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

autorica Anja Marie Westram

Životinje plijeni štite se od grabežljivaca korištenjem maskirnih boja. Ribe se mogu brzo kretati u vodi zbog svog izduženog oblika. Biljke koriste mirise kako bi privukle kukce oprašivače: prilagodbe živih bića okolini su sveprisutne. Takve su prilagodbe određene u genima organizma i nastaju kroz evolutivne procese tijekom generacija - za razliku od mnogih ponašanja, na primjer, one nisu pod spontanim utjecajem okoline tijekom života. Okolina koja se brzo mijenja dovodi stoga do "neprilagođenosti". Fiziologija, boja ili građa tijela tada više nisu prilagođeni okolišu, pa je reprodukcija i opstanak otežan, brojnost populacije se smanjuje, a populacija može i izumrijeti.

Povećanje stakleničkih plinova u atmosferi koje je uzrokovao čovjek mijenja okoliš na mnogo načina. Znači li to da mnoge populacije više nisu dobro prilagođene i da će izumrijeti? Ili se i živa bića mogu prilagoditi tim 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 pokrovom vodenih tijela i stoga mogu dobro preživjeti klimatske promjene?

Vrste slijede klimu na koju su već prilagođene i lokalno izumiru

Zapravo, laboratorijski pokusi pokazali su da se populacije nekih vrsta mogu prilagoditi promjenjivim uvjetima: u pokusu na Vetmeduni u Beču, na primjer, vinske mušice položile su znatno više jaja nakon nešto više od 100 generacija (ne dugo, jer se vinske mušice razmnožavaju brzo) pod visokim temperaturama i promijenili svoj metabolizam (Barghi et al., 2019). U drugom eksperimentu, dagnje su se uspjele prilagoditi na kiseliju vodu (Bitter et al., 2019.). A kako to izgleda u prirodi? I tamo neke populacije pokazuju dokaze prilagodbe promjenjivim klimatskim uvjetima. Izvješće Radne skupine II IPCC-a (Međuvladin panel o klimatskim promjenama) sažima ove rezultate i naglašava da su ovi obrasci pronađeni prvenstveno kod insekata, koji, primjerice, kasnije započinju svoj “zimski odmor” kao prilagodbu na duža ljeta (Pörtner i sur., 2022).

Nažalost, znanstvene studije sve više sugeriraju da je (dovoljna) evolucijska prilagodba klimatskoj krizi vjerojatno iznimka, a ne pravilo. Područja rasprostranjenja brojnih vrsta pomiču se prema višim nadmorskim visinama ili prema polovima, kao što je također sažeto u izvješću IPCC-a (Pörtner et al., 2022.). Vrste stoga “slijede” klimu na koju su već prilagođene. Lokalne populacije na toplijem rubu raspona 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 toplijem rubu raspona (Wiens, 2016.). Vrste kod kojih nije moguć dovoljan pomak u području distribucije - primjerice zato što je njihova distribucija ograničena na pojedinačna jezera ili otoke - također mogu potpuno izumrijeti. Jedna od prvih vrsta za koju je dokazano da je izumrla zbog klimatske krize je štakor s mozaičnim repom Bramble Cay: pronađen je samo na malom otoku u Velikom koralnom grebenu i nije mogao izbjeći ponovljene poplave i promjene vegetacije povezane s klimom (Waller i sur., 2017.).

Za većinu vrsta dostatna prilagodba nije vjerojatna

Koliko će se vrsta moći dovoljno prilagoditi sve većem globalnom zatopljenju i zakiseljavanju oceana i koliko će ih izumrijeti (lokalno) ne može se točno predvidjeti. S jedne strane, same klimatske prognoze podložne su nesigurnosti i često se ne mogu napraviti u dovoljno malom mjerilu. S druge strane, da bi se napravilo predviđanje za populaciju ili vrstu, trebalo bi izmjeriti njihovu genetsku raznolikost relevantnu za prilagodbu klimi - a to je teško čak i sa skupim sekvenciranjem DNK ili složenim eksperimentima. Međutim, znamo iz evolucijske biologije da je dostatna prilagodba malo vjerojatna za mnoge populacije:

• Brza prilagodba zahtijeva genetsku raznolikost. Što se tiče klimatske krize, genetska raznolikost znači da se pojedinci u izvornoj populaciji, primjerice, različito nose s visokim temperaturama zbog genetskih razlika. Samo ako je ova raznolikost prisutna, jedinke prilagođene na toplinu mogu porasti u populaciji tijekom zatopljenja. Genetska raznolikost ovisi o mnogim čimbenicima – na primjer o veličini populacije. Vrste čiji prirodni raspon uključuje klimatski drugačija staništa imaju prednost: genetske varijante iz populacija koje su već prilagođene na toplinu mogu se "transportirati" u toplija područja i pomoći populacijama prilagođenim na hladnoću da prežive. S druge strane, kada klimatske promjene dovedu do uvjeta na koje nijedna populacija vrste još nije prilagođena, često nema dovoljno korisne genetske raznolikosti – upravo se to događa u klimatskoj krizi, osobito na toplijim rubovima područja rasprostranjenosti ( Pörtner i sur., 2022).
• Prilagodba na okoliš je složena. Sama klimatska promjena često nameće višestruke zahtjeve (promjene temperature, padalina, učestalosti oluja, ledenog pokrivača…). Postoje i neizravni učinci: klima također utječe na druge vrste u ekosustavu, primjerice na dostupnost krmnog bilja ili broj predatora. 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 se opterećuju. U Austriji, na primjer, to utječe na smreku (Netherer et al., 2019). Što više različitih izazova predstavlja klimatska kriza, to je manja vjerojatnost uspješne prilagodbe.
• Klima se prebrzo mijenja pod utjecajem čovjeka. Mnoge prilagodbe koje opažamo u prirodi nastale su tijekom tisuća ili milijuna generacija - klima se, s druge strane, trenutno drastično mijenja unutar samo nekoliko desetljeća. Kod vrsta koje imaju kratko generacijsko vrijeme (tj. brzo se razmnožavaju), evolucija se odvija relativno brzo. Ovo bi moglo djelomično objasniti zašto su prilagodbe na antropogene klimatske promjene često pronađene kod insekata. Nasuprot tome, velikim vrstama koje sporo rastu, poput drveća, često je potrebno mnogo godina da se razmnože. Zbog toga je vrlo teško pratiti klimatske promjene.
• Prilagodba ne znači preživljavanje. Stanovništvo se možda do određene mjere prilagodilo klimatskim promjenama - na primjer, danas može preživjeti toplinske valove bolje nego prije industrijske revolucije - a da te prilagodbe nisu dovoljne da dugoročno prežive zagrijavanje od 1,5, 2 ili 3°C. Osim toga, važno je da evolucijska prilagodba uvijek znači da slabo prilagođene jedinke imaju malo potomaka ili umiru bez potomstva. Ako to utječe na previše jedinki, preživjeli bi se mogli bolje prilagoditi - ali populacija bi se ipak mogla toliko smanjiti da bi prije ili kasnije izumrla.
• Neke promjene okoline ne dopuštaju brze prilagodbe. Kada se stanište temeljito promijeni, prilagodba 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 samo je jedna od nekoliko prijetnji. Prilagodba postaje teža što su populacije manje, što je stanište fragmentiranije i što se više ekoloških promjena događa u isto vrijeme (vidi gore). Ljudi dodatno otežavaju procese prilagodbe lovom, uništavanjem staništa i onečišćenjem okoliša.

Što se može učiniti u vezi s izumiranjem?

Što učiniti kada nema nade da će se većina vrsta uspješno prilagoditi? Izumiranje lokalnih populacija teško da će se moći spriječiti - ali barem se različitim mjerama može suzbiti gubitak cijelih vrsta i smanjenje područja distribucije (Pörtner et al., 2022.). Zaštićena područja važna su za očuvanje vrsta tamo gdje su dobro prilagođene i za očuvanje postojeće genetske raznolikosti. Također je važno povezati različite populacije vrste kako bi se genetske varijante prilagođene toplini mogle lako širiti. U tu svrhu uspostavljaju se prirodni “koridori” koji povezuju pogodna staništa. To može biti živica koja povezuje različite sastojine drveća ili zaštićena područja u poljoprivrednom području. Metoda aktivnog transporta jedinki iz ugroženih populacija u područja (npr. na višim nadmorskim visinama ili većim geografskim širinama) gdje su bolje prilagođeni nešto je kontroverznija.

Međutim, posljedice svih ovih mjera nije moguće precizno procijeniti. Iako mogu pomoći u održavanju pojedinačnih populacija i cijelih vrsta, svaka vrsta drugačije reagira na klimatske promjene. Rasponi se mijenjaju na različite načine i vrste se susreću u novim kombinacijama. Interakcije poput prehrambenih lanaca mogu se promijeniti iz temelja i nepredvidivo. Najbolji način za očuvanje bioraznolikosti i njezinih neprocjenjivih dobrobiti za čovječanstvo u suočavanju s klimatskom krizom i dalje je učinkovita i brza borba protiv same klimatske krize.

Književnost

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

Bitter, MC, Kapsenberg, L., Gattuso, J.-P., & Pfister, CA (2019). Stalna genetska varijacija potiče brzu prilagodbu zakiseljavanju oceana. 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). Akutna suša važan je pokretač najezde potkornjaka u austrijskim sastojinama smreke. 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.: Učinci, prilagodba i ranjivost. Doprinos Radne skupine II Šestom izvješću o procjeni Međuvladinog panela o klimatskim promjenama.

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

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