Жануарлар, өсімдіктер мен саңырауқұлақтар климаттың өзгеруіне бейімделе ала ма?

Аня Мари Вестрам жазған

Жыртқыш аңдар камуфляждық түстерді қолдану арқылы жыртқыштардан қорғайды. Балықтар ұзартылған пішініне байланысты суда тез қозғала алады. Өсімдіктер тозаңдандыратын жәндіктерді тарту үшін иістерді пайдаланады: тірі жандардың қоршаған ортаға бейімделуі барлық жерде болады. Мұндай бейімделулер организмнің генінде анықталады және ұрпақтар бойына эволюциялық процестер арқылы пайда болады - көптеген мінез-құлықтардан айырмашылығы, мысалы, олар өмір бойы қоршаған ортаның өздігінен әсер етпейді. Тез өзгеретін орта сондықтан «дезадаптацияға» әкеледі. Содан кейін физиология, түс немесе дене құрылымы қоршаған ортаға бейімделмейді, сондықтан көбею және өмір сүру қиынырақ болады, популяция саны азаяды және популяция тіпті жойылуы мүмкін.

Атмосферадағы парниктік газдардың техногендік көбеюі қоршаған ортаны көптеген жолдармен өзгертеді. Бұл көптеген популяциялар жақсы бейімделмеген және жойылып кетеді дегенді білдіре ме? Әлде бұл өзгерістерге тіршілік иелері де бейімделе ала ма? Сонымен, бірнеше ұрпақтың ішінде, мысалы, ыстыққа, құрғақшылыққа, мұхиттың қышқылдануына немесе су айдындарының мұз жамылғысының азаюына төтеп бере алатын, сондықтан климаттың өзгеруіне жақсы төтеп бере алатын жануарлар, өсімдіктер мен саңырауқұлақтар пайда бола ма?

Түрлер өздері бейімделген климатқа бағынады және жергілікті жерде жойылып кетеді

Шын мәнінде, зертханалық тәжірибелер кейбір түрлердің популяциялары өзгеретін жағдайларға бейімделе алатынын көрсетті: мысалы, Ветмедуни Венадағы экспериментте жеміс шыбындары 100 ұрпақтан сәл астам уақыттан кейін айтарлықтай көбірек жұмыртқа салды (жеміс шыбындары көбейетіндіктен көп уақыт емес). тез) жылы температурада және олардың метаболизмін өзгертті (Барги және т.б., 2019). Басқа экспериментте мидиялар қышқыл суға бейімделе алды (Bitter және т.б., 2019). Ал ол табиғатта қалай көрінеді? Онда да кейбір популяциялар өзгеретін климаттық жағдайларға бейімделу белгілерін көрсетеді. IPCC (Климаттың өзгеруі бойынша үкіметаралық панель) II жұмыс тобының баяндамасы осы нәтижелерді қорытындылайды және бұл үлгілер ең алдымен, мысалы, ұзағырақ жазға бейімделу ретінде «қысқы демалысын» кейінірек бастайтын жәндіктерде кездесетінін атап көрсетеді (Пөртнер). және т.б., 2022).

Өкінішке орай, ғылыми зерттеулер климаттық дағдарысқа (жеткілікті) эволюциялық бейімделу ережеден гөрі ерекшелік болуы мүмкін деп болжайды. Көптеген түрлердің таралу аймақтары IPCC есебінде (Pörtner et al., 2022) жинақталғандай жоғары биіктікке немесе полюстерге қарай жылжуда. Сондықтан түрлер өздері бейімделген климатты «бағады». Аралдың жылы шетіндегі жергілікті популяциялар көбінесе бейімделмейді, бірақ қоныс аударады немесе өледі. Зерттеу, мысалы, талданған 47 жануарлар мен өсімдіктер түрінің 976% (жақында) таралудың жылы шетінде жойылып кеткен популяцияларға ие екенін көрсетеді (Wiens, 2016). Таралу аймағында жеткілікті түрде ауысуы мүмкін емес түрлер - мысалы, олардың таралуы жеке көлдермен немесе аралдармен шектелгендіктен - толығымен жойылуы мүмкін. Климат дағдарысына байланысты жойылып кеткені дәлелденген алғашқы түрлердің бірі - Брамбл-Кэй мозаикалық құйрықты егеуқұйрық: ол тек Ұлы тосқауыл рифіндегі шағын аралда табылған және қайталанатын су тасқыны мен климатқа байланысты өсімдіктердің өзгеруінен аулақ бола алмады. (Waller және т.б., 2017).

Көптеген түрлер үшін жеткілікті бейімделу екіталай

Қанша түр жаһандық жылынуға және мұхиттың қышқылдануына жеткілікті түрде бейімделе алады және қаншасы (жергілікті түрде) жойылып кететінін дәл болжау мүмкін емес. Бір жағынан, климаттық болжамдардың өзі белгісіздікке ұшырайды және жиі жеткілікті түрде шағын масштабта жасалмайды. Екінші жағынан, популяцияға немесе түрге болжам жасау үшін оның климатқа бейімделуіне қатысты генетикалық әртүрлілігін өлшеуге тура келеді - бұл тіпті қымбат ДНҚ секвенциясы немесе күрделі эксперименттер кезінде де қиын. Дегенмен, эволюциялық биологиядан көптеген популяциялар үшін жеткілікті бейімделу екіталай екенін білеміз:

• Жылдам бейімделу генетикалық әртүрлілікті қажет етеді. Климаттық дағдарысқа келетін болсақ, генетикалық әртүрлілік бастапқы популяциядағы жеке адамдар, мысалы, генетикалық айырмашылықтарға байланысты жоғары температураны басқаша жеңетінін білдіреді. Осы әртүрлілік болған жағдайда ғана жылыну кезінде жылы бейімделген даралар популяцияның көбеюі мүмкін. Генетикалық әртүрлілік көптеген факторларға байланысты, мысалы, популяция саны. Табиғи ареалында климаттық тұрғыдан әр түрлі тіршілік ету орталары бар түрлердің артықшылығы бар: қазірдің өзінде жылыға бейімделген популяциялардың генетикалық нұсқаларын жылы аймақтарға «тасымалдауға» және суыққа бейімделген популяцияларға аман қалуға көмектесуге болады. Екінші жағынан, климаттың өзгеруі түрдің бірде-бір популяциясы әлі бейімделмеген жағдайларға әкелгенде, пайдалы генетикалық әртүрлілік жиі жеткіліксіз болады - бұл климаттық дағдарыста, әсіресе таралу аймақтарының жылы шеттерінде болады ( Портнер және т.б., 2022).
• Қоршаған ортаға бейімделу күрделі. Климаттың өзгеруінің өзі жиі бірнеше талаптарды қояды (температураның өзгеруі, жауын-шашын, дауыл жиілігі, мұз жамылғысы…). Жанама әсерлері де бар: климат экожүйедегі басқа түрлерге де әсер етеді, мысалы, азықтық өсімдіктердің болуына немесе жыртқыштардың санына. Мысалы, көптеген ағаш түрлері үлкен құрғақшылыққа ұшырап қана қоймайды, сонымен қатар қабық қоңыздарына да көбірек ұшырайды, өйткені соңғылары жылуды пайдаланады және жылына көбірек ұрпақ береді. Әлсіреген ағаштар қосымша күш түсіреді. Мысалы, Австрияда бұл шыршаға әсер етеді (Netherer et al., 2019). Климаттық дағдарыс неғұрлым әртүрлі қиындықтар туғызса, сәтті бейімделу ықтималдығы соғұрлым аз болады.
• Климат адамның әсерінен тым тез өзгереді. Табиғатта біз байқайтын көптеген бейімделулер мыңдаған немесе миллиондаған ұрпақтар бойына пайда болды - екінші жағынан, климат қазіргі уақытта бірнеше онжылдықтар ішінде күрт өзгеруде. Генерация уақыты қысқа (яғни тез көбейетін) түрлерде эволюция салыстырмалы түрде тез жүреді. Бұл жәндіктерде климаттың антропогендік өзгеруіне бейімделу жиі кездесетінін ішінара түсіндіре алады. Керісінше, ағаштар сияқты үлкен, баяу өсетін түрлердің көбеюі жиі көп жылдарға созылады. Бұл климаттың өзгеруіне төтеп беруді өте қиындатады.
• Бейімделу өмір сүруді білдірмейді. Популяциялар климаттың өзгеруіне белгілі бір дәрежеде бейімделген болуы мүмкін - мысалы, олар бүгінде өнеркәсіптік революцияға дейінгіге қарағанда жылу толқындарына жақсы төтеп бере алады - бұл бейімделулер ұзақ мерзімді перспективада 1,5, 2 немесе 3 ° C жылынудан аман қалу үшін жеткілікті емес. Сонымен қатар, эволюциялық бейімделу әрқашан нашар бейімделген даралардың ұрпақтары аз немесе ұрпақсыз өлетінін білдіретіні маңызды. Егер бұл тым көп адамдарға әсер етсе, тірі қалғандар жақсырақ бейімделуі мүмкін - бірақ популяция әлі де азайып, ерте ме, кеш пе өліп кетуі мүмкін.
• Кейбір қоршаған орта өзгерістері жылдам реттеуге мүмкіндік бермейді. Тіршілік ортасы түбегейлі өзгерсе, бейімделу мүмкін емес. Балықтар популяциясы құрғақ көлде өмір сүруге бейімделе алмайды, ал егер олардың мекендейтін жерлері су астында қалса, жердегі жануарлар өмір сүре алмайды.
• Климаттық дағдарыс бірнеше қауіптердің бірі ғана. Популяциялар азайған сайын, тіршілік ету ортасы бөлшектенген сайын бейімделу қиындай түседі және бір мезгілде қоршаған ортаның өзгеруі көбірек болады (жоғарыдан қараңыз). Адамдар аң аулау, тіршілік ету ортасын бұзу және қоршаған ортаны ластау арқылы бейімделу процестерін одан сайын қиындатады.

Жою туралы не істеуге болады?

Түрлердің көпшілігі сәтті бейімделеді деген үміт болмаған кезде не істеуге болады? Жергілікті популяциялардың жойылуының алдын алу қиынға соғады, бірақ кем дегенде әртүрлі шаралар бүкіл түрлердің жоғалуына және таралу аумақтарының қысқаруына қарсы тұра алады (Портнер және т.б., 2022). Ерекше қорғалатын аумақтар жақсы бейімделген түрлерді сақтау және бар генетикалық әртүрлілікті сақтау үшін маңызды. Жылы бейімделген генетикалық нұсқалар оңай таралуы үшін түрдің әртүрлі популяцияларын байланыстыру да маңызды. Осы мақсатта қолайлы мекендерді байланыстыратын табиғи «дәліздер» құрылуда. Бұл ауылшаруашылық аймағындағы ағаштардың әртүрлі тіректерін немесе қорғалатын аумақтарды байланыстыратын хеджирлеу болуы мүмкін. Жеке адамдарды қауіп төнген популяциялардан олар жақсы бейімделген аймақтарға (мысалы, жоғары биіктікте немесе жоғары ендіктерде) белсенді түрде тасымалдау әдісі біршама қайшылықты.

Алайда, бұл шаралардың барлығының салдарын нақты бағалау мүмкін емес. Олар жеке популяцияларды және тұтас түрлерді сақтауға көмектессе де, әр түр климаттың өзгеруіне әртүрлі жауап береді. Аралдардың ауысуы әртүрлі, ал түрлер жаңа комбинацияларда кездеседі. Азық-түлік тізбегі сияқты өзара әрекеттесу түбегейлі және күтпеген түрде өзгеруі мүмкін. Климаттық дағдарыс жағдайында биоәртүрлілікті және оның адамзат үшін баға жетпес пайдасын сақтаудың ең жақсы тәсілі әлі де климаттық дағдарыстың өзімен тиімді және жылдам күресу болып табылады.

Literatur

Барги, Н., Тоблер, Р., Нолте, В., Якшич, А.М., Маллард, Ф., Отте, К.А., Долезал, М., Таус, Т., Кофлер, Р., Шлёттерер, С (2019) ). Генетикалық артықшылық полигендік бейімделуді күшейтеді Дрозофила. PLOS биологиясы, 17(2), e3000128. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000128

Bitter, MC, Kapsenberg, L., Gattuso, J.-P., & Pfister, CA (2019). Тұрақты генетикалық вариация мұхиттың қышқылдануына жылдам бейімделуді қамтамасыз етеді. Табиғат Communications, 10(1), Article 1. https://doi.org/10.1038/s41467-019-13767-1

Netherer, S., Panassiti, B., Pennerstorfer, J., & Matthews, B. (2019). Жедел құрғақшылық Австрияның Норвегиялық шырша өсінділеріндегі қабық қоңыздарының инвазиясының маңызды драйвері болып табылады. Ормандағы шекаралар және жаһандық өзгерістер, 2. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/ffgc.2019.00039

Портнер, Х.-О., Робертс, DC, Тигнор, MMB, Полокзанска, ES, Минтенбек, К., Алегрия, А., Крейг, М., Лангсдорф, С., Лошке, С., Моллер, В., Окем, А. және Рама, Б. (Ред.). (2022). Климаттың өзгеруі 2022: әсерлер, бейімделу және осалдық. II Жұмыс тобының Климаттың өзгеруі жөніндегі үкіметаралық топтың Алтыншы бағалау есебіне қосқан үлесі.

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 меломистері Меломис қызылшасы (Rodentia: Muridae): Климаттың адам әсерінен болған алғашқы сүтқоректілердің жойылуы? Жабайы табиғатты зерттеу, 44(1), 9–21. https://doi.org/10.1071/WR16157

Винс, Дж.Дж. (2016). Климатқа байланысты жергілікті жойылу өсімдіктер мен жануарлар түрлерінің арасында қазірдің өзінде кең таралған. PLOS биологиясы, 14(12), e2001104. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2001104