi (Amphipoda)
• Niphargus stygius
• Niphargus cf. dobrogicus – zwany kiełżem podziemnym

Gatunki te są ślepe, bezpigmentowe i wykazują znaczne wydłużenie odnóży oraz czułków. Żywią się głównie biofilmami bakteryjnymi, pierścienicami oraz martwą materią organiczną pochodzenia mikrobiologicznego. Wbrew doniesieniom popularnym, w jaskini nie występują kraby (Brachyura).

Pajęczaki (Arachnida)

W Jaskini Movile stwierdzono obecność licznych drapieżnych pajęczaków, które pełnią funkcję konsumentów wyższego rzędu. Należą do nich:

• Pseudoskorpiony: Neobisium spelaeum
• Roztocza: Hypoaspis sp., Uropoda sp.
• Pajęczaki te wykazują zaawansowane przystosowania sensoryczne, w tym silnie rozwinięte mechanoreceptory, umożliwiające lokalizowanie ofiar w całkowitej ciemności.

Owady (Insecta)

Fauna owadów jest ograniczona liczbowo, jednak obejmuje wysoce wyspecjalizowane formy bezskrzydłe, m.in.:

• Skoczogonki (Collembola): Onychiurus movilae
• Prostoskrzydłe reliktowe: Grylloblattidae sp. (formy troglofilne)
• Owady te pełnią istotną rolę jako konsumenci pierwotni i wtórni, uczestnicząc w rozkładzie materii organicznej.

Adaptacje morfologiczne i fizjologiczne

Organizmy zasiedlające Jaskinię Movile wykazują typowe cechy fauny troglobiontycznej, w tym:

• depigmentację wynikającą z braku światła,
• redukcję lub całkowity zanik narządu wzroku,
• wydłużenie odnóży i czułków, poprawiające orientację w przestrzeni.

Szczególnie istotne są adaptacje fizjologiczne, obejmujące:

• zdolność funkcjonowania w warunkach chronicznej hipoksji,
• tolerancję na wysokie stężenia siarkowodoru, który jest silnie toksyczny dla większości organizmów,
• modyfikacje szlaków metabolicznych umożliwiające efektywne wykorzystanie energii pochodzącej pośrednio z chemosyntezy.

U niektórych gatunków obserwuje się także zależności symbiotyczne z bakteriami, które mogą wspomagać detoksykację siarkowodoru lub dostarczać dodatkowych źródeł energii.

Fauna Jaskini Movile reprezentuje jeden z najbardziej ekstremalnych przykładów adaptacji zwierząt do środowiska chemosyntetycznego. Badania nad tymi organizmami dostarczają kluczowych informacji na temat granic tolerancji biologicznej, mechanizmów ewolucyjnych w izolowanych ekosystemach oraz potencjalnych form życia w środowiskach pozaziemskich.

Literatura
Sarbu, S. M., Kane, T. C., & Kinkle, B. K. (1996). A chemoautotrophically based cave ecosystem. Science, 272(5270), 1953–1955.
Sarbu, S. M. (2000). Movile Cave: A chemoautotrophic ecosystem. Geological Society, London, Special Publications, 177, 319–343.
Hutchins, B. T., & Sarbu, S. M. (2016). Movile Cave: A microbial ecosystem sustained by sulfur oxidation. International Journal of Speleology, 45(3), 1–12.
Engel, A. S. (2010). Microbial diversity of cave ecosystems. Geomicrobiology Journal, 27(1), 1–17.

Autor: Rafał Kozera
Założyciel portalu akwarium.info.pl, miłośnik biotopów, aquascapingu oraz wszystkiego związanego z tematem akwarystyki. Sędzia w konkursach akwarystycznych.