Կարո՞ղ են կենդանիները, բույսերը և սնկերը հարմարվել կլիմայի փոփոխությանը:

Անյա Մարի Վեստրամի կողմից

Գիշատիչ կենդանիներն իրենց պաշտպանում են գիշատիչներից՝ օգտագործելով քողարկված գույներ։ Ձկները կարող են արագ շարժվել ջրի մեջ իրենց երկարավուն ձևի պատճառով: Բույսերն օգտագործում են բույրեր՝ փոշոտող միջատներին գրավելու համար. կենդանի էակների հարմարվողականությունն իրենց միջավայրին ամենուր է: Նման հարմարվողականությունները որոշվում են օրգանիզմի գեներում և առաջանում են էվոլյուցիոն գործընթացների միջոցով՝ սերունդների ընթացքում. Հետևաբար, արագ փոփոխվող միջավայրը հանգեցնում է «թերադապտացման»: Ֆիզիոլոգիան, գույնը կամ մարմնի կառուցվածքն այնուհետև այլևս չեն հարմարեցվում շրջակա միջավայրին, ուստի վերարտադրությունն ու գոյատևումն ավելի դժվար է դառնում, պոպուլյացիայի չափը նվազում է և պոպուլյացիան կարող է նույնիսկ մահանալ:

Մթնոլորտում ջերմոցային գազերի տեխնածին աճը շատ առումներով փոխում է շրջակա միջավայրը: Արդյո՞ք սա նշանակում է, որ շատ պոպուլյացիաներ այլևս լավ չեն հարմարեցված և կվերանան: Կամ կարո՞ղ են կենդանի էակները նույնպես հարմարվել այս փոփոխություններին: Այսպիսով, մի քանի սերունդների ընթացքում կհայտնվե՞ն կենդանիներ, բույսեր և սնկեր, որոնք ավելի լավ կարող են դիմակայել, օրինակ, շոգին, երաշտին, օվկիանոսի թթվայնացմանը կամ ջրային մարմինների սառցե ծածկույթի կրճատմանը և, հետևաբար, կարող են լավ գոյատևել կլիմայի փոփոխությունից:

Տեսակները հետևում են այն կլիմայական պայմաններին, որին նրանք արդեն հարմարվել են և տեղում անհետանում են

Իրականում, լաբորատոր փորձերը ցույց են տվել, որ որոշ տեսակների պոպուլյացիաները կարող են հարմարվել փոփոխվող պայմաններին. օրինակ, Վիեննայի Vetmeduni-ում անցկացված փորձի ժամանակ մրգային ճանճերը զգալիորեն ավելի շատ ձու են ածել 100-ից փոքր սերունդ անց (ոչ երկար ժամանակ, քանի որ պտղաճանճերը բազմանում են: արագ) տաք ջերմաստիճանի տակ և փոխել են իրենց նյութափոխանակությունը (Բարգի և ուրիշներ, 2019): Մեկ այլ փորձի ժամանակ միդիաները կարողացան հարմարվել ավելի թթվային ջրին (Bitter et al., 2019): Իսկ ինչպիսի՞ն է այն բնության մեջ: Այնտեղ նույնպես որոշ պոպուլյացիաներ ցույց են տալիս փոփոխվող կլիմայական պայմաններին հարմարվելու ապացույցներ: IPCC-ի II աշխատանքային խմբի զեկույցը (Կլիմայի փոփոխության միջկառավարական խումբ) ամփոփում է այս արդյունքները և ընդգծում, որ այդ օրինաչափությունները հիմնականում հայտնաբերվել են միջատների մոտ, որոնք, օրինակ, իրենց «ձմեռային արձակուրդները» սկսում են ավելի ուշ՝ որպես ավելի երկար ամառներին հարմարվողականություն (Pörtner): et al., 2022):

Ցավոք, գիտական ​​ուսումնասիրությունները գնալով ավելի ու ավելի են ենթադրում, որ (բավարար) էվոլյուցիոն հարմարվողականությունը կլիմայական ճգնաժամին, ամենայն հավանականությամբ, բացառություն է, քան կանոն: Բազմաթիվ տեսակների տարածման տարածքները տեղափոխվում են ավելի բարձր բարձրություններ կամ դեպի բևեռներ, ինչպես նաև ամփոփված է IPCC զեկույցում (Pörtner et al., 2022): Հետևաբար, տեսակները «հետևում են» այն կլիմայական պայմաններին, որին նրանք արդեն հարմարվել են: Տարածքի ավելի տաք եզրին գտնվող տեղական բնակչությունը հաճախ չի հարմարվում, այլ գաղթում է կամ մահանում: Ուսումնասիրությունը ցույց է տալիս, որ, օրինակ, վերլուծված 47 կենդանիների և բույսերի տեսակների 976%-ը (վերջերս) անհետացած պոպուլյացիաներ ունի միջակայքի ավելի տաք եզրին (Wiens, 2016): Տեսակները, որոնց համար հնարավոր չէ բաշխման գոտում բավարար տեղաշարժ, օրինակ, քանի որ դրանց բաշխումը սահմանափակվում է առանձին լճերով կամ կղզիներով, նույնպես կարող են ամբողջությամբ մահանալ: Կլիմայական ճգնաժամի պատճառով անհետացած առաջին տեսակներից մեկը Bramble Cay-ի խճանկարային պոչավոր առնետն է. այն հայտնաբերվել է միայն Մեծ արգելախութի փոքր կղզում և չի կարողացել խուսափել կրկնվող ջրհեղեղներից և կլիմայի հետ կապված բուսականության փոփոխություններից: (Waller et al., 2017):

Տեսակների մեծ մասի համար բավարար հարմարվողականությունը քիչ հավանական է

Թե քանի տեսակներ կկարողանան բավականաչափ հարմարվել գլոբալ տաքացմանը և օվկիանոսի թթվայնացմանը, և քանիսը կվերանան (տեղում), հնարավոր չէ ճշգրիտ կանխատեսել: Մի կողմից, կլիմայի կանխատեսումները իրենք ենթակա են անորոշության և հաճախ չեն կարող կատարվել բավական փոքր մասշտաբով: Մյուս կողմից, պոպուլյացիայի կամ տեսակի համար կանխատեսումներ անելու համար պետք է չափել նրա գենետիկական բազմազանությունը, որը վերաբերում է կլիմայի հարմարվողականությանը, և դա դժվար է նույնիսկ թանկարժեք ԴՆԹ-ի հաջորդականության կամ բարդ փորձերի դեպքում: Այնուամենայնիվ, մենք գիտենք էվոլյուցիոն կենսաբանությունից, որ բավականաչափ հարմարվողականությունը քիչ հավանական է շատ պոպուլյացիաների համար.

• Արագ հարմարվողականությունը պահանջում է գենետիկական բազմազանություն. Ինչ վերաբերում է կլիմայական ճգնաժամին, ապա գենետիկական բազմազանությունը նշանակում է, որ սկզբնական պոպուլյացիայի անհատները, օրինակ, տարբեր կերպ են դիմագրավում բարձր ջերմաստիճանը գենետիկ տարբերությունների պատճառով: Միայն այս բազմազանության առկայության դեպքում տաքացման ժամանակ կարող են մեծանալ ջերմ հարմարվողական անհատները: Գենետիկական բազմազանությունը կախված է բազմաթիվ գործոններից, օրինակ՝ բնակչության թվից: Տեսակները, որոնց բնական տիրույթը ներառում է կլիմայական տարբեր բնակավայրեր, առավելություն ունեն. արդեն իսկ տաք հարմարեցված պոպուլյացիաների գենետիկ տարբերակները կարող են «տեղափոխվել» ավելի տաք տարածքներ և օգնել ցրտին հարմարվող պոպուլյացիաներին գոյատևել: Մյուս կողմից, երբ կլիմայական փոփոխությունները հանգեցնում են այնպիսի պայմանների, որոնց տեսակների ոչ մի պոպուլյացիա դեռ հարմարված չէ, հաճախ բավականաչափ օգտակար գենետիկական բազմազանություն չկա. դա հենց այն է, ինչ տեղի է ունենում կլիմայական ճգնաժամի ժամանակ, հատկապես տարածման տարածքների ավելի տաք եզրերում ( Pörtner et al., 2022):
• Բնապահպանական հարմարվողականությունը բարդ է. Կլիմայի փոփոխությունն ինքնին հաճախ պահանջում է բազմաթիվ պահանջներ (ջերմաստիճանի փոփոխություններ, տեղումներ, փոթորիկների հաճախականություն, սառցե ծածկույթ…): Կան նաև անուղղակի ազդեցություններ. կլիման ազդում է նաև էկոհամակարգի այլ տեսակների վրա, օրինակ՝ կերային բույսերի առկայության կամ գիշատիչների քանակի վրա: Օրինակ, շատ ծառատեսակներ ոչ միայն ենթարկվում են ավելի մեծ երաշտի, այլև ավելի շատ կեղևի բզեզների, քանի որ վերջիններս օգտվում են ջերմությունից և տարեկան ավելի շատ սերունդներ են տալիս: Արդեն թուլացած ծառերը լրացուցիչ լարվածության են ենթարկվում։ Ավստրիայում, օրինակ, սա ազդում է եղևնի վրա (Netherer et al., 2019): Որքան շատ տարբեր մարտահրավերներ է ներկայացնում կլիմայական ճգնաժամը, այնքան ավելի քիչ հավանական է դառնում հաջող հարմարվողականությունը:
• Կլիման շատ արագ է փոխվում մարդու ազդեցության պատճառով։ Շատ հարմարվողականություններ, որոնք մենք դիտում ենք բնության մեջ, առաջացել են հազարավոր կամ միլիոնավոր սերունդների ընթացքում. կլիման, մյուս կողմից, ներկայումս կտրուկ փոխվում է ընդամենը մի քանի տասնամյակի ընթացքում: Այն տեսակների մեջ, որոնք ունեն կարճ սերնդի ժամանակ (այսինքն՝ արագ են բազմանում), էվոլյուցիան տեղի է ունենում համեմատաբար արագ։ Սա մասամբ կարող է բացատրել, թե ինչու են միջատների մոտ հաճախ հայտնաբերվել կլիմայի մարդածին փոփոխության հարմարվողականություն: Ի հակադրություն, խոշոր, դանդաղ աճող տեսակների, ինչպիսիք են ծառերը, հաճախ երկար տարիներ են պահանջվում բազմանալու համար։ Սա շատ դժվար է դարձնում կլիմայի փոփոխությանը հետևելը:
• Հարմարվելը չի ​​նշանակում գոյատևել: Բնակչությունները կարող են որոշ չափով հարմարվել կլիմայական փոփոխություններին, օրինակ, նրանք այսօր ավելի լավ են դիմանում ջերմային ալիքներին, քան արդյունաբերական հեղափոխությունից առաջ, առանց այդ հարմարվողականությունները բավարար են երկարաժամկետ 1,5, 2 կամ 3°C տաքացումներին դիմանալու համար: Բացի այդ, կարևոր է, որ էվոլյուցիոն ադապտացիան միշտ նշանակում է, որ վատ հարմարվող անհատները քիչ սերունդ ունեն կամ մահանում են առանց սերունդների: Եթե ​​դա ազդում է շատ անհատների վրա, վերապրողները կարող են ավելի լավ հարմարվել, բայց բնակչությունը դեռ կարող է այնքան փոքրանալ, որ վաղ թե ուշ մահանա:
• Որոշ շրջակա միջավայրի փոփոխություններ թույլ չեն տալիս արագ ճշգրտումներ կատարել: Երբ բնակավայրը հիմնովին փոխվում է, հարմարվողականությունը պարզապես անհնար է պատկերացնել: Ձկների պոպուլյացիաները չեն կարող հարմարվել չոր լճում կյանքին, իսկ ցամաքային կենդանիները չեն կարող գոյատևել, եթե նրանց ապրելավայրը լցվի ջրով:
• Կլիմայական ճգնաժամը մի քանի սպառնալիքներից մեկն է միայն։ Հարմարվողականությունը դառնում է ավելի դժվար, որքան փոքր են պոպուլյացիաները, այնքան ավելի մասնատված է ապրելավայրը, և որքան շատ են տեղի ունենում շրջակա միջավայրի փոփոխությունները միաժամանակ (տես վերևում): Մարդիկ էլ ավելի են դժվարացնում հարմարվողականության գործընթացները որսի, ապրելավայրերի ոչնչացման և շրջակա միջավայրի աղտոտման միջոցով:

Ի՞նչ կարելի է անել վերացման դեմ:

Ի՞նչ կարելի է անել, երբ հույս չկա, որ տեսակների մեծ մասը հաջողությամբ կհարմարվի: Տեղական պոպուլյացիաների անհետացումը դժվար թե հնարավոր լինի կանխել, բայց առնվազն տարբեր միջոցներ կարող են հակազդել ամբողջ տեսակների կորստին և տարածման տարածքների կրճատմանը (Pörtner et al., 2022): Պահպանվող տարածքները կարևոր են տեսակները պահպանելու համար, որտեղ դրանք լավ հարմարեցված են և պահպանելու գոյություն ունեցող գենետիկական բազմազանությունը: Կարևոր է նաև կապել տեսակների տարբեր պոպուլյացիաները, որպեսզի ջերմ ադապտացված գենետիկական տարբերակները հեշտությամբ տարածվեն: Այդ նպատակով ստեղծվում են բնական «միջանցքներ», որոնք կապում են համապատասխան աճելավայրերը: Սա կարող է լինել ցանկապատ, որը միացնում է գյուղատնտեսական տարածքի տարբեր ծառերի կամ պահպանվող տարածքները: Վտանգված պոպուլյացիաներից անհատներին ակտիվորեն տեղափոխելու եղանակը (օրինակ՝ ավելի բարձր բարձրություններում կամ ավելի բարձր լայնություններում), որտեղ նրանք ավելի լավ են հարմարեցված, ավելի հակասական է:

Այնուամենայնիվ, այս բոլոր միջոցառումների հետևանքները հնարավոր չէ ճշգրիտ գնահատել: Չնայած նրանք կարող են օգնել պահպանել առանձին պոպուլյացիաներ և ամբողջ տեսակներ, յուրաքանչյուր տեսակ տարբեր կերպ է արձագանքում կլիմայի փոփոխությանը: Շրջանակները փոխվում են տարբեր ձևերով, և տեսակները հանդիպում են նոր համակցություններով: Սննդի շղթաների նման փոխազդեցությունները կարող են հիմնովին և անկանխատեսելիորեն փոխվել: Կլիմայական ճգնաժամի պայմաններում կենսաբազմազանությունը և մարդկության համար դրա անգնահատելի օգուտները պահպանելու լավագույն միջոցը դեռևս կլիմայական ճգնաժամի դեմ արդյունավետ և արագ պայքարն է:

Գրականություն

Barghi, N., Tobler, R., Nolte, V., Jakšić, AM, Mallard, F., Otte, KA, Dolezal, M., Taus, T., Kofler, R., & Schlötterer, C. (2019 թ. ) Գենետիկական ավելորդությունը խթանում է պոլիգենային հարմարվողականությունը Drosophila. PLOS կենսաբանություն, 17(2), e3000128. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000128

Bitter, MC, Kapsenberg, L., Gattuso, J.-P., & Pfister, CA (2019): Մշտական ​​գենետիկ տատանումները նպաստում են օվկիանոսի թթվացմանը արագ ադապտացմանը: Բնություն Communications, 10(1), Article 1. https://doi.org/10.1038/s41467-019-13767-1

Netherer, S., Panassiti, B., Pennerstorfer, J., & Matthews, B. (2019): Սուր երաշտը ավստրիական նորվեգական եղևնիների տնակներում կեղևի բզեզներով վարակվելու կարևոր գործոն է: Անտառների սահմանները և գլոբալ փոփոխությունը, 2. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/ffgc.2019.00039

Պյորտներ, Հ.-Օ., Ռոբերթս, Դ.Ս., Տինյոր, ՄՄԲ, Պոլոցանսկա, Է.Ս., Մինտենբեկ, Կ., Ալեգրիա, Ա., Քրեյգ, Մ., Լանգսդորֆ, Ս., Լոշկե, Ս., Մյոլեր, Վ., Okem, A., & Rama, B. (Eds.): (2022). Կլիմայի փոփոխություն 2022. ազդեցություններ, հարմարվողականություն և խոցելիություն. Երկրորդ աշխատանքային խմբի ներդրումը Կլիմայի փոփոխության միջկառավարական խմբի վեցերորդ գնահատման զեկույցում:

Waller, NL, Gynther, IC, Freeman, AB, Lavery, TH, Leung, LK-P., Waller, NL, Gynther, IC, Freeman, AB, Lavery, TH, & Leung, LK-P: (2017). The Bramble Cay մելոմիաները Melomys rubicola (Rodentia: Muridae). Կաթնասունների առաջին անհետացումը, որն առաջացել է մարդու կողմից առաջացած կլիմայի փոփոխության հետևանքով: Վայրի բնության հետազոտություն, 44(1), 9–21. https://doi.org/10.1071/WR16157

Wiens, J.J. (2016): Կլիմայի հետ կապված տեղական անհետացումներն արդեն լայնորեն տարածված են բույսերի և կենդանական տեսակների շրջանում: PLOS կենսաբանություն, 14(12), e2001104. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2001104