Geta dýr, plöntur og sveppir aðlagast loftslagsbreytingum?

eftir Anja Marie Westram

Bráðdýr vernda sig gegn rándýrum með því að nota felulitir. Fiskar geta hreyft sig hratt í vatninu vegna ílangrar lögunar. Plöntur nota lykt til að laða að frjóvandi skordýr: aðlögun lífvera að umhverfi sínu er alls staðar til staðar. Slík aðlögun er ákvörðuð í genum lífverunnar og verður til í gegnum þróunarferla í gegnum kynslóðir - ólíkt mörgum hegðun, til dæmis, verða þau ekki fyrir sjálfkrafa áhrifum frá umhverfinu á lífsleiðinni. Ört breytilegt umhverfi leiðir því til „vanaðlögunar“. Lífeðlisfræði, litur eða líkamsbygging er þá ekki lengur aðlöguð umhverfinu þannig að æxlun og lifun er erfiðari, stofnstærð minnkar og stofninn getur jafnvel dáið út.

Aukning gróðurhúsalofttegunda af mannavöldum í andrúmsloftinu er að breyta umhverfinu á margan hátt. Þýðir þetta að margir stofnar séu ekki lengur vel aðlagaðir og muni deyja út? Eða geta lífverur líka lagað sig að þessum breytingum? Munu því, á nokkrum kynslóðum, koma fram dýr, plöntur og sveppir sem eru betur í stakk búnir til að takast á við td hita, þurrka, súrnun sjávar eða minnkað íshjúp vatnshlota og geta því lifað vel af loftslagsbreytingum?

Tegundir fylgja því loftslagi sem þær hafa þegar aðlagast og deyja út á staðnum

Reyndar hafa rannsóknarstofutilraunir sýnt að stofnar sumra tegunda geta lagað sig að breyttum aðstæðum: í tilraun á Vetmeduni Vínarborg, til dæmis, verptu ávaxtaflugur verulega fleiri eggjum eftir rúmlega 100 kynslóðir (ekki langan tíma, þar sem ávaxtaflugur fjölga sér fljótt) við heitt hitastig og höfðu breytt umbrotum þeirra (Barghi o.fl., 2019). Í annarri tilraun tókst kræklingi að laga sig að súrra vatni (Bitter o.fl., 2019). Og hvernig lítur það út í náttúrunni? Þar sýna sumir íbúar líka vísbendingar um aðlögun að breyttum veðurfari. Í skýrslu vinnuhóps II IPCC (milliríkjanefndarinnar um loftslagsbreytingar) eru þessar niðurstöður teknar saman og lögð áhersla á að þessi mynstur fundust fyrst og fremst í skordýrum, sem til dæmis hefja „vetrarfrí“ sitt síðar sem aðlögun að lengri sumrum (Pörtner). o.fl., 2022).

Því miður benda vísindarannsóknir í auknum mæli til þess að líklegt sé að (nægileg) þróunaraðlögun að loftslagskreppunni sé undantekning frekar en regla. Dreifingarsvæði fjölmargra tegunda eru að færast í hærri hæð eða í átt að pólunum, eins og einnig er dregið saman í skýrslu IPCC (Pörtner o.fl., 2022). Tegundirnar „fylgja“ því loftslagi sem þær hafa þegar aðlagast. Staðbundnir stofnar við heitari jaðar sviðsins aðlagast oft ekki heldur flytjast til eða deyja út. Rannsókn sýnir til dæmis að 47% af þeim 976 dýra- og plöntutegundum sem greindar hafa verið hafa (nýlega) útdauða stofna í heitari jaðri svæðisins (Wiens, 2016). Tegundir sem ekki er möguleg tilfærsla á útbreiðslusvæðinu - til dæmis vegna þess að útbreiðsla þeirra er takmörkuð við einstök vötn eða eyjar - geta líka dáið út alveg. Ein af fyrstu tegundunum sem sannað hefur verið að hafi dáið út vegna loftslagskreppunnar er Bramble Cay mósaík-hala rottan: hún fannst aðeins á lítilli eyju í Kóralrifinu mikla og gat ekki forðast endurtekin flóð og loftslagstengdar gróðurbreytingar (Waller o.fl., 2017).

Fyrir flestar tegundir er nægileg aðlögun ólíkleg

Ekki er hægt að spá nákvæmlega fyrir um hversu margar tegundir munu geta lagað sig nægilega að aukinni hlýnun og súrnun sjávar og hversu margar munu deyja út (staðbundið). Annars vegar eru loftslagsspárnar sjálfar háðar óvissu og oft ekki hægt að gera þær í nægilega litlum mæli. Á hinn bóginn, til þess að spá fyrir stofn eða tegund, þyrfti að mæla erfðafjölbreytileika hans sem skiptir máli fyrir loftslagsaðlögun - og það er erfitt jafnvel með dýrri DNA raðgreiningu eða flóknum tilraunum. Hins vegar vitum við frá þróunarlíffræði að nægjanleg aðlögun er ólíkleg fyrir marga íbúa:

• Hröð aðlögun krefst erfðafræðilegs fjölbreytileika. Með tilliti til loftslagskreppunnar þýðir erfðafræðilegur fjölbreytileiki að einstaklingar í upprunalegum stofni takast til dæmis misvel við háan hita vegna erfðafræðilegs munar. Einungis ef þessi fjölbreytileiki er til staðar geta hlýindalagaðir einstaklingum fjölgað í stofninum við hlýnun. Erfðafræðilegur fjölbreytileiki veltur á mörgum þáttum – til dæmis stærð íbúa. Tegundir þar sem náttúrulegt útbreiðslusvæði nær til loftslagsfræðilegra ólíkra búsvæða hefur kost á sér: erfðafræðileg afbrigði frá stofnum sem þegar hafa hlýtt aðlögun geta verið „fluttir“ til hlýrri svæða og hjálpa kuldaaðlöguðum stofnum að lifa af. Á hinn bóginn, þegar loftslagsbreytingar leiða til aðstæðna sem enginn stofn tegundarinnar hefur enn aðlagast, er oft ekki nægur gagnlegur erfðafræðilegur fjölbreytileiki - þetta er nákvæmlega það sem gerist í loftslagskreppunni, sérstaklega á heitari jaðri útbreiðslusvæða ( Pörtner o.fl., 2022).
• Umhverfisaðlögun er flókin. Loftslagsbreytingar sjálfar setja oft margar kröfur (breytingar á hitastigi, úrkomu, tíðni storms, ísþekju ...). Það eru líka óbein áhrif: loftslagið hefur einnig áhrif á aðrar tegundir í vistkerfinu, til dæmis á framboð á fóðurplöntum eða fjölda rándýra. Sem dæmi má nefna að margar trjátegundir verða ekki bara fyrir meiri þurrkum heldur einnig fleiri börkbjöllum þar sem þær síðarnefndu njóta góðs af hlýindum og gefa af sér fleiri kynslóðir á ári. Tré sem þegar eru veikt verða fyrir auknu álagi. Í Austurríki hefur þetta til dæmis áhrif á greni (Netherer o.fl., 2019). Því fleiri mismunandi áskoranir sem loftslagskreppan hefur í för með sér, því ólíklegri verður árangursrík aðlögun.
• Loftslagið er að breytast of hratt vegna mannlegra áhrifa. Margar aðlöganir sem við fylgjumst með í náttúrunni hafa orðið til á þúsundum eða milljónum kynslóða - loftslagið er hins vegar að taka miklum breytingum um þessar mundir á örfáum áratugum. Hjá tegundum sem hafa stuttan kynslóðartíma (þ.e. fjölga sér hratt) á sér stað þróun tiltölulega hratt. Þetta gæti að hluta útskýrt hvers vegna aðlögun að loftslagsbreytingum af mannavöldum hefur oft fundist í skordýrum. Aftur á móti eru stórar, hægvaxta tegundir, eins og tré, oft mörg ár að fjölga sér. Þetta gerir það mjög erfitt að fylgjast með loftslagsbreytingum.
• Aðlögun þýðir ekki að lifa af. Fólk getur vel hafa aðlagast loftslagsbreytingum að vissu marki - til dæmis geta þeir þolað hitabylgjur betur í dag en fyrir iðnbyltinguna - án þess að þessar aðlöganir dugi til að lifa af hlýnun um 1,5, 2 eða 3°C til lengri tíma litið. Auk þess er mikilvægt að þróunaraðlögun þýði alltaf að illa aðlagaðir einstaklingar eignist fá afkvæmi eða deyi án afkvæma. Ef þetta snertir of marga einstaklinga getur verið að þeir sem lifa af séu betur aðlagaðir - en stofninn getur samt minnkað svo mikið að hann deyr út fyrr eða síðar.
• Sumar umhverfisbreytingar leyfa ekki skjóta aðlögun. Þegar búsvæði breytist í grundvallaratriðum er aðlögun einfaldlega óhugsandi. Fiskistofnar geta ekki aðlagast lífinu í þurru stöðuvatni og landdýr geta ekki lifað af ef búsvæði þeirra er undir flóði.
• Loftslagskreppan er aðeins ein af mörgum ógnum. Aðlögun verður erfiðari eftir því sem stofnarnir eru smærri, því sundurlausara er búsvæðið og því meiri umhverfisbreytingar verða á sama tíma (sjá hér að ofan). Menn gera aðlögunarferli enn erfiðara með veiðum, eyðileggingu búsvæða og umhverfismengun.

Hvað er hægt að gera við útrýmingu?

Hvað er hægt að gera þegar ekki er von um að flestar tegundir muni aðlagast farsællega? Varla verður hægt að koma í veg fyrir útrýmingu staðbundinna stofna - en að minnsta kosti geta ýmsar ráðstafanir unnið gegn tapi heilu tegundanna og minnkandi útbreiðslusvæða (Pörtner o.fl., 2022). Friðlýst svæði eru mikilvæg til að varðveita tegundir þar sem þær eru vel aðlagaðar og til að varðveita núverandi erfðafjölbreytileika. Einnig er mikilvægt að tengja saman mismunandi stofna tegundar þannig að hlý aðlöguð erfðaafbrigði geti breiðst út auðveldlega. Í því skyni er verið að koma upp náttúrulegum „göngum“ sem tengja saman hentug búsvæði. Þetta getur verið limgerð sem tengir saman mismunandi trjástofna eða friðlýst svæði á landbúnaðarsvæði. Aðferðin við að flytja einstaklinga á virkan hátt frá stofnum í hættu til svæða (t.d. í hærri hæð eða hærri breiddargráðum) þar sem þeir eru betur aðlagaðir er nokkuð umdeildari.

Hins vegar er ekki hægt að meta nákvæmlega afleiðingar allra þessara aðgerða. Þó að þær geti hjálpað til við að viðhalda einstökum stofnum og heilum tegundum, bregst hver tegund öðruvísi við loftslagsbreytingum. Svið breytast á mismunandi vegu og tegundir hittast í nýjum samsetningum. Samskipti eins og fæðukeðjur geta breyst í grundvallaratriðum og ófyrirsjáanlegt. Besta leiðin til að varðveita líffræðilegan fjölbreytileika og ómetanlegan ávinning hans fyrir mannkynið í ljósi loftslagskreppunnar er samt að berjast gegn sjálfri loftslagskreppunni á skilvirkan og skjótan hátt.

Bókmenntir

Barghi, N., Tobler, R., Nolte, V., Jakšić, AM, Mallard, F., Otte, KA, Dolezal, M., Taus, T., Kofler, R., & Schlötterer, C. (2019 ). Erfðafræðileg offramboð ýtir undir fjölgena aðlögun í Drosophila. PLOS líffræði, 17(2), e3000128. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000128

Bitter, MC, Kapsenberg, L., Gattuso, J.-P., & Pfister, CA (2019). Standandi erfðabreytileiki ýtir undir hraða aðlögun að súrnun sjávar. Nature Communications, 10(1), Article 1. https://doi.org/10.1038/s41467-019-13767-1

Netherer, S., Panassiti, B., Pennerstorfer, J. og Matthews, B. (2019). Bráðir þurrkar eru mikilvægur drifkraftur barkbjöllusmits í austurrískum grenistofnum. Landamæri í skógum og alþjóðlegar breytingar, 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. og Rama, B. (ritstj.). (2022). Loftslagsbreytingar 2022: Áhrif, aðlögun og varnarleysi. Framlag vinnuhóps II til sjöttu matsskýrslu milliríkjanefndar um loftslagsbreytingar.

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 melómíur Melomys rubicola (Rodentia: Muridae): Fyrsta spendýraútrýming af völdum loftslagsbreytinga af mannavöldum? Dýralífsrannsóknir, 44(1), 9–21. https://doi.org/10.1071/WR16157

Wiens, J.J. (2016). Loftslagstengd staðbundin útrýming er nú þegar útbreidd meðal plöntu- og dýrategunda. PLOS líffræði, 14(12), e2001104. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2001104