Μπορούν τα ζώα, τα φυτά και οι μύκητες να προσαρμοστούν στην κλιματική αλλαγή;

από την Anja Marie Westram

Τα θηράματα προστατεύονται από τα αρπακτικά χρησιμοποιώντας χρώματα καμουφλάζ. Τα ψάρια μπορούν να κινηθούν γρήγορα στο νερό λόγω του επιμήκους σχήματός τους. Τα φυτά χρησιμοποιούν αρώματα για να προσελκύσουν έντομα επικονίασης: οι προσαρμογές των ζωντανών όντων στο περιβάλλον τους είναι πανταχού παρούσες. Τέτοιες προσαρμογές καθορίζονται στα γονίδια του οργανισμού και προκύπτουν μέσω εξελικτικών διεργασιών για γενεές - σε αντίθεση με πολλές συμπεριφορές, για παράδειγμα, δεν επηρεάζονται αυθόρμητα από το περιβάλλον κατά τη διάρκεια της ζωής. Επομένως, ένα ταχέως μεταβαλλόμενο περιβάλλον οδηγεί σε «κακή προσαρμογή». Η φυσιολογία, το χρώμα ή η δομή του σώματος δεν προσαρμόζονται πλέον στο περιβάλλον, με αποτέλεσμα η αναπαραγωγή και η επιβίωση να είναι πιο δύσκολη, το μέγεθος του πληθυσμού μειώνεται και ο πληθυσμός μπορεί ακόμη και να πεθάνει.

Η ανθρωπογενής αύξηση των αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα αλλάζει το περιβάλλον με πολλούς τρόπους. Αυτό σημαίνει ότι πολλοί πληθυσμοί δεν είναι πλέον καλά προσαρμοσμένοι και θα εξαφανιστούν; Ή μπορούν και τα ζωντανά όντα να προσαρμοστούν σε αυτές τις αλλαγές; Έτσι, κατά τη διάρκεια μερικών γενεών, θα εμφανιστούν ζώα, φυτά και μύκητες που θα είναι καλύτερα ικανά να αντιμετωπίσουν, για παράδειγμα, τη ζέστη, την ξηρασία, την οξίνιση των ωκεανών ή τη μειωμένη κάλυψη πάγου υδάτινων σωμάτων και επομένως θα μπορούν να επιβιώσουν καλά στην κλιματική αλλαγή;

Τα είδη ακολουθούν το κλίμα στο οποίο έχουν ήδη προσαρμοστεί και εξαφανίζονται τοπικά

Στην πραγματικότητα, εργαστηριακά πειράματα έχουν δείξει ότι οι πληθυσμοί ορισμένων ειδών μπορούν να προσαρμοστούν στις μεταβαλλόμενες συνθήκες: σε ένα πείραμα στο Vetmeduni της Βιέννης, για παράδειγμα, οι μύγες των φρούτων γέννησαν σημαντικά περισσότερα αυγά μετά από λίγο περισσότερες από 100 γενιές (όχι πολύ, καθώς αναπαράγονται οι μύγες των φρούτων γρήγορα) σε θερμές θερμοκρασίες και είχαν αλλάξει τον μεταβολισμό τους (Barghi et al., 2019). Σε ένα άλλο πείραμα, τα μύδια κατάφεραν να προσαρμοστούν σε πιο όξινο νερό (Bitter et al., 2019). Και πώς μοιάζει στη φύση; Εκεί, επίσης, ορισμένοι πληθυσμοί παρουσιάζουν στοιχεία προσαρμογής στις μεταβαλλόμενες κλιματικές συνθήκες. Η έκθεση της Ομάδας Εργασίας II της IPCC (Διακυβερνητική Ομάδα για την Κλιματική Αλλαγή) συνοψίζει αυτά τα αποτελέσματα και τονίζει ότι αυτά τα πρότυπα βρέθηκαν κυρίως σε έντομα, τα οποία, για παράδειγμα, ξεκινούν το «χειμερινό διάλειμμά» τους αργότερα ως προσαρμογή σε μεγαλύτερα καλοκαίρια (Pörtner et al., 2022).

Δυστυχώς, επιστημονικές μελέτες υποδεικνύουν όλο και περισσότερο ότι η (επαρκής) εξελικτική προσαρμογή στην κλιματική κρίση είναι πιθανό να είναι η εξαίρεση και όχι ο κανόνας. Οι περιοχές εξάπλωσης πολλών ειδών μετατοπίζονται σε μεγαλύτερα υψόμετρα ή προς τους πόλους, όπως επίσης συνοψίζεται στην έκθεση IPCC (Pörtner et al., 2022). Τα είδη λοιπόν «ακολουθούν» το κλίμα στο οποίο είναι ήδη προσαρμοσμένα. Οι τοπικοί πληθυσμοί στο θερμότερο άκρο της περιοχής συχνά δεν προσαρμόζονται αλλά μεταναστεύουν ή πεθαίνουν. Μια μελέτη δείχνει, για παράδειγμα, ότι το 47% των 976 ειδών ζώων και φυτών που αναλύθηκαν έχουν (πρόσφατα) εξαφανισμένους πληθυσμούς στο θερμότερο άκρο της περιοχής (Wiens, 2016). Είδη για τα οποία δεν είναι δυνατή μια επαρκής μετατόπιση στην περιοχή κατανομής - για παράδειγμα επειδή η εξάπλωσή τους περιορίζεται σε μεμονωμένες λίμνες ή νησιά - μπορεί επίσης να εξαφανιστούν εντελώς. Ένα από τα πρώτα είδη που έχει αποδειχθεί ότι έχει εξαφανιστεί λόγω της κλιματικής κρίσης είναι ο αρουραίος με μωσαϊκό Bramble Cay: βρέθηκε μόνο σε ένα μικρό νησί στον Μεγάλο Κοραλλιογενή Ύφαλο και δεν μπόρεσε να αποφύγει επαναλαμβανόμενες πλημμύρες και αλλαγές στη βλάστηση που σχετίζονται με το κλίμα. (Waller et al., 2017).

Για τα περισσότερα είδη, η επαρκής προσαρμογή είναι απίθανη

Το πόσα είδη θα είναι σε θέση να προσαρμοστούν επαρκώς στην αυξανόμενη υπερθέρμανση του πλανήτη και την οξίνιση των ωκεανών και πόσα θα εξαφανιστούν (τοπικά) δεν μπορεί να προβλεφθεί με ακρίβεια. Από τη μία πλευρά, οι ίδιες οι κλιματικές προβλέψεις υπόκεινται σε αβεβαιότητα και συχνά δεν μπορούν να γίνουν σε αρκετά μικρή κλίμακα. Από την άλλη πλευρά, για να κάνει κανείς μια πρόβλεψη για έναν πληθυσμό ή ένα είδος, θα πρέπει να μετρήσει τη γενετική του ποικιλότητα που σχετίζεται με την κλιματική προσαρμογή - και αυτό είναι δύσκολο ακόμη και με ακριβή αλληλουχία DNA ή πολύπλοκα πειράματα. Ωστόσο, γνωρίζουμε από την εξελικτική βιολογία ότι η επαρκής προσαρμογή είναι απίθανη για πολλούς πληθυσμούς:

• Η ταχεία προσαρμογή απαιτεί γενετική ποικιλότητα. Όσον αφορά την κλιματική κρίση, η γενετική ποικιλότητα σημαίνει ότι τα άτομα στον αρχικό πληθυσμό, για παράδειγμα, αντιμετωπίζουν διαφορετικά τις υψηλές θερμοκρασίες λόγω γενετικών διαφορών. Μόνο εάν υπάρχει αυτή η ποικιλομορφία, τα θερμικά προσαρμοσμένα άτομα μπορούν να αυξηθούν στον πληθυσμό κατά τη διάρκεια της θέρμανσης. Η γενετική ποικιλότητα εξαρτάται από πολλούς παράγοντες – για παράδειγμα το μέγεθος του πληθυσμού. Τα είδη των οποίων το φυσικό εύρος περιλαμβάνει κλιματικά διαφορετικούς οικοτόπους έχουν ένα πλεονέκτημα: γενετικές παραλλαγές από ήδη προσαρμοσμένους στη θερμότητα πληθυσμούς μπορούν να «μεταφερθούν» σε θερμότερες περιοχές και να βοηθήσουν τους προσαρμοσμένους στο κρύο πληθυσμούς να επιβιώσουν. Από την άλλη πλευρά, όταν οι κλιματικές αλλαγές οδηγούν σε συνθήκες στις οποίες δεν έχει ακόμη προσαρμοστεί κανένας πληθυσμός του είδους, συχνά δεν υπάρχει αρκετή χρήσιμη γενετική ποικιλότητα - αυτό ακριβώς συμβαίνει στην κλιματική κρίση, ειδικά στις θερμότερες άκρες των περιοχών εξάπλωσης ( Pörtner et al., 2022).
• Η περιβαλλοντική προσαρμογή είναι πολύπλοκη. Η ίδια η κλιματική αλλαγή συχνά επιβάλλει πολλαπλές απαιτήσεις (μεταβολές στη θερμοκρασία, βροχόπτωση, συχνότητα καταιγίδων, κάλυψη πάγου…). Υπάρχουν επίσης έμμεσες επιπτώσεις: το κλίμα επηρεάζει επίσης άλλα είδη του οικοσυστήματος, για παράδειγμα τη διαθεσιμότητα κτηνοτροφικών φυτών ή τον αριθμό των αρπακτικών. Για παράδειγμα, πολλά είδη δέντρων δεν εκτίθενται μόνο σε μεγαλύτερη ξηρασία, αλλά και σε περισσότερους σκαθάρια, καθώς οι τελευταίοι επωφελούνται από τη ζεστασιά και παράγουν περισσότερες γενιές ετησίως. Τα δέντρα που έχουν ήδη αποδυναμωθεί υποβάλλονται σε επιπλέον καταπόνηση. Στην Αυστρία, για παράδειγμα, αυτό επηρεάζει την ερυθρελάτη (Netherer et al., 2019). Όσο περισσότερες διαφορετικές προκλήσεις παρουσιάζει η κλιματική κρίση, τόσο λιγότερο πιθανή είναι η επιτυχημένη προσαρμογή.
• Το κλίμα αλλάζει πολύ γρήγορα λόγω των ανθρώπινων επιρροών. Πολλές προσαρμογές που παρατηρούμε στη φύση έχουν προκύψει κατά τη διάρκεια χιλιάδων ή εκατομμυρίων γενεών - το κλίμα, από την άλλη πλευρά, αυτή τη στιγμή αλλάζει δραστικά μέσα σε λίγες μόνο δεκαετίες. Σε είδη που έχουν μικρό χρόνο γενεάς (δηλαδή αναπαράγονται γρήγορα), η εξέλιξη συμβαίνει σχετικά γρήγορα. Αυτό θα μπορούσε εν μέρει να εξηγήσει γιατί έχουν βρεθεί συχνά προσαρμογές στην ανθρωπογενή κλιματική αλλαγή στα έντομα. Αντίθετα, μεγάλα, αργά αναπτυσσόμενα είδη, όπως τα δέντρα, χρειάζονται συχνά πολλά χρόνια για να αναπαραχθούν. Αυτό καθιστά πολύ δύσκολο να συμβαδίσουμε με την κλιματική αλλαγή.
• Προσαρμογή δεν σημαίνει επιβίωση. Οι πληθυσμοί μπορεί κάλλιστα να έχουν προσαρμοστεί στις κλιματικές αλλαγές σε κάποιο βαθμό - για παράδειγμα, μπορούν να επιβιώσουν στα κύματα καύσωνα καλύτερα σήμερα από ό,τι πριν από τη βιομηχανική επανάσταση - χωρίς αυτές οι προσαρμογές να είναι επαρκείς για να επιβιώσουν μακροπρόθεσμα από την υπερθέρμανση των 1,5, 2 ή 3°C. Επιπλέον, είναι σημαντικό ότι η εξελικτική προσαρμογή σημαίνει πάντα ότι τα κακώς προσαρμοσμένα άτομα έχουν λίγους απογόνους ή πεθαίνουν χωρίς απογόνους. Εάν αυτό επηρεάσει πάρα πολλά άτομα, οι επιζώντες μπορεί να προσαρμοστούν καλύτερα - αλλά ο πληθυσμός μπορεί να συρρικνωθεί τόσο πολύ που αργά ή γρήγορα να πεθάνει.
• Ορισμένες περιβαλλοντικές αλλαγές δεν επιτρέπουν γρήγορες προσαρμογές. Όταν ένας βιότοπος αλλάζει ριζικά, η προσαρμογή είναι απλά αδιανόητη. Οι πληθυσμοί των ψαριών δεν μπορούν να προσαρμοστούν στη ζωή σε μια ξηρή λίμνη και τα ζώα της ξηράς δεν μπορούν να επιβιώσουν εάν ο βιότοπός τους πλημμυρίσει.
• Η κλιματική κρίση είναι μόνο μία από τις πολλές απειλές. Η προσαρμογή γίνεται πιο δύσκολη όσο μικρότεροι είναι οι πληθυσμοί, τόσο πιο κατακερματισμένος είναι ο βιότοπος και τόσο περισσότερες περιβαλλοντικές αλλαγές συμβαίνουν ταυτόχρονα (βλ. παραπάνω). Οι άνθρωποι δυσκολεύουν ακόμη περισσότερο τις διαδικασίες προσαρμογής μέσω του κυνηγιού, της καταστροφής των οικοτόπων και της ρύπανσης του περιβάλλοντος.

Τι μπορεί να γίνει για την εξαφάνιση;

Τι μπορεί να γίνει όταν δεν υπάρχει ελπίδα ότι τα περισσότερα είδη θα προσαρμοστούν με επιτυχία; Η εξαφάνιση των τοπικών πληθυσμών δύσκολα θα είναι αποτρέψιμη - αλλά τουλάχιστον διάφορα μέτρα μπορούν να εξουδετερώσουν την απώλεια ολόκληρων ειδών και τη συρρίκνωση των περιοχών εξάπλωσης (Pörtner et al., 2022). Οι προστατευόμενες περιοχές είναι σημαντικές για τη διατήρηση των ειδών όπου είναι καλά προσαρμοσμένα και για τη διατήρηση της υπάρχουσας γενετικής ποικιλότητας. Είναι επίσης σημαντικό να συνδεθούν οι διαφορετικοί πληθυσμοί ενός είδους, έτσι ώστε οι γενετικές παραλλαγές που έχουν προσαρμοστεί θερμά να μπορούν να εξαπλωθούν εύκολα. Για το σκοπό αυτό δημιουργούνται φυσικοί «διάδρομοι» που συνδέουν κατάλληλους οικοτόπους. Αυτό μπορεί να είναι ένας φράκτης που συνδέει διαφορετικές συστάδες δέντρων ή προστατευόμενες περιοχές σε μια γεωργική περιοχή. Η μέθοδος ενεργητικής μεταφοράς ατόμων από απειλούμενους πληθυσμούς σε περιοχές (π.χ. σε μεγαλύτερα υψόμετρα ή μεγαλύτερα γεωγραφικά πλάτη) όπου είναι καλύτερα προσαρμοσμένα είναι κάπως πιο αμφιλεγόμενη.

Ωστόσο, οι συνέπειες όλων αυτών των μέτρων δεν μπορούν να εκτιμηθούν με ακρίβεια. Αν και μπορούν να βοηθήσουν στη διατήρηση μεμονωμένων πληθυσμών και ολόκληρων ειδών, κάθε είδος ανταποκρίνεται διαφορετικά στην κλιματική αλλαγή. Οι περιοχές αλλάζουν με διαφορετικούς τρόπους και τα είδη συναντώνται σε νέους συνδυασμούς. Αλληλεπιδράσεις όπως οι τροφικές αλυσίδες μπορούν να αλλάξουν θεμελιωδώς και απρόβλεπτα. Ο καλύτερος τρόπος για να διατηρηθεί η βιοποικιλότητα και τα ανεκτίμητα οφέλη της για την ανθρωπότητα ενόψει της κλιματικής κρίσης εξακολουθεί να είναι η αποτελεσματική και γρήγορη καταπολέμηση της ίδιας της κλιματικής κρίσης.

λογοτεχνία

Barghi, N., Tobler, R., Nolte, V., Jakšić, AM, Mallard, F., Otte, KA, Dolezal, M., Taus, T., Kofler, R., & Schlötterer, C. (2019 ). Ο γενετικός πλεονασμός τροφοδοτεί την πολυγονιδιακή προσαρμογή Drosophila. PLOS Biology, 17(2), e3000128. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000128

Bitter, MC, Kapsenberg, L., Gattuso, J.-P., & Pfister, CA (2019). Η μόνιμη γενετική παραλλαγή τροφοδοτεί την ταχεία προσαρμογή στην οξίνιση των ωκεανών. Nature Communications, 10(1), Article 1. https://doi.org/10.1038/s41467-019-13767-1

Netherer, S., Panassiti, B., Pennerstorfer, J., & Matthews, B. (2019). Η οξεία ξηρασία είναι ένας σημαντικός παράγοντας προσβολής από σκαθάρια φλοιού στις συστάδες ερυθρελάτης της Αυστριακής Νορβηγίας. Σύνορα στα δάση και παγκόσμια αλλαγή, 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. (Επιμ.). (2022). Κλιματική Αλλαγή 2022: Επιπτώσεις, Προσαρμογή και Ευπάθεια. Συμβολή της ομάδας εργασίας II στην έκτη έκθεση αξιολόγησης της Διακυβερνητικής Επιτροπής για την Κλιματική Αλλαγή.

Waller, NL, Gynther, IC, Freeman, AB, Lavery, TH, Leung, LK-P., Waller, NL, Gynther, IC, Freeman, AB, Lavery, TH, & Leung, LK-P. (2017). Οι μελωμίες Bramble Cay Melomys rubicola (Rodentia: Muridae): Μια πρώτη εξαφάνιση θηλαστικών που προκλήθηκε από την κλιματική αλλαγή που προκαλείται από τον άνθρωπο; Έρευνα Άγριας Ζωής, 44(1), 9–21. https://doi.org/10.1071/WR16157

Wiens, J. J. (2016). Οι τοπικές εξαφανίσεις που σχετίζονται με το κλίμα είναι ήδη ευρέως διαδεδομένες μεταξύ των φυτικών και ζωικών ειδών. PLOS Biology, 14(12), e2001104. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2001104