Els animals, les plantes i els fongs es poden adaptar al canvi climàtic?

per Anja Marie Westram

Els animals de presa es protegeixen dels depredadors utilitzant colors de camuflatge. Els peixos poden moure's ràpidament a l'aigua a causa de la seva forma allargada. Les plantes utilitzen les olors per atreure els insectes pol·linitzadors: les adaptacions dels éssers vius al seu entorn són omnipresents. Aquestes adaptacions es determinen en els gens de l'organisme i sorgeixen a través de processos evolutius al llarg de generacions; a diferència de molts comportaments, per exemple, no són influenciats espontàniament pel medi ambient al llarg de la vida. Per tant, un entorn que canvia ràpidament condueix a una "maladaptació". Aleshores, la fisiologia, el color o l'estructura corporal ja no s'adapten al medi, de manera que la reproducció i la supervivència són més difícils, la mida de la població disminueix i la població fins i tot pot morir.

L'augment provocat per l'home dels gasos d'efecte hivernacle a l'atmosfera està canviant el medi ambient de moltes maneres. Vol dir això que moltes poblacions ja no estan ben adaptades i s'extingiran? O els éssers vius també poden adaptar-se a aquests canvis? Així, al llarg d'unes quantes generacions, sorgiran animals, plantes i fongs que siguin més capaços de fer front, per exemple, a la calor, la sequera, l'acidificació dels oceans o la reducció de la coberta de gel de les masses d'aigua i, per tant, puguin sobreviure bé al canvi climàtic?

Les espècies segueixen el clima al qual ja estan adaptades i s'extingeixen localment

De fet, experiments de laboratori han demostrat que les poblacions d'algunes espècies poden adaptar-se a condicions canviants: en un experiment al Vetmeduni de Viena, per exemple, les mosques de la fruita van posar molt més ous després de poc més de 100 generacions (no molt de temps, ja que es reprodueixen les mosques de la fruita). ràpidament) sota temperatures càlides i havien canviat el seu metabolisme (Barghi et al., 2019). En un altre experiment, els musclos van poder adaptar-se a aigües més àcides (Bitter et al., 2019). I com es veu a la natura? Allà, també, algunes poblacions mostren evidències d'adaptació a les condicions climàtiques canviants. L'informe del Grup de Treball II de l'IPCC (Grup Intergovernamental sobre el Canvi Climàtic) resumeix aquests resultats i subratlla que aquests patrons es van trobar principalment en insectes, que, per exemple, comencen les seves "vacances hivernals" més tard com a adaptació a estius més llargs (Pörtner). et al., 2022).

Malauradament, els estudis científics suggereixen cada cop més que una adaptació evolutiva (suficient) a la crisi climàtica és probable que sigui l'excepció més que la regla. Les àrees de distribució de nombroses espècies s'estan desplaçant a altituds més altes o cap als pols, com també es resumeix a l'informe de l'IPCC (Pörtner et al., 2022). Per tant, les espècies “segueixen” el clima al qual ja estan adaptades. Les poblacions locals a la vora més càlida de la gamma sovint no s'adapten, sinó que migren o moren. Un estudi mostra, per exemple, que el 47% de les 976 espècies animals i vegetals analitzades tenen poblacions (recentment) extingides a la vora més càlida de la gamma (Wiens, 2016). Les espècies per a les quals no és possible un canvi suficient en l'àrea de distribució -per exemple perquè la seva distribució es limita a llacs o illes individuals- també poden extingir-se completament. Una de les primeres espècies que s'ha demostrat que s'ha extingit a causa de la crisi climàtica és la rata de cua de mosaic de Bramble Cay: només es va trobar en una petita illa de la Gran Barrera de Corall i no va poder evitar inundacions repetides i els canvis de vegetació relacionats amb el clima. (Waller et al., 2017).

Per a la majoria de les espècies, és poc probable una adaptació suficient

No es pot predir amb precisió quantes espècies podran adaptar-se prou a l'augment de l'escalfament global i l'acidificació dels oceans i quantes s'extingiran (localment). D'una banda, les pròpies previsions climàtiques estan subjectes a la incertesa i sovint no es poden fer a una escala prou petita. D'altra banda, per fer una predicció per a una població o espècie, caldria mesurar la seva diversitat genètica rellevant per a l'adaptació al clima, i això és difícil fins i tot amb una seqüenciació d'ADN costosa o experiments complexos. Tanmateix, sabem per la biologia evolutiva que és poc probable una adaptació suficient per a moltes poblacions:

• L'adaptació ràpida requereix diversitat genètica. Pel que fa a la crisi climàtica, la diversitat genètica fa que els individus de la població original, per exemple, afrontin de manera diferent les altes temperatures a causa de les diferències genètiques. Només si aquesta diversitat és present, els individus adaptats a la calor poden augmentar a la població durant l'escalfament. La diversitat genètica depèn de molts factors, com ara la mida de la població. Les espècies l'àrea de distribució natural de les quals inclou hàbitats climàticament diferents tenen un avantatge: les variants genètiques de poblacions ja adaptades a la calor es poden "transportar" a zones més càlides i ajudar a sobreviure a les poblacions adaptades al fred. D'altra banda, quan els canvis climàtics donen lloc a condicions a les quals encara no s'ha adaptat cap població de l'espècie, sovint no hi ha prou diversitat genètica útil; això és exactament el que passa en la crisi climàtica, especialment a les vores més càlides de les àrees de distribució ( Pörtner et al., 2022).
• L'adaptació ambiental és complexa. El canvi climàtic en si sol imposa múltiples requisits (canvis de temperatura, precipitació, freqüència de tempestes, coberta de gel...). També hi ha efectes indirectes: el clima també afecta altres espècies de l'ecosistema, per exemple sobre la disponibilitat de plantes farratges o el nombre de depredadors. Per exemple, moltes espècies d'arbres no només estan exposades a una major sequera, sinó també a més escarabats d'escorça, ja que aquests últims es beneficien de la calor i produeixen més generacions a l'any. Els arbres que ja estan debilitats se sotmeten a una tensió addicional. A Àustria, per exemple, això afecta l'avet (Netherer et al., 2019). Com més reptes diferents presenta la crisi climàtica, menys probable serà l'adaptació exitosa.
• El clima està canviant massa ràpidament a causa de les influències humanes. Moltes adaptacions que observem a la natura han sorgit al llarg de milers o milions de generacions; el clima, d'altra banda, actualment està canviant dràsticament en poques dècades. En espècies que tenen un temps de generació curt (és a dir, es reprodueixen ràpidament), l'evolució es produeix amb relativa rapidesa. Això podria explicar en part per què sovint s'han trobat adaptacions al canvi climàtic antropogènic en els insectes. En canvi, les espècies grans i de creixement lent, com els arbres, solen trigar molts anys a reproduir-se. Això fa que sigui molt difícil mantenir-se al dia amb el canvi climàtic.
• L'adaptació no vol dir supervivència. És possible que les poblacions s'hagin adaptat als canvis climàtics fins a cert punt -per exemple, poden sobreviure millor a les onades de calor avui que abans de la revolució industrial- sense que aquestes adaptacions siguin suficients per sobreviure a un escalfament d'1,5, 2 o 3 °C a llarg termini. A més, és important que l'adaptació evolutiva sempre signifiqui que els individus mal adaptats tinguin poca descendència o moren sense descendència. Si això afecta massa individus, els supervivents poden estar millor adaptats, però la població encara pot reduir-se tant que tard o d'hora s'extingeix.
• Alguns canvis ambientals no permeten ajustaments ràpids. Quan un hàbitat canvia fonamentalment, l'adaptació és simplement inconcebible. Les poblacions de peixos no poden adaptar-se a la vida en un llac sec i els animals terrestres no poden sobreviure si el seu hàbitat s'inunda.
• La crisi climàtica és només una de les diverses amenaces. L'adaptació es fa més difícil com més petites són les poblacions, més fragmentat és l'hàbitat i més canvis ambientals es produeixen al mateix temps (vegeu més amunt). Els humans estan dificultant encara més els processos d'adaptació mitjançant la caça, la destrucció d'hàbitats i la contaminació ambiental.

Què es pot fer davant l'extinció?

Què es pot fer quan no hi ha esperança que la majoria de les espècies s'adaptin amb èxit? L'extinció de les poblacions locals difícilment serà evitable, però almenys diverses mesures poden contrarestar la pèrdua d'espècies senceres i la reducció de les àrees de distribució (Pörtner et al., 2022). Les àrees protegides són importants per preservar les espècies on estiguin ben adaptades i per preservar la diversitat genètica existent. També és important connectar les diferents poblacions d'una espècie perquè les variants genètiques adaptades a la calor es puguin estendre fàcilment. Amb aquesta finalitat, s'estan establint “corredors” naturals que connecten hàbitats adequats. Aquesta pot ser una bardissa que uneix diferents rodals d'arbres o zones protegides d'una zona agrícola. El mètode de transport actiu d'individus des de poblacions amenaçades a zones (per exemple, a altituds més altes o latituds més altes) on estan millor adaptats és una mica més controvertit.

Tanmateix, no es poden estimar amb precisió les conseqüències de totes aquestes mesures. Tot i que poden ajudar a mantenir poblacions individuals i espècies senceres, cada espècie respon de manera diferent al canvi climàtic. Els rangs canvien de diferents maneres i les espècies es troben en noves combinacions. Les interaccions com les cadenes alimentàries poden canviar de manera fonamental i imprevisible. La millor manera de preservar la biodiversitat i els seus beneficis inestimables per a la humanitat davant la crisi climàtica segueix sent lluitar de manera eficaç i ràpida amb la mateixa crisi climàtica.

Literatura

Barghi, N., Tobler, R., Nolte, V., Jakšić, AM, Mallard, F., Otte, KA, Dolezal, M., Taus, T., Kofler, R. i Schlötterer, C. (2019) ). La redundància genètica alimenta l'adaptació poligènica Drosophila. PLoS Biology, 17(2), e3000128. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000128

Bitter, MC, Kapsenberg, L., Gattuso, J.-P. i Pfister, CA (2019). La variació genètica permanent alimenta la ràpida adaptació a l'acidificació dels oceans. Nature Communications, 10(1), Article 1. https://doi.org/10.1038/s41467-019-13767-1

Netherer, S., Panassiti, B., Pennerstorfer, J. i Matthews, B. (2019). La sequera aguda és un factor important de la infestació d'escarabats de l'escorça als rodals d'avet noruec austríac. Fronteres als boscos i canvi global, 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. (Eds.). (2022). Canvi Climàtic 2022: Impactes, Adaptació i Vulnerabilitat. Contribució del Grup de Treball II al Sisè Informe d'Avaluació del Grup Intergovernamental sobre el Canvi Climàtic.

Waller, NL, Gynther, IC, Freeman, AB, Lavery, TH, Leung, LK-P., Waller, NL, Gynther, IC, Freeman, AB, Lavery, TH i Leung, LK-P. (2017). The Bramble Cay melomys Melomys rubicola (Rodentia: Muridae): una primera extinció de mamífers causada pel canvi climàtic induït per l'home? Investigació de la fauna, 44(1), 9–21. https://doi.org/10.1071/WR16157

Wiens, J.J. (2016). Les extincions locals relacionades amb el clima ja estan molt esteses entre les espècies vegetals i animals. PLoS Biology, 14(12), e2001104. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2001104