Bolehkah haiwan, tumbuhan dan kulat menyesuaikan diri dengan perubahan iklim?

oleh Anja Marie Westram

Haiwan mangsa melindungi diri daripada pemangsa dengan menggunakan warna penyamaran. Ikan boleh bergerak dengan cepat di dalam air kerana bentuknya yang memanjang. Tumbuhan menggunakan bau untuk menarik serangga pendebungaan: penyesuaian makhluk hidup kepada persekitaran mereka ada di mana-mana. Penyesuaian sedemikian ditentukan dalam gen organisma dan timbul melalui proses evolusi dari generasi ke generasi - tidak seperti kebanyakan tingkah laku, sebagai contoh, mereka tidak secara spontan dipengaruhi oleh persekitaran sepanjang perjalanan hidup. Oleh itu, persekitaran yang cepat berubah membawa kepada "maladaptasi". Fisiologi, warna atau struktur badan kemudiannya tidak lagi disesuaikan dengan persekitaran, supaya pembiakan dan kemandirian lebih sukar, saiz populasi berkurangan dan populasi mungkin mati.

Peningkatan buatan manusia dalam gas rumah hijau di atmosfera mengubah alam sekitar dalam banyak cara. Adakah ini bermakna bahawa banyak populasi tidak lagi menyesuaikan diri dengan baik dan akan pupus? Atau adakah makhluk hidup juga boleh menyesuaikan diri dengan perubahan ini? Jadi, dalam tempoh beberapa generasi, adakah haiwan, tumbuh-tumbuhan dan kulat akan muncul yang lebih mampu menghadapi, contohnya, haba, kemarau, pengasidan lautan atau litupan ais yang berkurangan di dalam badan air dan oleh itu boleh bertahan dengan perubahan iklim dengan baik?

Spesies mengikut iklim yang telah disesuaikan dan menjadi pupus tempatan

Malah, eksperimen makmal telah menunjukkan bahawa populasi beberapa spesies boleh menyesuaikan diri dengan keadaan yang berubah-ubah: dalam eksperimen di Vetmeduni Vienna, contohnya, lalat buah mengeluarkan lebih banyak telur selepas lebih 100 generasi (tidak lama, kerana lalat buah membiak. dengan cepat) di bawah suhu hangat dan telah mengubah metabolisme mereka (Barghi et al., 2019). Dalam eksperimen lain, kerang dapat menyesuaikan diri dengan air yang lebih berasid (Bitter et al., 2019). Dan bagaimana rupanya di alam semula jadi? Di sana juga, sesetengah populasi menunjukkan bukti penyesuaian kepada keadaan iklim yang berubah-ubah. Laporan Kumpulan Kerja II IPCC (Panel Antara Kerajaan mengenai Perubahan Iklim) meringkaskan keputusan ini dan menekankan bahawa corak ini ditemui terutamanya dalam serangga, yang, sebagai contoh, memulakan "cuti musim sejuk" mereka kemudian sebagai penyesuaian kepada musim panas yang lebih panjang (Pörtner). et al., 2022).

Malangnya, kajian saintifik semakin mencadangkan bahawa penyesuaian evolusi (mencukupi) terhadap krisis iklim mungkin menjadi pengecualian dan bukannya peraturan. Kawasan pengedaran pelbagai spesies beralih ke altitud yang lebih tinggi atau ke arah kutub, seperti yang diringkaskan dalam laporan IPCC (Pörtner et al., 2022). Oleh itu, spesies "mengikut" iklim di mana mereka telah disesuaikan. Populasi tempatan di pinggir julat yang lebih panas selalunya tidak menyesuaikan diri tetapi berhijrah atau mati. Satu kajian menunjukkan, sebagai contoh, bahawa 47% daripada 976 spesies haiwan dan tumbuhan yang dianalisis mempunyai (baru-baru ini) populasi pupus di pinggir julat yang lebih panas (Wiens, 2016). Spesies yang tidak dapat melakukan peralihan yang mencukupi dalam kawasan pengedaran - contohnya kerana pengedarannya terhad kepada tasik atau pulau individu - juga boleh mati sepenuhnya. Salah satu spesies pertama yang terbukti telah pupus akibat krisis iklim ialah tikus ekor mozek Bramble Cay: ia hanya ditemui di sebuah pulau kecil di Great Barrier Reef dan tidak dapat mengelakkan banjir berulang dan perubahan tumbuh-tumbuhan berkaitan iklim. (Waller et al., 2017).

Bagi kebanyakan spesies, penyesuaian yang mencukupi tidak mungkin

Berapa banyak spesies akan dapat menyesuaikan diri dengan secukupnya untuk meningkatkan pemanasan global dan pengasidan lautan dan berapa banyak yang akan pupus (secara tempatan) tidak dapat diramalkan dengan tepat. Di satu pihak, ramalan iklim itu sendiri tertakluk kepada ketidakpastian dan selalunya tidak boleh dibuat pada skala yang cukup kecil. Sebaliknya, untuk membuat ramalan untuk populasi atau spesies, seseorang perlu mengukur kepelbagaian genetiknya yang berkaitan dengan penyesuaian iklim - dan ini sukar walaupun dengan penjujukan DNA yang mahal atau eksperimen yang kompleks. Walau bagaimanapun, kita tahu dari biologi evolusi bahawa penyesuaian yang mencukupi tidak mungkin untuk kebanyakan populasi:

• Penyesuaian pantas memerlukan kepelbagaian genetik. Berkenaan dengan krisis iklim, kepelbagaian genetik bermakna individu dalam populasi asal, sebagai contoh, menghadapi secara berbeza dengan suhu tinggi disebabkan oleh perbezaan genetik. Hanya jika kepelbagaian ini wujud, individu yang disesuaikan dengan panas boleh meningkatkan populasi semasa pemanasan. Kepelbagaian genetik bergantung kepada banyak faktor – contohnya saiz populasi. Spesies yang julat semula jadinya termasuk habitat berbeza dari segi iklim mempunyai kelebihan: varian genetik daripada populasi yang telah disesuaikan dengan panas boleh "diangkut" ke kawasan yang lebih panas dan membantu populasi yang disesuaikan dengan sejuk bertahan. Sebaliknya, apabila perubahan iklim membawa kepada keadaan yang belum ada populasi spesies yang disesuaikan, selalunya terdapat kepelbagaian genetik yang berguna tidak mencukupi - inilah yang berlaku dalam krisis iklim, terutamanya di pinggir kawasan taburan yang lebih panas ( Pörtner et al., 2022).
• Penyesuaian alam sekitar adalah kompleks. Perubahan iklim itu sendiri sering mengenakan pelbagai keperluan (perubahan suhu, kerpasan, kekerapan ribut, litupan ais…). Terdapat juga kesan tidak langsung: iklim juga mempengaruhi spesies lain dalam ekosistem, contohnya pada ketersediaan tumbuhan makanan ternakan atau bilangan pemangsa. Sebagai contoh, banyak spesies pokok bukan sahaja terdedah kepada kemarau yang lebih besar, tetapi juga kepada lebih banyak kumbang kulit kayu, kerana yang kedua mendapat manfaat daripada kehangatan dan menghasilkan lebih banyak generasi setahun. Pokok yang sudah lemah diletakkan di bawah tekanan tambahan. Di Austria, sebagai contoh, ini menjejaskan cemara (Netherer et al., 2019). Semakin banyak cabaran berbeza yang diberikan oleh krisis iklim, semakin kecil kemungkinan penyesuaian yang berjaya.
• Iklim berubah terlalu cepat disebabkan oleh pengaruh manusia. Banyak penyesuaian yang kita perhatikan dalam alam semula jadi telah timbul sejak beribu-ribu atau berjuta-juta generasi - iklim, sebaliknya, kini berubah secara drastik dalam masa beberapa dekad sahaja. Dalam spesies yang mempunyai masa penjanaan yang singkat (iaitu membiak dengan cepat), evolusi berlaku secara relatifnya cepat. Ini sebahagiannya boleh menjelaskan mengapa penyesuaian kepada perubahan iklim antropogenik sering dijumpai dalam serangga. Sebaliknya, spesies yang besar dan lambat tumbuh, seperti pokok, sering mengambil masa bertahun-tahun untuk membiak. Ini menjadikannya sangat sukar untuk mengikuti perubahan iklim.
• Penyesuaian tidak bermakna kelangsungan hidup. Populasi mungkin telah menyesuaikan diri dengan perubahan iklim pada tahap tertentu - contohnya, mereka boleh bertahan dengan gelombang haba lebih baik hari ini berbanding sebelum revolusi perindustrian - tanpa penyesuaian ini mencukupi untuk bertahan dengan pemanasan 1,5, 2 atau 3°C dalam jangka panjang. Di samping itu, adalah penting bahawa penyesuaian evolusi sentiasa bermakna individu yang kurang penyesuaian mempunyai sedikit keturunan atau mati tanpa keturunan. Jika ini memberi kesan kepada terlalu ramai individu, mangsa yang terselamat mungkin lebih baik menyesuaikan diri - tetapi populasi mungkin masih menyusut sehingga ia mati lambat laun.
• Beberapa perubahan persekitaran tidak membenarkan pelarasan cepat. Apabila habitat berubah secara asasnya, penyesuaian tidak dapat dibayangkan. Populasi ikan tidak dapat menyesuaikan diri dengan kehidupan di tasik kering, dan haiwan darat tidak dapat bertahan jika habitatnya ditenggelami air.
• Krisis iklim hanyalah satu daripada beberapa ancaman. Penyesuaian menjadi lebih sukar semakin kecil populasi, semakin berpecah-belah habitat, dan semakin banyak perubahan persekitaran berlaku pada masa yang sama (lihat di atas). Manusia membuat proses penyesuaian menjadi lebih sukar melalui pemburuan, pemusnahan habitat dan pencemaran alam sekitar.

Apa yang boleh dilakukan tentang kepupusan?

Apakah yang boleh dilakukan apabila tiada harapan bahawa kebanyakan spesies akan berjaya menyesuaikan diri? Kepupusan populasi tempatan tidak dapat dielakkan - tetapi sekurang-kurangnya pelbagai langkah boleh mengatasi kehilangan keseluruhan spesies dan pengecutan kawasan pengedaran (Pörtner et al., 2022). Kawasan yang dilindungi adalah penting untuk memelihara spesies di mana ia disesuaikan dengan baik dan untuk memelihara kepelbagaian genetik sedia ada. Ia juga penting untuk menghubungkan populasi spesies yang berbeza supaya varian genetik yang disesuaikan dengan hangat boleh merebak dengan mudah. Untuk tujuan ini, "koridor" semula jadi sedang ditubuhkan yang menghubungkan habitat yang sesuai. Ini boleh menjadi lindung nilai yang menghubungkan dirian pokok yang berbeza atau kawasan perlindungan di kawasan pertanian. Kaedah mengangkut individu secara aktif daripada populasi yang terancam ke kawasan (cth. pada altitud yang lebih tinggi atau latitud yang lebih tinggi) di mana mereka lebih disesuaikan adalah agak kontroversial.

Walau bagaimanapun, akibat daripada semua langkah ini tidak boleh dianggarkan dengan tepat. Walaupun mereka boleh membantu mengekalkan populasi individu dan keseluruhan spesies, setiap spesies bertindak balas secara berbeza terhadap perubahan iklim. Julat berubah dalam cara yang berbeza dan spesies bertemu dalam kombinasi baharu. Interaksi seperti rantai makanan boleh berubah secara asas dan tidak dapat diramalkan. Cara terbaik untuk memelihara biodiversiti dan faedahnya yang tidak ternilai untuk manusia dalam menghadapi krisis iklim adalah dengan berkesan dan cepat memerangi krisis iklim itu sendiri.

Kesusasteraan

Barghi, N., Tobler, R., Nolte, V., Jakšić, AM, Mallard, F., Otte, KA, Dolezal, M., Taus, T., Kofler, R., & Schlötterer, C. (2019 ). Lebihan genetik menyemarakkan penyesuaian poligenik dalam Drosophila. PLoS Biologi, 17(2), e3000128. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000128

Bitter, MC, Kapsenberg, L., Gattuso, J.-P., & Pfister, CA (2019). Variasi genetik yang berdiri memacu penyesuaian pantas kepada pengasidan lautan. Alam Komunikasi, 10(1), Article 1. https://doi.org/10.1038/s41467-019-13767-1

Netherer, S., Panassiti, B., Pennerstorfer, J., & Matthews, B. (2019). Kemarau akut adalah pemacu penting serangan kumbang kulit di kawasan pokok cemara Austria Austria. Sempadan dalam Hutan dan Perubahan Global, 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. (Eds.). (2022). Perubahan Iklim 2022: Kesan, Penyesuaian dan Keterdedahan. Sumbangan Kumpulan Kerja II kepada Laporan Penilaian Keenam Panel Antara Kerajaan Mengenai Perubahan Iklim.

Waller, NL, Gynther, IC, Freeman, AB, Lavery, TH, Leung, LK-P., Waller, NL, Gynther, IC, Freeman, AB, Lavery, TH, & Leung, LK-P. (2017). Melomi Bramble Cay Melomys rubicola (Rodentia: Muridae): Kepupusan mamalia pertama yang disebabkan oleh perubahan iklim yang disebabkan oleh manusia? Penyelidikan Hidupan Liar, 44(1), 9–21. https://doi.org/10.1071/WR16157

Wiens, J.J. (2016). Kepupusan tempatan berkaitan iklim sudah meluas di kalangan spesies tumbuhan dan haiwan. PLoS Biologi, 14(12), e2001104. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2001104