Kan diere, plante en swamme by klimaatsverandering aanpas?

deur Anja Marie Westram

Prooidiere beskerm hulself teen roofdiere deur kamoefleerkleure te gebruik. Visse kan vinnig in die water beweeg as gevolg van hul langwerpige vorm. Plante gebruik geure om bestuiwende insekte te lok: aanpassings van lewende wesens by hul omgewing is alomteenwoordig. Sulke aanpassings word in die organisme se gene bepaal en ontstaan ​​deur evolusionêre prosesse oor generasies – anders as byvoorbeeld baie gedrag, word dit nie spontaan deur die omgewing deur die loop van die lewe beïnvloed nie. ’n Snel veranderende omgewing lei dus tot “wanaanpassing”. Fisiologie, kleur of liggaamstruktuur is dan nie meer by die omgewing aangepas nie, sodat voortplanting en oorlewing moeiliker is, die bevolkingsgrootte afneem en die bevolking selfs kan uitsterf.

Die mensgemaakte toename in kweekhuisgasse in die atmosfeer is besig om die omgewing op baie maniere te verander. Beteken dit dat baie bevolkings nie meer goed aangepas is nie en sal uitsterf? Of kan lewende wesens ook by hierdie veranderinge aanpas? Sal daar dus in die loop van 'n paar generasies diere, plante en swamme opduik wat beter in staat is om byvoorbeeld hitte, droogte, oseaanversuring of verminderde ysbedekking van waterliggame te hanteer en dus klimaatsverandering goed kan oorleef?

Spesies volg die klimaat waarby hulle reeds aangepas is en sterf plaaslik uit

Trouens, laboratoriumeksperimente het getoon dat populasies van sommige spesies kan aanpas by veranderende toestande: in 'n eksperiment by die Vetmeduni Wene, byvoorbeeld, het vrugtevlieë aansienlik meer eiers gelê na net meer as 100 generasies (nie 'n lang tyd nie, aangesien vrugtevlieë voortplant vinnig) onder warm temperature en het hul metabolisme verander (Barghi et al., 2019). In 'n ander eksperiment kon mossels by suurder water aanpas (Bitter et al., 2019). En hoe lyk dit in die natuur? Ook daar toon sommige bevolkings bewyse van aanpassing by veranderende klimaatstoestande. Die verslag van Werkgroep II van die IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) som hierdie resultate op en beklemtoon dat hierdie patrone hoofsaaklik in insekte gevind is, wat byvoorbeeld hul "wintervakansie" later begin as 'n aanpassing by langer somers (Pörtner) et al., 2022).

Ongelukkig dui wetenskaplike studies toenemend daarop dat (voldoende) evolusionêre aanpassing by die klimaatkrisis waarskynlik die uitsondering eerder as die reël sal wees. Die verspreidingsgebiede van talle spesies verskuif na hoër hoogtes of na die pole, soos ook opgesom in die IPCC-verslag (Pörtner et al., 2022). Die spesies “volg” dus die klimaat waarby hulle reeds aangepas is. Plaaslike bevolkings aan die warmer rand van die reeks pas dikwels nie aan nie, maar migreer of sterf uit. ’n Studie toon byvoorbeeld dat 47% van die 976 dier- en plantspesies wat ontleed is (onlangs) uitgesterfde bevolkings aan die warmer rand van die reeks het (Wiens, 2016). Spesies waarvoor 'n voldoende verskuiwing in die verspreidingsgebied nie moontlik is nie - byvoorbeeld omdat hul verspreiding tot individuele mere of eilande beperk is - kan ook heeltemal uitsterf. Een van die eerste spesies wat bewys het dat dit weens die klimaatkrisis uitgesterf het, is die Bramble Cay-mosaïekstertrot: dit is net op 'n klein eiland in die Great Barrier Reef gevind en was nie in staat om herhaalde vloede en klimaatverwante plantegroeiveranderinge te vermy nie. (Waller et al., 2017).

Vir die meeste spesies is voldoende aanpassing onwaarskynlik

Hoeveel spesies voldoende sal kan aanpas by toenemende aardverwarming en oseaanversuring en hoeveel (plaaslik) sal uitsterf, kan nie presies voorspel word nie. Aan die een kant is die klimaatvoorspellings self onderhewig aan onsekerheid en kan dit dikwels nie op 'n voldoende klein skaal gemaak word nie. Aan die ander kant, om 'n voorspelling vir 'n bevolking of spesie te maak, sal 'n mens die genetiese diversiteit daarvan moet meet wat relevant is vir klimaataanpassing - en dit is moeilik selfs met duur DNS-volgordebepaling of komplekse eksperimente. Ons weet egter uit evolusionêre biologie dat voldoende aanpassing onwaarskynlik is vir baie bevolkings:

• Vinnige aanpassing vereis genetiese diversiteit. Wat die klimaatkrisis betref, beteken genetiese diversiteit dat individue in die oorspronklike bevolking byvoorbeeld weens genetiese verskille hoë temperature verskillend hanteer. Slegs as hierdie diversiteit teenwoordig is, kan warm-aangepaste individue in die bevolking toeneem tydens verwarming. Genetiese diversiteit hang van baie faktore af – byvoorbeeld die grootte van die bevolking. Spesies wie se natuurlike verspreidingsgebied klimaatverskillende habitatte insluit, het 'n voordeel: genetiese variante van reeds warm-aangepaste bevolkings kan na warmer gebiede "vervoer" word en help om koue-aangepaste bevolkings te oorleef. Aan die ander kant, wanneer klimaatsveranderinge lei tot toestande waarby geen bevolking van die spesie nog aangepas is nie, is daar dikwels nie genoeg nuttige genetiese diversiteit nie - dit is presies wat in die klimaatkrisis gebeur, veral aan die warmer rande van verspreidingsgebiede ( Pörtner et al., 2022).
• Omgewingsaanpassing is kompleks. Klimaatsverandering self stel dikwels veelvuldige vereistes (veranderinge in temperatuur, neerslag, stormfrekwensie, ysbedekking ...). Daar is ook indirekte gevolge: die klimaat beïnvloed ook ander spesies in die ekosisteem, byvoorbeeld op die beskikbaarheid van voerplante of die aantal roofdiere. Baie boomsoorte word byvoorbeeld nie net aan groter droogte blootgestel nie, maar ook aan meer baskewers, aangesien laasgenoemde by warmte baat en meer generasies per jaar produseer. Bome wat reeds verswak is, word onder addisionele spanning geplaas. In Oostenryk, byvoorbeeld, raak dit spar (Netherer et al., 2019). Hoe meer verskillende uitdagings die klimaatkrisis bied, hoe minder waarskynlik word suksesvolle aanpassing.
• Die klimaat verander te vinnig as gevolg van menslike invloede. Baie aanpassings wat ons in die natuur waarneem, het oor duisende of miljoene generasies ontstaan ​​– die klimaat, aan die ander kant, verander tans drasties binne 'n paar dekades. By spesies wat 'n kort generasietyd het (d.w.s. vinnig reproduseer), vind evolusie relatief vinnig plaas. Dit kan deels verklaar waarom aanpassings aan antropogeniese klimaatsverandering dikwels by insekte gevind is. Daarteenoor neem groot, stadig groeiende spesies, soos bome, dikwels baie jare om voort te plant. Dit maak dit baie moeilik om tred te hou met klimaatsverandering.
• Aanpassing beteken nie oorlewing nie. Bevolkings kan heel moontlik tot 'n sekere mate by klimaatsveranderinge aangepas het – hulle kan byvoorbeeld vandag hittegolwe beter oorleef as voor die industriële rewolusie – sonder dat hierdie aanpassings voldoende is om verwarming van 1,5, 2 of 3°C op lang termyn te oorleef. Boonop is dit belangrik dat evolusionêre aanpassing altyd beteken dat swak aangepaste individue min nageslag het of sonder nageslag sterf. As dit te veel individue raak, kan die oorlewendes dalk beter aangepas wees – maar die bevolking kan steeds so krimp dat dit vroeër of later uitsterf.
• Sommige omgewingsveranderinge laat nie vinnige aanpassings toe nie. Wanneer 'n habitat fundamenteel verander, is aanpassing eenvoudig ondenkbaar. Visbevolkings kan nie aanpas by lewe in 'n droë meer nie, en landdiere kan nie oorleef as hul habitat oorstroom word nie.
• Die klimaatkrisis is net een van verskeie bedreigings. Aanpassing word moeiliker hoe kleiner die bevolkings is, hoe meer gefragmenteerd is die habitat, en hoe meer omgewingsveranderinge terselfdertyd plaasvind (sien hierbo). Mense maak aanpassingsprosesse selfs moeiliker deur jag, habitatvernietiging en omgewingsbesoedeling.

Wat kan gedoen word teen uitwissing?

Wat kan gedoen word as daar geen hoop is dat die meeste spesies suksesvol sal aanpas nie? Die uitwissing van plaaslike bevolkings sal kwalik voorkombaar wees – maar ten minste kan verskeie maatreëls die verlies van hele spesies en die krimp van verspreidingsgebiede teëwerk (Pörtner et al., 2022). Beskermde gebiede is belangrik om spesies te bewaar waar hulle goed aangepas is en om bestaande genetiese diversiteit te bewaar. Dit is ook belangrik om die verskillende populasies van 'n spesie te verbind sodat warm-aangepaste genetiese variante maklik kan versprei. Vir hierdie doel word natuurlike “korridors” gevestig wat geskikte habitatte verbind. Dit kan 'n heining wees wat verskillende bome of beskermde gebiede in 'n landbougebied verbind. Die metode om individue aktief van bedreigde bevolkings na gebiede te vervoer (bv. op hoër hoogtes of hoër breedtegrade) waar hulle beter aangepas is, is ietwat meer kontroversieel.

Die gevolge van al hierdie maatreëls kan egter nie presies beraam word nie. Alhoewel hulle kan help om individuele bevolkings en hele spesies in stand te hou, reageer elke spesie anders op klimaatsverandering. Reekse verskuif op verskillende maniere en spesies ontmoet in nuwe kombinasies. Interaksies soos voedselkettings kan fundamenteel en onvoorspelbaar verander. Die beste manier om biodiversiteit en die onskatbare voordele daarvan vir die mensdom te bewaar in die lig van die klimaatkrisis, is steeds om die klimaatkrisis self effektief en vinnig te bekamp.

Letterkunde

Barghi, N., Tobler, R., Nolte, V., Jakšić, AM, Mallard, F., Otte, KA, Dolezal, M., Taus, T., Kofler, R., & Schlötterer, C. (2019) ). Genetiese oortolligheid bevorder poligeniese aanpassing in Drosophila. PLoS Biology, 17(2), e3000128. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000128

Bitter, MC, Kapsenberg, L., Gattuso, J.-P., & Pfister, CA (2019). Staande genetiese variasie bevorder vinnige aanpassing by seeversuring. Nature Kommunikasie, 10(1), Article 1. https://doi.org/10.1038/s41467-019-13767-1

Netherer, S., Panassiti, B., Pennerstorfer, J., & Matthews, B. (2019). Akute droogte is 'n belangrike drywer van baskewerbesmetting in Oostenrykse Noorssparresies. Grense in woude en wêreldwye verandering, 2. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/ffgc.2019.00039

Pörtner, H.-O., Roberts, DC, Tignor, MMB, Poloczanska, ES, Mintenbeck, K., Alegría, A., Craig, M., Langsdorf, S., Löschke, S., Möller, V., Okem, A., & Rama, B. (Reds.). (2022). Klimaatsverandering 2022: Impakte, Aanpassing en Kwesbaarheid. Bydrae van Werkgroep II tot die Sesde Evalueringsverslag van die Interregeringspaneel oor Klimaatsverandering.

Waller, NL, Gynther, IC, Freeman, AB, Lavery, TH, Leung, LK-P., Waller, NL, Gynther, IC, Freeman, AB, Lavery, TH, & Leung, LK-P. (2017). Die Bramble Cay-melomieë Melomys rubicola (Rodentia: Muridae): 'n Eerste soogdier uitsterwing veroorsaak deur mens-geïnduseerde klimaatsverandering? Natuurlewe Navorsing, 44(1), 9–21. https://doi.org/10.1071/WR16157

Wiens, J.J. (2016). Klimaatverwante plaaslike uitsterwings is reeds wydverspreid onder plant- en dierspesies. PLoS Biology, 14(12), e2001104. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2001104