შეუძლიათ თუ არა ცხოველებს, მცენარეებს და სოკოებს ადაპტირება კლიმატის ცვლილებასთან?

ანჯა მარი ვესტრამის მიერ

მტაცებელი ცხოველები მტაცებლებისგან თავს იცავენ შენიღბვის ფერების გამოყენებით. თევზს შეუძლია წყალში სწრაფად გადაადგილება მათი წაგრძელებული ფორმის გამო. მცენარეები იყენებენ სურნელს დამბინძურებელი მწერების მოსაზიდად: ცოცხალი არსებების ადაპტაცია მათ გარემოსთან ყველგან არის. ასეთი ადაპტაციები განისაზღვრება ორგანიზმის გენებში და წარმოიქმნება ევოლუციური პროცესების შედეგად თაობების განმავლობაში - ბევრი ქცევისგან განსხვავებით, მაგალითად, ისინი არ განიცდიან გარემოს სპონტანურ გავლენას ცხოვრების მანძილზე. ამიტომ სწრაფად ცვალებადი გარემო იწვევს „არაადაპტაციას“. ფიზიოლოგია, ფერი ან სხეულის სტრუქტურა შემდეგ აღარ არის ადაპტირებული გარემოსთან, რის გამოც რეპროდუქცია და გადარჩენა უფრო რთულია, მოსახლეობის რაოდენობა მცირდება და მოსახლეობა შეიძლება დაიღუპოს კიდეც.

ატმოსფეროში ატმოსფეროში სათბურის გაზების ადამიანური მატება ცვლის გარემოს მრავალი თვალსაზრისით. ნიშნავს ეს იმას, რომ ბევრი პოპულაცია აღარ არის კარგად ადაპტირებული და გადაშენდება? ან შეუძლიათ ცოცხალ არსებებსაც შეეგუონ ამ ცვლილებებს? ასე რომ, რამდენიმე თაობის განმავლობაში გამოჩნდებიან ცხოველები, მცენარეები და სოკოები, რომლებიც უკეთ გაუმკლავდებიან, მაგალითად, სიცხეს, გვალვას, ოკეანის მჟავიანობას ან წყლის ობიექტების ყინულის შემცირებულ საფარს და, შესაბამისად, კარგად გადარჩებიან კლიმატის ცვლილებას?

სახეობები მიჰყვება კლიმატს, რომელსაც უკვე ადაპტირებულია და ადგილობრივად გადაშენებულია

ფაქტობრივად, ლაბორატორიულმა ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ ზოგიერთი სახეობის პოპულაციას შეუძლია მოერგოს ცვალებად პირობებს: მაგალითად, ვენაში Vetmeduni-ში ჩატარებული ექსპერიმენტის დროს, ბუზებმა 100-ზე მეტი თაობის შემდეგ მნიშვნელოვნად მეტი კვერცხები დადეს (არა დიდი ხნის განმავლობაში, რადგან ბუზები მრავლდებიან. სწრაფად) თბილ ტემპერატურაზე და შეიცვალა მათი მეტაბოლიზმი (ბარღი და სხვ., 2019). სხვა ექსპერიმენტში მიდიებმა შეძლეს ადაპტირება უფრო მჟავე წყალთან (Bitter et al., 2019). და როგორ გამოიყურება ბუნებაში? იქაც, ზოგიერთი პოპულაცია აჩვენებს ადაპტაციის მტკიცებულებებს ცვალებად კლიმატურ პირობებთან. IPCC II სამუშაო ჯგუფის (კლიმატთაშორისი პანელის კლიმატის ცვლილების შესახებ) სამუშაო ჯგუფის ანგარიში აჯამებს ამ შედეგებს და ხაზს უსვამს, რომ ეს ნიმუშები ძირითადად მწერებში იყო ნაპოვნი, რომლებიც, მაგალითად, იწყებენ თავიანთ "ზამთრის შესვენებას" მოგვიანებით, როგორც უფრო გრძელი ზაფხულის ადაპტაცია (Pörtner). და სხვები, 2022).

სამწუხაროდ, სამეცნიერო კვლევები სულ უფრო ხშირად ვარაუდობენ, რომ (საკმარისი) ევოლუციური ადაპტაცია კლიმატის კრიზისთან, სავარაუდოდ, გამონაკლისი იქნება და არა წესი. მრავალი სახეობის გავრცელების არეალი გადადის უფრო მაღალ სიმაღლეებზე ან პოლუსებისკენ, როგორც ეს ასევე შეჯამებულია IPCC-ის ანგარიშში (Pörtner et al., 2022). ამიტომ, სახეობები „მიჰყვება“ კლიმატს, რომელსაც უკვე ადაპტირებულია. არეალის თბილ კიდეზე ადგილობრივი მოსახლეობა ხშირად არ ადაპტირდება, მაგრამ მიგრაციაში ან კვდება. მაგალითად, კვლევა აჩვენებს, რომ გაანალიზებული 47 ცხოველისა და მცენარის სახეობიდან 976%-ს აქვს (ახლახან) გადაშენებული პოპულაციები დიაპაზონის თბილ კიდეზე (Wiens, 2016). სახეობები, რომლებისთვისაც საკმარისი ცვლა გავრცელების არეალში შეუძლებელია - მაგალითად იმიტომ, რომ მათი გავრცელება შემოიფარგლება ცალკეული ტბებით ან კუნძულებით - ასევე შეიძლება მთლიანად დაიღუპოს. ერთ-ერთი პირველი სახეობა, რომელიც დადასტურდა, რომ გადაშენდა კლიმატური კრიზისის გამო, არის Bramble Cay მოზაიკის კუდიანი ვირთხა: ის მხოლოდ პატარა კუნძულზე იყო ნაპოვნი დიდი ბარიერული რიფის და ვერ აეცილებინა განმეორებითი წყალდიდობა და კლიმატთან დაკავშირებული მცენარეული ცვლილებები. (Waller et al., 2017).

სახეობების უმეტესობისთვის საკმარისი ადაპტაცია ნაკლებად სავარაუდოა

რამდენი სახეობა შეძლებს საკმარისად ადაპტირებას გლობალურ დათბობასა და ოკეანის მჟავიანობასთან და რამდენი გადაშენდება (ადგილობრივად), ზუსტი პროგნოზირება შეუძლებელია. ერთის მხრივ, თავად კლიმატის პროგნოზები ექვემდებარება გაურკვევლობას და ხშირად ვერ ხერხდება საკმარისად მცირე მასშტაბით. მეორეს მხრივ, პოპულაციის ან სახეობის პროგნოზის გასაკეთებლად, საჭიროა მისი გენეტიკური მრავალფეროვნების გაზომვა, რომელიც შეესაბამება კლიმატის ადაპტაციას - და ეს რთულია თუნდაც ძვირადღირებული დნმ-ის თანმიმდევრობით ან რთული ექსპერიმენტებით. თუმცა, ევოლუციური ბიოლოგიიდან ვიცით, რომ საკმარისი ადაპტაცია ნაკლებად სავარაუდოა ბევრი პოპულაციისთვის:

• სწრაფი ადაპტაცია მოითხოვს გენეტიკურ მრავალფეროვნებას. რაც შეეხება კლიმატის კრიზისს, გენეტიკური მრავალფეროვნება ნიშნავს, რომ პირვანდელი პოპულაციის ინდივიდები, მაგალითად, განსხვავებულად უმკლავდებიან მაღალ ტემპერატურას გენეტიკური განსხვავებების გამო. მხოლოდ ამ მრავალფეროვნების არსებობის შემთხვევაში შეიძლება დათბობის დროს თბილად ადაპტირებული ინდივიდები გაიზარდონ პოპულაციაში. გენეტიკური მრავალფეროვნება ბევრ ფაქტორზეა დამოკიდებული - მაგალითად, მოსახლეობის ზომაზე. სახეობებს, რომელთა ბუნებრივი დიაპაზონი მოიცავს კლიმატურ განსხვავებულ ჰაბიტატებს, აქვთ უპირატესობა: გენეტიკური ვარიანტები უკვე თბილად ადაპტირებული პოპულაციებიდან შეიძლება "ტრანსპორტირებული" თბილ რაიონებში და დაეხმარონ სიცივეზე ადაპტირებული პოპულაციების გადარჩენას. მეორე მხრივ, როდესაც კლიმატის ცვლილებები იწვევს პირობებს, რომლებთანაც სახეობების არც ერთი პოპულაცია ჯერ არ არის ადაპტირებული, ხშირად არ არის საკმარისი სასარგებლო გენეტიკური მრავალფეროვნება - ეს არის ზუსტად ის, რაც ხდება კლიმატის კრიზისში, განსაკუთრებით გავრცელების ტერიტორიების თბილ კიდეებზე ( პორტნერი და სხვები, 2022).
• გარემოსდაცვითი ადაპტაცია რთულია. თავად კლიმატის ცვლილება ხშირად აწესებს მრავალ მოთხოვნას (ტემპერატურის ცვლილება, ნალექი, ქარიშხლის სიხშირე, ყინულის საფარი...). ასევე არსებობს არაპირდაპირი ეფექტები: კლიმატი ასევე მოქმედებს ეკოსისტემის სხვა სახეობებზე, მაგალითად, საკვები მცენარეების ხელმისაწვდომობაზე ან მტაცებლების რაოდენობაზე. მაგალითად, ხის მრავალი სახეობა არა მხოლოდ ექვემდებარება უფრო დიდ გვალვას, არამედ უფრო მეტ ქერქის ხოჭოებს, რადგან ეს უკანასკნელი სარგებლობს სითბოთი და წელიწადში უფრო მეტ თაობას აწარმოებს. უკვე დასუსტებული ხეები დამატებით დაძაბვას ექვემდებარება. მაგალითად, ავსტრიაში, ეს გავლენას ახდენს ნაძვზე (Netherer et al., 2019). რაც უფრო განსხვავებული გამოწვევებია კლიმატის კრიზისი, მით უფრო ნაკლებად სავარაუდოა წარმატებული ადაპტაცია.
• კლიმატი ძალიან სწრაფად იცვლება ადამიანის გავლენის გამო. მრავალი ადაპტაცია, რომელსაც ბუნებაში ვაკვირდებით, წარმოიშვა ათასობით ან მილიონობით თაობის განმავლობაში - კლიმატი, მეორე მხრივ, ამჟამად მკვეთრად იცვლება რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში. სახეობებში, რომლებსაც აქვთ თაობის მოკლე დრო (ანუ სწრაფად მრავლდებიან), ევოლუცია შედარებით სწრაფად ხდება. ეს შეიძლება ნაწილობრივ ახსნას, თუ რატომ ხშირად გვხვდება მწერებში ადაპტაცია ანთროპოგენურ კლიმატის ცვლილებასთან. ამის საპირისპიროდ, მსხვილ, ნელა მზარდ სახეობებს, როგორიცაა ხეები, ხშირად მრავალი წელი სჭირდება გამრავლებას. ეს ძალიან ართულებს კლიმატის ცვლილებას.
• ადაპტაცია არ ნიშნავს გადარჩენას. პოპულაციები შეიძლება გარკვეულწილად შეეგუონ კლიმატის ცვლილებებს - მაგალითად, დღეს ისინი უკეთესად უძლებენ სიცხის ტალღებს, ვიდრე ინდუსტრიულ რევოლუციამდე - ეს ადაპტაციები საკმარისი არ იქნება გრძელვადიან პერსპექტივაში 1,5, 2 ან 3°C დათბობისთვის. გარდა ამისა, მნიშვნელოვანია, რომ ევოლუციური ადაპტაცია ყოველთვის ნიშნავს, რომ ცუდად ადაპტირებულ ინდივიდებს ჰყავთ რამდენიმე შთამომავლობა ან კვდებიან შთამომავლობის გარეშე. თუ ეს გავლენას ახდენს ძალიან ბევრ ინდივიდზე, გადარჩენილები შეიძლება უკეთ ადაპტირდნენ - მაგრამ მოსახლეობა მაინც შეიძლება ისე შემცირდეს, რომ ადრე თუ გვიან მოკვდეს.
• გარემოს ზოგიერთი ცვლილება არ იძლევა სწრაფ კორექტირებას. როდესაც ჰაბიტატი ფუნდამენტურად იცვლება, ადაპტაცია უბრალოდ წარმოუდგენელია. თევზის პოპულაცია ვერ ეგუება მშრალ ტბაში ცხოვრებას და მიწის ცხოველები ვერ გადარჩებიან, თუ მათი ჰაბიტატი დატბორილია.
• კლიმატის კრიზისი რამდენიმე საფრთხედან მხოლოდ ერთ-ერთია. ადაპტაცია უფრო რთული ხდება, რაც უფრო მცირეა პოპულაციები, მით უფრო ფრაგმენტირებულია ჰაბიტატი და უფრო მეტი გარემო ცვლილებები ხდება ამავე დროს (იხ. ზემოთ). ადამიანები ადაპტაციის პროცესებს კიდევ უფრო ართულებენ ნადირობის, ჰაბიტატის განადგურებისა და გარემოს დაბინძურების გზით.

რა შეიძლება გაკეთდეს გადაშენების შესახებ?

რა შეიძლება გაკეთდეს, როდესაც არ არსებობს იმედი, რომ სახეობების უმეტესობა წარმატებით მოერგება? ადგილობრივი პოპულაციების გადაშენების თავიდან აცილება ძნელად შესაძლებელი იქნება - მაგრამ ყოველ შემთხვევაში სხვადასხვა ზომებს შეუძლია დაუპირისპირდეს მთელი სახეობების დაკარგვას და გავრცელების არეების შემცირებას (Pörtner et al., 2022). დაცული ტერიტორიები მნიშვნელოვანია სახეობების შესანარჩუნებლად, სადაც ისინი კარგად არიან ადაპტირებული და არსებული გენეტიკური მრავალფეროვნების შესანარჩუნებლად. ასევე მნიშვნელოვანია სახეობების სხვადასხვა პოპულაციების დაკავშირება, რათა თბილად ადაპტირებული გენეტიკური ვარიანტები ადვილად გავრცელდეს. ამ მიზნით იქმნება ბუნებრივი „დერეფნები“, რომლებიც აკავშირებს შესაფერის ჰაბიტატებს. ეს შეიძლება იყოს ჰეჯირი, რომელიც აკავშირებს ხეების სხვადასხვა ტოტებს ან დაცულ ტერიტორიებს სასოფლო-სამეურნეო ზონაში. საფრთხის ქვეშ მყოფი პოპულაციებიდან ინდივიდების აქტიური ტრანსპორტირების მეთოდი იმ რაიონებში (მაგ. მაღალ სიმაღლეებზე ან უფრო მაღალ განედებზე), სადაც ისინი უკეთ არიან ადაპტირებული, გარკვეულწილად უფრო საკამათოა.

თუმცა, ყველა ამ ღონისძიების შედეგების ზუსტი შეფასება შეუძლებელია. მიუხედავად იმისა, რომ მათ შეუძლიათ ხელი შეუწყონ ცალკეული პოპულაციების და მთელი სახეობების შენარჩუნებას, თითოეული სახეობა განსხვავებულად რეაგირებს კლიმატის ცვლილებაზე. დიაპაზონი იცვლება სხვადასხვა გზით და სახეობები ხვდებიან ახალ კომბინაციებში. ისეთი ურთიერთქმედება, როგორიცაა კვების ჯაჭვები, შეიძლება ფუნდამენტურად და არაპროგნოზირებად შეიცვალოს. კლიმატის კრიზისის პირობებში ბიომრავალფეროვნებისა და კაცობრიობისთვის მისი ფასდაუდებელი სარგებელის შესანარჩუნებლად საუკეთესო გზა მაინც კლიმატის კრიზისთან ეფექტური და სწრაფი ბრძოლაა.

ლიტერატურა

Barghi, N., Tobler, R., Nolte, V., Jakšić, AM, Mallard, F., Otte, KA, Dolezal, M., Taus, T., Kofler, R., & Schlötterer, C. (2019 წ. ). გენეტიკური სიჭარბე ხელს უწყობს პოლიგენურ ადაპტაციას Drosophila. PLOS ბიოლოგიის, 17(2), e3000128. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000128

Bitter, MC, Kapsenberg, L., Gattuso, J.-P., & Pfister, CA (2019). მუდმივი გენეტიკური ვარიაცია ხელს უწყობს ოკეანის მჟავიანობის სწრაფ ადაპტაციას. ბუნება კომუნიკაციების, 10(1), Article 1. https://doi.org/10.1038/s41467-019-13767-1

Netherer, S., Panassiti, B., Pennerstorfer, J., & Matthews, B. (2019). მწვავე გვალვა ავსტრიული ნორვეგიის ნაძვის სადგომებში ქერქის ხოჭოებით დაინფიცირების მნიშვნელოვანი მამოძრავებელია. საზღვრები ტყეებში და გლობალური ცვლილება, 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. (რედ.). (2022). კლიმატის ცვლილება 2022: ზემოქმედება, ადაპტაცია და დაუცველობა. II სამუშაო ჯგუფის წვლილი კლიმატის ცვლილების მთავრობათაშორისი პანელის მეექვსე შეფასების ანგარიშში.

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-ის მელომები მელომის რუბიკოლა (Rodentia: Muridae): პირველი ძუძუმწოვრების გადაშენება, რომელიც გამოწვეულია ადამიანის მიერ გამოწვეული კლიმატის ცვლილებით? ველური ბუნების კვლევა, 44(1), 9–21. https://doi.org/10.1071/WR16157

Wiens, J.J. (2016). კლიმატთან დაკავშირებული ადგილობრივი გადაშენებები უკვე ფართოდ არის გავრცელებული მცენარეთა და ცხოველთა სახეობებში. PLOS ბიოლოგიის, 14(12), e2001104. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2001104