Mogu li se životinje, biljke i gljive prilagoditi klimatskim promjenama?

autorice Anje Marie Westram

Životinje plijen štite se od grabežljivaca korištenjem kamuflažnih boja. Ribe se mogu brzo kretati u vodi zbog svog izduženog oblika. Biljke koriste mirise kako bi privukle insekte oprašivače: adaptacije živih bića na njihovu okolinu su sveprisutne. Takve adaptacije su određene u genima organizma i nastaju kroz evolutivne procese tokom generacija - za razliku od mnogih ponašanja, na primjer, na njih ne utiče spontano okruženje tokom života. Zbog toga okruženje koje se brzo mijenja dovodi do „neprilagođenosti“. Fiziologija, boja ili struktura tijela tada se više ne prilagođavaju okolini, pa su reprodukcija i preživljavanje otežani, veličina populacije se smanjuje, a populacija može čak i izumrijeti.

Povećanje stakleničkih plinova u atmosferi koje je stvorio čovjek na mnogo načina mijenja životnu sredinu. Znači li to da mnoge populacije više nisu dobro prilagođene i da će izumrijeti? Ili se i živa bića mogu prilagoditi ovim promjenama? Dakle, hoće li se tijekom nekoliko generacija pojaviti životinje, biljke i gljive koje će se bolje nositi s, na primjer, vrućinom, sušom, zakiseljavanjem oceana ili smanjenim ledenim pokrivačem vodenih tijela i stoga mogu dobro preživjeti klimatske promjene?

Vrste prate klimu na koju su se već prilagodile i lokalno izumiru

Zapravo, laboratorijski eksperimenti su pokazali da se populacije nekih vrsta mogu prilagoditi promjenjivim uvjetima: u eksperimentu na Vetmeduni u Beču, na primjer, voćne mušice su položile znatno više jaja nakon nešto više od 100 generacija (ne dugo, jer se vinske mušice razmnožavaju brzo) pod visokim temperaturama i promijenili su svoj metabolizam (Barghi et al., 2019). U drugom eksperimentu, dagnje su se mogle prilagoditi kiselijoj vodi (Bitter et al., 2019.). A kako to izgleda u prirodi? I tamo neke populacije pokazuju dokaze prilagođavanja na promjenjive klimatske uvjete. Izvještaj Radne grupe II IPCC-a (Međuvladin panel za klimatske promjene) sažima ove rezultate i naglašava da su ovi obrasci pronađeni prvenstveno kod insekata, koji, na primjer, počinju svoj „zimski raspust“ kasnije kao prilagodbu na duža ljeta (Pörtner et al., 2022).

Nažalost, naučne studije sve više sugeriraju da će (dovoljna) evolucijska adaptacija na klimatsku krizu vjerovatno biti izuzetak, a ne pravilo. Područja distribucije brojnih vrsta pomiču se na veće nadmorske visine ili prema polovima, kao što je također sažeto u izvještaju IPCC (Pörtner et al., 2022). Vrste stoga "prate" klimu na koju su već prilagođene. Lokalne populacije na toplijim rubovima područja često se ne prilagođavaju, već migriraju ili izumiru. Studija pokazuje, na primjer, da 47% od 976 analiziranih životinjskih i biljnih vrsta ima (nedavno) izumrle populacije na toplijoj ivici područja (Wiens, 2016). Vrste za koje nije moguć dovoljan pomak u području rasprostranjenja - na primjer zato što je njihova distribucija ograničena na pojedinačna jezera ili ostrva - također mogu potpuno izumrijeti. Jedna od prvih vrsta za koje je dokazano da su izumrle zbog klimatske krize je štakor s mozaičkim repom Bramble Cay: pronađen je samo na malom otoku u Velikom koraljnom grebenu i nije mogao izbjeći ponovljene poplave i promjene vegetacije povezane s klimom. (Waller et al., 2017).

Za većinu vrsta je malo vjerojatna dovoljna adaptacija

Koliko će se vrsta moći dovoljno prilagoditi rastućem globalnom zagrijavanju i zakiseljavanju oceana, a koliko će izumrijeti (lokalno) ne može se precizno predvidjeti. S jedne strane, same klimatske prognoze su podložne neizvjesnosti i često se ne mogu napraviti u dovoljno malom obimu. S druge strane, da bi se napravilo predviđanje za populaciju ili vrstu, trebalo bi izmjeriti njenu genetsku raznolikost relevantnu za klimatsku adaptaciju - a to je teško čak i sa skupim sekvenciranjem DNK ili složenim eksperimentima. Međutim, iz evolucijske biologije znamo da je malo vjerovatno da je dovoljna adaptacija za mnoge populacije:

• Brza adaptacija zahtijeva genetsku raznolikost. Što se tiče klimatske krize, genetska raznolikost znači da se pojedinci u izvornoj populaciji, na primjer, različito nose s visokim temperaturama zbog genetskih razlika. Samo ako je ova raznolikost prisutna, mogu se za vrijeme zagrijavanja povećati populacija prilagođenih jedinki. Genetska raznolikost zavisi od mnogih faktora – na primer od veličine populacije. Vrste čiji prirodni raspon uključuje klimatski različita staništa imaju prednost: genetske varijante iz već prilagođenih populacija na toplotu mogu se "prenijeti" u toplija područja i pomoći populacijama prilagođenim hladnoći da prežive. S druge strane, kada klimatske promjene dovode do uslova na koje nijedna populacija vrste još nije prilagođena, često nema dovoljno korisne genetske raznolikosti – upravo to se dešava u klimatskoj krizi, posebno na toplijim rubovima područja rasprostranjenosti ( Pörtner et al., 2022).
• Adaptacija životne sredine je složena. Same klimatske promjene često nameću višestruke zahtjeve (promjene temperature, padavina, učestalost oluja, ledeni pokrivač…). Postoje i indirektni efekti: klima utiče i na druge vrste u ekosistemu, na primjer na dostupnost krmnog bilja ili broj grabežljivaca. Na primjer, mnoge vrste drveća nisu samo izložene većoj suši, već i većem broju potkornjaka, budući da potonji imaju koristi od topline i proizvode više generacija godišnje. Stabla koja su već oslabljena dodatno su opterećena. U Austriji, na primjer, to utječe na smreku (Netherer et al., 2019). Što više različitih izazova predstavlja klimatska kriza, manja je vjerovatnoća da je uspješna adaptacija.
• Klima se prebrzo mijenja zbog ljudskih utjecaja. Mnoge adaptacije koje opažamo u prirodi nastale su hiljadama ili milionima generacija - klima se, s druge strane, trenutno drastično mijenja u roku od samo nekoliko decenija. Kod vrsta koje imaju kratko vrijeme generiranja (tj. brzo se razmnožavaju), evolucija se odvija relativno brzo. Ovo bi dijelom moglo objasniti zašto se adaptacije na antropogene klimatske promjene često pronalaze kod insekata. Nasuprot tome, velikim vrstama koje sporo rastu, kao što je drveće, često je potrebno mnogo godina da se razmnože. Zbog toga je veoma teško pratiti klimatske promjene.
• Adaptacija ne znači preživljavanje. Populacije su se možda u određenoj mjeri prilagodile klimatskim promjenama – na primjer, danas mogu preživjeti toplinske valove bolje nego prije industrijske revolucije – a da te adaptacije nisu dovoljne da prežive zagrijavanje od 1,5, 2 ili 3°C na duži rok. Osim toga, važno je da evolucijska adaptacija uvijek znači da slabo prilagođeni pojedinci imaju malo potomstva ili umiru bez potomstva. Ako ovo pogađa previše pojedinaca, preživjeli bi se možda bolje prilagodili - ali se populacija i dalje može toliko smanjiti da izumre prije ili kasnije.
• Neke promjene okoline ne dozvoljavaju brza prilagođavanja. Kada se stanište iz temelja promijeni, adaptacija je jednostavno nezamisliva. Populacije riba ne mogu se prilagoditi životu u suhom jezeru, a kopnene životinje ne mogu preživjeti ako im je stanište poplavljeno.
• Klimatska kriza je samo jedna od nekoliko prijetnji. Adaptacija postaje teža što su populacije manje, što je stanište fragmentiranije i što se više promjena u okolišu dešava u isto vrijeme (vidi gore). Ljudi još više otežavaju procese adaptacije kroz lov, uništavanje staništa i zagađenje životne sredine.

Šta se može učiniti u vezi s izumiranjem?

Šta se može učiniti kada nema nade da će se većina vrsta uspješno prilagoditi? Izumiranje lokalnih populacija teško će se moći spriječiti - ali barem različite mjere mogu spriječiti gubitak cijelih vrsta i smanjenje područja rasprostranjenja (Pörtner et al., 2022). Zaštićena područja su važna za očuvanje vrsta gdje su dobro prilagođene i za očuvanje postojeće genetske raznolikosti. Također je važno povezati različite populacije vrste tako da se genetske varijante prilagođene toploti mogu lako širiti. U tu svrhu uspostavljaju se prirodni „hodnici“ koji povezuju odgovarajuća staništa. To može biti živa ograda koja povezuje različite sastojine drveća ili zaštićena područja u poljoprivrednom području. Metoda aktivnog transporta pojedinaca iz ugroženih populacija u područja (npr. na većim nadmorskim visinama ili višim geografskim širinama) gdje su bolje prilagođeni je nešto kontroverznija.

Međutim, posljedice svih ovih mjera ne mogu se precizno procijeniti. Iako mogu pomoći u održavanju pojedinačnih populacija i čitavih vrsta, svaka vrsta različito reagira na klimatske promjene. Rasponi se mijenjaju na različite načine i vrste se susreću u novim kombinacijama. Interakcije kao što su lanci ishrane mogu se promijeniti fundamentalno i nepredvidivo. Najbolji način da se očuva biodiverzitet i njegove neprocjenjive koristi za čovječanstvo suočene s klimatskom krizom i dalje je efikasna i brza borba protiv same klimatske krize.

literatura

Barghi, N., Tobler, R., Nolte, V., Jakšić, AM, Mallard, F., Otte, KA, Dolezal, M., Taus, T., Kofler, R., & Schlötterer, C. (2019. ). Genetska redundantnost podstiče poligenu adaptaciju Drosophila. PLOS Biology, 17(2), e3000128. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000128

Bitter, MC, Kapsenberg, L., Gattuso, J.-P., & Pfister, CA (2019). Stalne genetske varijacije podstiču brzu adaptaciju na zakiseljavanje okeana. Nature Communications, 10(1), Article 1. https://doi.org/10.1038/s41467-019-13767-1

Netherer, S., Panassiti, B., Pennerstorfer, J., & Matthews, B. (2019). Akutna suša je važan pokretač zaraze potkornjacima u sastojinama omorike u Austriji. Granice u šumama i globalne promjene, 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., i Rama, B. (ur.). (2022). Klimatske promjene 2022: Utjecaji, adaptacija i ranjivost. Doprinos Radne grupe II Šestom izvještaju o procjeni Međuvladinog panela za klimatske promjene.

Waller, NL, Gynther, IC, Freeman, AB, Lavery, TH, Leung, LK-P., Waller, NL, Gynther, IC, Freeman, AB, Lavery, TH, & Leung, LK-P. (2017). Bramble Cay melomys Melomys rubicola (Rodentia: Muridae): Prvo izumiranje sisara uzrokovano klimatskim promjenama koje je uzrokovao čovjek? Istraživanje divljih životinja, 44(1), 9–21. https://doi.org/10.1071/WR16157

Wiens, J.J. (2016). Lokalna izumiranja povezana s klimom već su rasprostranjena među biljnim i životinjskim vrstama. PLOS Biology, 14(12), e2001104. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2001104