W bezchmurny wrześniowy poranek w Buffelsrivier, odludnym zakątku Namaqualand, około 530 km (329 mil) na północ od Kapsztadu, Uniwersytet Stellenbosch naukowcy zajmujący się glebą Cathy Clarke i Michele Francis patrzą, jak gigantyczna koparka Volvo wbija się w suchą ochrową ziemię. Przez następne pięć godzin koparka ciężko pracuje, kopiąc rów o długości 60 m (197 stóp) i głębokości 3 m (10 stóp) przez serce gigantycznego, nisko zawieszonego kopca, zwanego lokalnie heuweltjie lub „małym wzgórzem”. Wszystko to jest częścią projektu uniwersyteckiego, którego celem jest zrozumienie, dlaczego wody gruntowe na tym obszarze są tak słone.
Gdy koparka wróciła do pobliskiego miasta Springbok liczącego 12 790 mieszkańców, Clarke, Francis i grupa absolwentów rozpoczynają eksplorację rowu. Zaczynają od jej końców, co Francis określa mianem „nudnych kawałków”, dotykając gleby i szukając oznak życia. Kiedy zbliżają się do środka, zaczynają zauważać małe skupiska zdezorientowanych termitów żniwnych z południa (Microhodotermes viator) wściekle próbujących naprawić szkody wyrządzone ich domowi.
W środku rowu, dwa metry pod poziomem gruntu, napotykają „to ogromne gniazdo, które wygląda jak gigantyczny kosmita” – mówi Francis Al Jazeerze. Clarke kiwa głową, zgadzając się: „W chwili, gdy to zobaczyłem, wiedziałem, że jesteśmy świadkami czegoś wyjątkowego. To było tak wyraźnie starożytne… I żywe.
Kiedy już poświęcili trochę czasu, aby po prostu podziwiać pracę wykonaną przez te stworzenia o długości 1 cm (0,4 cala), przeszli do rzeczy właściwej: pobierania próbek gleby. „Przekazałem to zadanie młodemu uczniowi z kilofem” – śmieje się Clarke. „Ale nie udało mu się sprawić, by stalowe ostrze przebiło boki rowu”. Według Johna Midgleya – entomologa z Muzeum KwaZulu-Natal, który nie był zaangażowany w projekt – ziemia była tak twarda, ponieważ stanowiła część „starożytnego kopca” utworzonego przez termity przez tysiące lat. W końcu, po wielu sapaniach i sapaniach, absolwentowi udało się uzyskać próbkę wielkości piłki nożnej, którą wysłano do testów.
Tego rodzaju wyzwania to codzienność badaczy zajmujących się glebą, mówi Clarke, która opisuje swoją dyscyplinę jako „zabawną mieszankę wszystkiego, od nauki o wiadrach po wysoce precyzyjne techniki rentgenowskie”.
Francis opowiada mi, że kiedy pod koniec dnia wrócili do hotelu w Springbok, sprzątaczka zgłosiła je kierownikowi: „Myślała, że jesteśmy zama zamas [South African slang for illegal miners] ponieważ nasze pokoje były pokryte pomarańczowym pyłem” – mówi i dodaje: „To chyba ona [the cleaner] miał rację.”
Ile lat ma lat?
Naukowcy zajmujący się glebą instynktownie wiedzieli, że wykopali bardzo stare gniazdo termitów. Ale żadne z nich nie było przygotowane na to, ile to będzie lat. Przesłali próbki do datowania radiowęglowego z gniazd i gleby z miejsc po drugiej stronie gigantycznego kopca. W testach tych przeanalizowano węgiel organiczny w glebie (rozłożona materia organiczna wciągana do gniazd przez termity) i mineralny kalcyt w glebie (węgiel nieorganiczny w postaci węglanu wapnia), aby uzyskać pełny obraz wieku kopca.
Badania wykazały, że materia organiczna wciągnięta do gniazda przez termity znajdowała się tam od co najmniej 19 000 lat. Minerał kalcyt w gniazdach, będący również wynikiem działalności termitów, był jeszcze starszy: istniał około 34 000 lat, czyli przed ostatnią epoką lodowcową.
Franciszek szybko zauważa, że „nie oznacza to, że termity żyły w lodzie”. Jak wyjaśnia, w suchych częściach świata epoki lodowcowe były właściwie okresem obfitości: „Namaqualand obfitował w opady deszczu i był magnesem dla wszelkiego rodzaju zwierząt”.
Chociaż entomolog Midgley nie ma wątpliwości, że termity żyją na tym obszarze od co najmniej 30 000 lat (pierwsze skamieniałe gniazda odnaleziono na tym obszarze w latach trzydziestych XX wieku), twierdzi, że nie ma sposobu, aby udowodnić, że gniazdo było zamieszkane nieprzerwanie przez długi czas. cały ten czas. „W okolicy występuje duże zagęszczenie gniazd. Rekolonizacja wydaje się nieunikniona, jeśli nie koniecznie zamierzona” – wyjaśnia Midgley.
Tak czy inaczej, badania Clarke’a i Francisa rzucają światło na rolę, jaką odgrywają te źle rozumiane owady jako inżynierowie ekosystemów. Co najmniej 165 gatunków termitów z 54 rodzajów występuje w Afryce Południowej. Chociaż istnieją duże różnice między rodzajami, wszystkie charakteryzują się wysokim stopniem organizacji społecznej, a każdy gatunek obejmuje kilka odrębnych „kast”. W zależności od kasty – reprodukcyjnej (król i królowa), żołnierz czy robotnik – termity tego samego gatunku mogą wyglądać i zachowywać się zupełnie inaczej.
Południowe termity żniwiarskie żywią się głównie patyczkami i gałązkami, które znoszą do swoich gniazd: w języku afrikaans nazywa się je nosiciele pałeczek (nośniki kijów) lub drwale (drwale). Poza tymi pseudonimami większość ludzi wie o nich bardzo niewiele – często mylą je z mrówkami. O termitach mówi się zazwyczaj tylko wtedy, gdy rolnicy narzekają na zniszczenia, jakie sieją na pastwiskach. Używanie pestycydów do zabijania termitów pozostaje powszechną praktyką.
Termity mogą mieć złą reputację, ale badania Clarke’a i Francisa podkreślają jedną z długoterminowych korzyści płynących z jedzenia kijów. Przez tysiąclecia ich redystrybucja materii organicznej drastycznie zmienia skład gleby, skutecznie tworząc dwa różne siedliska w tym samym biomie. Niektóre gatunki roślin uwielbiają bogatą w minerały glebę heuweltjies, podczas gdy inne przystosowały się do uprawy w glebie niezamieszkanej przez termity.
„Termity są jednym z powodów niesamowitej różnorodności biologicznej Namaqualandu” – mówi Clarke. Biom, oficjalnie znany jako Sukulent Karoo, jest uważany za „najbardziej zróżnicowany biologicznie region pustynny na świecie„.
Ale to nie jedyny sposób, w jaki przynoszą korzyści planecie.
Przypadkowe odkrycie
Heuweltjies utworzone przez południowe termity żniwiarskie zupełnie nie przypominają dramatycznych szczytów zbudowanych przez inne gatunki w Afryce, Australii i Ameryce Południowej. Ale to nie czyni ich mniej fascynującymi. Te wzniesione kopce, mierzące do 40 metrów (132 stóp) średnicy, zawierające misterną sieć tuneli i gniazd termitów, zajmują do 27 procent powierzchni Namaqualand. Naukowcy są podzieleni co do tego, czy termity rzeczywiście konstruują heuweltjies – ale nawet sceptycy przyznać, że termity odgrywają kluczową rolę w ich powstawaniu.
Południowy termit żniwny ma szeroki zasięg występowania, ale heuweltjies – które są wynikiem gromadzenia się drobnego materiału glebowego, węgla i soli na przestrzeni wieków – tworzą się wyłącznie w regionach półpustynnych. Południowy termit żniwny jest również powszechny w okolicach Stellenbosch (malownicze miasto uniwersyteckie Winelands, około 50 km na wschód od Kapsztadu, gdzie znajduje się siedziba Clarke), ale ulewne zimowe deszcze i gęsta roślinność zapobiegają tworzeniu się kopców. Tutaj obecność termitów podkreślają duże kępy krzewów w krzaczastych fynbos (rodzima roślinność) oraz w bogatych w składniki odżywcze płatach winnic i sadów owocowych.
Buffelsrivier, w którym pada około cztery razy mniej deszczu niż Stellenbosch, to inna historia. Jak okiem sięgnąć, w krajobrazie wznoszą się masywne, gęste heuweltjies. Wiosną są szczególnie łatwe do zauważenia, ponieważ heuweltjies są otoczone aureolą kwiatów.
Clarke i Francis rozpoczęli badanie heuweltjies w Buffelsrivier, próbując zrozumieć, dlaczego wody gruntowe w okolicy są tak słone – termity były jedynie dodatkiem. „Celem było datowanie wód gruntowych” – wyjaśnia Francis. „Czy było bardzo stare? A może był ładowany za każdym razem, gdy padał deszcz?”
Datując wodę, musieli datować otaczające ją osady. Proces ten nie doprowadził jedynie do przypadkowego odkrycia kilku bardzo starych gniazd termitów. Potwierdziło również, że sole i inne minerały w wodach gruntowych były bezpośrednim skutkiem działalności termitów. Kiedy pada deszcz, Franciszek wyjaśnia: „ sole zgromadzone w kopcach przez tysiące lat są spłukiwane do systemu wód gruntowych ścieżkami przepływu utworzonymi przez tunelowe działanie termitów, spychając rozpuszczone minerały coraz głębiej”.
Przeoczony pochłaniacz dwutlenku węgla
Chociaż dostarczyło to ostatecznego wyjaśnienia hipersalinowych wód gruntowych w regionie, skłoniło także naukowców do zastanowienia się nad rolą, jaką termity mogą odegrać w walce ze zmianami klimatycznymi – czymś, czego nigdy nie brano pod uwagę w przypadku tego gatunku.
Wciągając pod ziemię patyki i gałązki, termity dodają do ziemi świeże zapasy węgla organicznego na głębokości większej niż jeden metr (trzy stopy). To głębokie składowanie węgla organicznego, wyjaśnia Clarke, „zmniejsza prawdopodobieństwo uwolnienia węgla z powrotem do atmosfery i oznacza, że kopiec działa jak długoterminowy pochłaniacz dwutlenku węgla”. Ciągłe zbieranie materii roślinnej również zwiększa żyzność tych kopców. Stąd aureola wiosennych kwiatów.
Ale na tym nie kończą się zdolności termitów do sekwestracji. Biologiczny rozkład odchodów termitów (tzw. frasu) uruchamia kaskadę reakcji biologicznych, w wyniku których powstaje węglan wapnia – materiał, z którego zbudowany jest wapień. Węglan wapnia jest bardzo stabilną formą węgla, która jest uwięziona w glebie przez tysiące lat. Część tego węgla przedostaje się do wód gruntowych, gdzie może pozostać przez stulecia.
„To rodzaj długoterminowego składowania dwutlenku węgla [14.6 metric tonnes] metodę, którą firmy zajmujące się składowaniem dwutlenku węgla starają się powielać” – mówi Clarke. „Ale termity robią to od tysięcy lat.
„Nadszedł czas, abyśmy przestali postrzegać termity jako szkodniki i zaczęli dostrzegać ważną rolę, jaką mogą odegrać w walce z globalnym ociepleniem”.
Entomolog Midgley zgadza się z tym: „Termity to fascynujące stworzenia, które promują różnorodność biologiczną na różnorodne i nieoczekiwane sposoby. Znaleźliśmy np gatunek bzygowatego żywiącego się frasem termitów jako siedlisko larw… bez termitów wyginęłoby. Im więcej będziemy odkrywać, tym bardziej fascynujące aspekty życia termitów wyjdą na jaw.”
Clarke i Francis uważają, że „aktywność termitów powinna zostać uwzględniona w modelach węglowych”. Modele te skupiają się obecnie głównie na lasach i oceanach, zatem „uwzględnienie kopców termitów mogłoby pomóc w pełniejszym zrozumieniu globalnej dynamiki emisji dwutlenku węgla”.
Tylko drapanie powierzchni
Do odkrycia Clarke’a i Francisa najstarsza materia organiczna znaleziona w kolonii termitów pochodziła od 4000-letniego kurczaka z Brazylii. To powiedziawszy, w bardzo niewielu badaniach wykorzystano ciężki sprzęt do penetracji twardej skorupy utworzonej przez owady, więc istnieje duża szansa, że mogą tam istnieć nawet starsze kolonie – czy to w Namaqualand, czy gdzie indziej.
Mimo że jest naukowcem zajmującym się glebą, a nie entomologiem, Francis przyznaje, że zakochał się w owadach o miodowej barwie i ich skomplikowanych społecznościach. „Wiem, że nie należy przypisywać owadom ludzkich cech” – mówi. „Ale nie mogę się powstrzymać. Gdybym miał nieograniczony czas i fundusze, bardzo chciałbym wykopać kopce termitów na całym świecie.
Na razie jednak będzie musiała zadowolić się kolejnym projektem, w ramach którego przyjrzy się bardziej szczegółowo mechanizmom sekwestracji węgla w heuweltjies Namaqualand. Projekt zainicjował Uniwersytet Stellenbosch, ale dzięki międzynarodowemu grantowi ufundowanemu przez National Science Foundation (USA) i National Research Foundation (RPA) w projekcie uczestniczy obecnie zespół mikrobiologów, ekologów i geochemików z naukowców z USA i Republiki Południowej Afryki .
Nareszcie ci malutcy inżynierowie ekosystemów cieszą się uwagą, na jaką zasługują.
