Motyl na śniegu. Odkrycie polskich naukowców w Andach

Oczy ma „kasztanowe, owłosione, z mlecznobiałym kołnierzem”. Głaszczki wargowe „dwa razy dłuższe od głowy”. Czoło „z kępką długich, czarnobrązowych włosów”. Czułki „sięgające dwóch piątych długości skrzydła wzdłuż krawędzi kostalnej, smukłe, ciemnobrązowe, przeważnie nagie”. Tułów „czarny, pokryty na grzbiecie krótkimi i rzadkimi, złotobrązowymi, owłosionymi łuskami”.

Nivaliodes negrobueno, czyli motyl śnieżny („nivalis” – z łaciny „śnieżny”), został odkryty na przełęczy Abra Negrobueno w peruwiańskich Andach przez zespół prof. Tomasza Pyrcza z Instytutu Zoologii i Badań Biomedycznych Uniwersytetu Jagiellońskiego.

– Na wysokości 4800 metrów zobaczyliśmy nagle czarnego, dużego motyla, który leciał powoli nad śniegiem. „Stop! Co to było?!” – krzyknął któryś z nas. Zahamowaliśmy z piskiem, wypadliśmy z samochodu i pobiegliśmy za nim – mówi prof. Pyrcz.

Żaden z naukowców nie widział tak dużego motyla

Prof. Pyrcz zaprasza do dużej sali na uniwersyteckim kampusie, w której są motyle z całego świata, łącznie blisko siedemset tysięcy okazów. Schowane w wysokich szafach, uporządkowane według regionów świata, z których pochodzą. Wśród nich największy na świecie zbiór motyli południowoamerykańskich.

Dołącza do nas dr Rafał Garlacz z Centrum Edukacji Przyrodniczej UJ, który badał między innymi motyle w andyjskich lasach mgłowych i był uczestnikiem wielu wypraw naukowych w Ameryce Południowej.

– Czterech biologów z wieloletnim doświadczeniem w badaniach motyli w wysokogórskich Andach i żaden z nas dotąd nie widział tak dużego motyla, który żyje tak wysoko – prof. Pyrcz wspomina wrześniowy poranek 2021 r., gdy odkryli motyla śnieżnego.

Tamtego dnia nie od razu go złapali. Najpierw śledzili. Ze zdziwieniem zaobserwowali, że motyl delikatnie podlatuje nad śniegiem, a gdy wychodzi słońce – przysiada, rozkłada skrzydła i wygrzewa się.

– Od razu wiedzieliśmy, że mamy do czynienia z unikalnym gatunkiem. Motyl, którego obserwowaliśmy, żył o ponad pięćset metrów wyżej niż inne motyle z tej grupy – opowiada prof. Pyrcz. – Jego najbliżsi krewni występują w lasach tropikalnych na wysokości około dwóch i pół tysiąca metrów. W dużo bardziej stabilnych i sprzyjających warunkach. Temperatura utrzymuje się tam na podobnym poziomie przez cały rok, a od wiatru motyle chroni to, że żyją w gęstym lesie.

Motyl śnieżny, jak go później nazwali, funkcjonuje w warunkach półpustynnych – zwykle na piargach wysokogórskich, gdzie pada śnieg i wieją huraganowe wiatry, które osiągają prędkość nawet do stu kilometrów na godzinę. Życie utrudniają też duże amplitudy temperatur: w dzień może tu być osiemnaście stopni, w nocy temperatura może spaść do minus dwudziestu.

– Mieliśmy takie sytuacje w wysokich Andach, gdzie mogliśmy ustać tylko w ten sposób – mówi prof. Pyrcz i wstaje, by przyjąć pozycję skoczka narciarskiego wychodzącego z progu. – Wiatr i tak spychał nas ze ścieżki. Możemy więc sobie wyobrazić, co tak mocny wiatr potrafi zrobić z delikatnymi skrzydłami motyli.

– Jakie strategie na przetrwanie ma motyl śnieżny? – pytam.

– Wiemy o nim sporo, ale wciąż nie wszystko – odpowiada prof. Pyrcz. – Od razu zauważyliśmy, że preferuje czarne skały, które szybko się nagrzewają. Przysiadając na skale może pobierać energię cieplną, która się od niej odbija. Gdy temperatura zaczyna spadać, szuka wyłomów skalnych i wczołguje się do środka. W ten sposób chroni się przed wysuszeniem i zamarznięciem – mówi prof. Pyrcz. – W trakcie badań okazało się, że hemolimfa motyla śnieżnego, czyli owadzi odpowiednik krwi, zawiera substancje, takie jak glikole, które sprawiają, że nie zamarza – dodaje.

W górach motyle są lepiej widoczne

Żeby upewnić się, że mają do czynienia z nowym gatunkiem, przeprowadzają cały szereg badań – morfologicznych i molekularnych.

– Skrzydła motyli są pokryte łuskami, które tworzą deseń, i na tej podstawie możemy dokonać pierwszej identyfikacji. W dalszej kolejności badamy aparaty kopulacyjne samca i samicy, bo u motyli ich skomplikowana budowa jest charakterystyczna dla danego gatunku – wyjaśnia dr Garlacz.

Dlatego tak ważny jest jak najbardziej szczegółowy opis motyla: głowy, tułowia, skrzydeł oraz odwłoka. Oczu, czułków, głaszczek. – Owady uskrzydlone mają charakterystyczne użyłkowanie, coś w rodzaju szkieletu, na którym rozpostarta jest błona skrzydeł. Jeśli wiemy, że pewne cechy mogą pomóc w określeniu gatunku, staramy się opisać jak najwięcej szczegółów – mówi dr Garlacz. – Podobnie jeśli pewne cechy są charakterystyczne dla większych grup gatunków, ale ulegają w toku ewolucji pewnym modyfikacjom, należy te zmiany wychwycić i opisać.

Kolejnym krokiem są badania genetyczne.

Jeśli badacze złapią jeden okaz motyla z nowego gatunku, szukają kolejnych. – Zdarza się, zwłaszcza w przypadku motyli, które występują w gęstych lasach tropikalnych, że znajdziemy jednego osobnika, a następnego dopiero po dwóch, trzech latach. Sytuacja jest łatwiejsza, jeśli motyle występują wysoko w górach, na łąkach czy piargach, gdzie są lepiej widoczne – mówi prof. Pyrcz. – Wtedy wystarczy krótka penetracja obszaru, żeby odłowić kolejne. Jeśli jednak nie udaje się złapać drugiego okazu, pojawia się dylemat, czy opisywać nowy gatunek na podstawie badań jednego osobnika, czy czekać, aż pojawi się dłuższa seria. Co bywa mało prawdopodobne, bo żeby się udało, trzeba pojechać w to samo miejsce, o tej samej porze roku i trzeba mieć szczęście.

Przy opisywaniu nowego gatunku biolodzy wskazują, który okaz spośród zebranych będzie tzw. holotypem – to na jego podstawie opisuje się gatunek lub podgatunek.

– To jest bardzo istotne z punktu widzenia taksonomii. Cała reszta okazów pochodzących z tego samego miejsca to są tak zwane paratypy – mówi prof. Pyrcz. – Opisanie ich jest równie ważne, bo może się okazać, że holotyp ulegnie zniszczeniu, choć zbiór naukowy powinien być odpowiednio zabezpieczony, by holotyp mógł być przechowywany jak najdłużej. Jeśli jednak holotyp ulegnie zniszczeniu, trzeba wyznaczyć go na nowo.

Badania na wysokości od 3 do 5 tysięcy metrów

Tropikalne Andy – gdzie bioróżnorodność jest najwyższa na świecie, a liczba obszarów dotąd nie eksplorowanych przez biologów wciąż duża – interesowały Tomasza Pyrcza, ówczesnego doktoranta w Instytucie Zoologii UJ, od lat 90., i najpierw prowadził tam badania na własną rękę. Jest autorem opisu ponad trzystu nieznanych wcześniej gatunków motyli.

Pierwszą wyprawę w Andy wenezuelskie zorganizowali w 1996 r. z prof. Januszem Wojtusiakiem, wieloletnim kierownikiem Muzeum Zoologicznego UJ, jednym z najważniejszych polskich entomologów. Poznali się dużo wcześniej na Uniwersytecie w Nsukka, w Nigerii. W Andy wyjeżdżali przez kolejne trzydzieści lat regularnie: dwa lub trzy razy w roku na kilka tygodni. Budowali sieć współpracowników na miejscu – głównie w Peru, Ekwadorze, Kolumbii, Boliwii, a także w Wenezueli, dopóki sytuacja polityczna na to pozwalała. Jeździli także do Ameryki Środkowej: Meksyku, Gwatemali i Kostaryki.

Większość badań prowadzą na wysokości od trzech do pięciu tysięcy metrów nad poziomem morza. – Zespół musi się aklimatyzować. Dlatego raczej unikamy sytuacji, gdy z poziomu morza wjeżdżamy od razu na cztery tysiące metrów. Dwa dni staramy się spędzić na dwóch tysiącach, potem dwa na czterech i dopiero potem zaczynamy badania na pięciu tysiącach metrów – mówi prof. Pyrcz.

Na granicę kolumbijsko-wenezuelską w towarzystwie policjanta

Na początku ich sprzęt i jedzenie wwożą na górę muły, nierzadko korzystają z pomocy lokalnych tragarzy. Teraz coraz częściej wjeżdżają samochodami terenowymi.

Wynajmują pokoje w niewielkich górskich pensjonatach, a jeśli takich nie ma w okolicy, proszą o nocleg mieszkańców lub rozbijają namioty. Ważne, by od miejsca badań dzieliły ich najwyżej trzy godziny drogi pieszo. – Pamiętam trzecią noc w ekwadorskich Andach, na aktywnym wulkanie Tungurahua. Spaliśmy na wysokości prawie czterech tysięcy metrów, w szopie, której użyczył nam gospodarz. Wieczorem dołączyły do nas krowy, o których możliwym towarzystwie nam nie wspomniał – opowiada dr Garlacz.

Przygód mają więcej. Podczas jednej z wypraw do Peru otoczyli ich miejscowi, pasterze krów. – Jedna z droższych wypraw, w której korzystaliśmy z pomocy wojskowych helikopterów, by dostać się na teren trudno dostępny. Rdzenni mieszkańcy najpierw wystraszyli się helikopterów, a potem ludzi, którzy rozświetlili nocą las. Zorganizowali się w grupę kilkudziesięciu osób uzbrojonych w strzelby. Otoczyli nas i zażądali wyjaśnień – opowiada prof. Pyrcz. – Pokazaliśmy im siatki na motyle i zebrane owady. Opowiedzieliśmy o naszej pracy. Dopiero wtedy uznali, że nie jesteśmy dla nich zagrożeniem.

Przed rozpoczęciem badań przedstawiają się lokalnym mieszkańcom. Zwłaszcza jeśli mają w planach także odłowy nocne. – Kilka osób, w sztucznym świetle, roztaczającym poświatę, do tego światło ultrafioletowe. Nietrudno wskrzesić w ten sposób opowieści i legendy peruwiańskie o Pisztako, demonicznej istocie mordującej Indian – mówi dr Garlacz.

Jeśli znajdują się w miejscach zapalnych, trudnych politycznie, a nawet niebezpiecznych, przygotowują się. – W Kolumbii jeździmy z dokumentem wydanym przez lokalną uczelnię, który gwarantuje nam „bezpieczeństwo ze wszystkich stron” – mówi prof. Pyrcz. – „Wszystkich”, to znaczy wojskowych i partyzanckich. Zdarzało się, że na granicę kolumbijsko-wenezuelską jechali w towarzystwie policjanta.

– Im jednak wyżej w górach, tym bezpieczniej. I nie chodzi tylko o to, że mniej tam jadowitych węży i skorpionów – dodaje.

Pułapki na owady

Na każdą wyprawę zabierają: siatki entomologiczne, pułapki, pęsety, szpilki. Koperty, pudełka do zabezpieczenia materiału. W walizkach mają też kable i żarówki do nocnych odłowów. Niemałych rozmiarów generator prądotwórczy, który zwykle wzbudzał zainteresowanie w czasie kontroli na lotnisku, zastąpili powerbankiem.

Harmonogram wypraw mają szczegółowo rozpisany. Dzięki zdjęciom satelitarnym i aplikacjom takim jak Google Maps mogą wybrać teren do badań precyzyjnie.

Pułapki konstruują na miejscu. Spleciony z zielonych siatek wędkarskich worek powinien być otwarty od dołu. Właśnie na dole umieszczają talerz z przynętą. Owady skuszone zapachem, zwykle odchodów lub sfermentowanych krewetek czy ryb, wlatują do siatki, a gdy poczują się zagrożone, lecą w górę, w głąb worka.

– Na obszarach tropikalnych, takich jak Andy, łąk, a więc i kwiatów właściwie nie ma. W lesie tropikalnym kwiaty się pojawiają, ale wysoko, w koronach drzew. Wbrew naszym wyobrażeniom, motyle rzadko szukają tam nektaru jako źródła energii czy minerałów. Najczęściej żywią się gnijącymi owocami, odchodami zwierząt mięsożernych, jak pumy czy jaguary, a także, jeśli w okolicy są domostwa, psów – mówi prof. Pyrcz.

– Dlatego zdarzało się, że jeśli nocowaliśmy w pensjonacie wysoko w górach, a właściciele mieli psy, rano zbieraliśmy ich odchody. Ku radości wszystkich – dodaje prof. Pyrcz.

Pułapek instalują w terenie od kilkunastu do kilkudziesięciu, zwykle wzdłuż ścieżki. Przewyższenie między pierwszą a ostatnią wynosi 1500 metrów. Sprawdzają je codziennie, a znalezione w nich owady wyjmują najszybciej jak to możliwe, bo zniszczone stają się nieprzydatne do badań naukowych.

Nowe gatunki

Po powrocie na nocleg przebierają motyle od razu. Jeśli przynoszą setki, a nawet tysiące odłowionych owadów, pracują do późnych godzin nocnych. By uzyskać jak najlepszy materiał do badań molekularnych, pobierają próbki DNA od razu, na miejscu. Odrywają pęsetą odnóża, zabezpieczają je w alkoholu, wkładają do fiolek, a potem każdą wprowadzają do komputerowej bazy danych.

– To niezwykle ważne, ponieważ informacja zawarta w materiale genetycznym pozwala z dużą precyzją oraz całkiem obiektywnie pomóc w identyfikacji gatunku. Każdy gatunek posiada unikalny kod DNA, jeśli więc użyjemy tego samego odcinka DNA do porównań, uzyskamy dobre narzędzie do szybkiej identyfikacji. Ta metoda jest tania, prosta, szybka i w większości przypadków skuteczna – mówi dr Garlacz.

Każdy okaz wkładają do osobnej koperty. Pilnują, żeby do kopert nie dostały się mrówki.

Odrzucają tylko te owady, które są bardzo zniszczone.

Zebrane motyle przywożą w papierowych pudełkach, bo te nie zatrzymują wody z parujących owadów i obniżają ryzyko pojawienia się pleśni, która niszczy materiał genetyczny. Po powrocie owady są preparowane, a następnie przemrażane przez minimum dziesięć dni, żeby do zbioru nie wprowadzić żadnych potencjalnych szkodników.

Rozkładają je potem na stołach, sortują, wybierają materiał do opracowania naukowego. Resztę niespreparowanego materiału przechowują w zamrażarkach. Pod każdym okazem jest etykietka z opisem: miejsce, data, wysokość, kto zbierał i w jakim środowisku.

– Zdarza się, że po przywiezieniu owadów do Krakowa i dokładnej identyfikacji, większość z nich okazuje się nowymi gatunkami – mówi dr Garlacz.

– Nie ma większej radości niż moment, w którym jesteśmy w terenie, złapiemy motyla i od razu wiemy, że to nowy gatunek – mówi prof. Pyrcz. – Coś pani pokażę – wstaje i po chwili wraca z gablotą pełną małych, mieniących się motyli o srebrnych skrzydłach. – Gdy je złapaliśmy, szczęka nam opadała. Środkowe Peru, na wysokości czterech tysięcy metrów.

– Piękne.

– Jeszcze jedną rzecz pani pokażę – mówi prof. Pyrcz. – Proszę za mną.

Szuka przez chwilę, wchodzi na drabinę, zmienia alejkę. – Szkoda, chyba został przeniesiony do drugiej części zbioru – mówi. – Chciałem pani pokazać pierwszego motyla, którego znalazłem jako dziesięciolatek w moim ogrodzie w Senegalu, gdzie wtedy mieszkałem.

– Skąd dziesięciolatek wiedział, jak zabezpieczyć złapanego motyla, by przetrwał tyle lat?

– Pierwszych wskazówek udzielił mi tata. Powiedział, jak preparować, jak rozkładać skrzydła, jak opisywać na etykiecie. Wyjaśnił podstawowe informacje o gatunkach. Z ciekawości zacząłem chodzić na zajęcia z biologii na uniwersytecie w Dakarze, a jeden z wykładowców pokazał mi wtedy pierwszy prawdziwy zbiór naukowy motyli.

Opis motyla śnieżnego pochodzi z tekstu opublikowanego w „Zoological Journal of the Linnean Society”.