Se pot adapta animalele, plantele și ciupercile la schimbările climatice?

de Anja Marie Westram

Animalele de pradă se protejează de prădători folosind culori de camuflaj. Peștii se pot mișca rapid în apă datorită formei lor alungite. Plantele folosesc mirosurile pentru a atrage insectele polenizatoare: adaptările ființelor vii la mediul lor sunt omniprezente. Astfel de adaptări sunt determinate în genele organismului și apar prin procese evolutive de-a lungul generațiilor - spre deosebire de multe comportamente, de exemplu, ele nu sunt influențate spontan de mediu pe parcursul vieții. Un mediu în schimbare rapidă duce, prin urmare, la „adaptare incorectă”. Fiziologia, culoarea sau structura corpului nu mai sunt apoi adaptate mediului, astfel încât reproducerea și supraviețuirea sunt mai dificile, dimensiunea populației scade și populația poate chiar să se stingă.

Creșterea de către om a gazelor cu efect de seră în atmosferă schimbă mediul în multe feluri. Înseamnă asta că multe populații nu mai sunt bine adaptate și vor dispărea? Sau se pot adapta și ființele vii la aceste schimbări? Deci, în decursul câtorva generații, vor apărea animale, plante și ciuperci care sunt mai capabile să facă față, de exemplu, căldurii, secetei, acidificării oceanelor sau acoperirii reduse de gheață a corpurilor de apă și, prin urmare, pot supraviețui bine schimbărilor climatice?

Speciile urmează clima la care sunt deja adaptate și dispar la nivel local

De fapt, experimentele de laborator au arătat că populațiile unor specii se pot adapta la condițiile în schimbare: într-un experiment la Vetmeduni din Viena, de exemplu, muștele de fructe au depus mult mai multe ouă după puțin peste 100 de generații (nu mult timp, deoarece muștele de fructe se reproduc rapid) sub temperaturi calde și și-au schimbat metabolismul (Barghi et al., 2019). Într-un alt experiment, midiile au putut să se adapteze la apă mai acidă (Bitter et al., 2019). Și cum arată în natură? Tot acolo, unele populații prezintă dovezi de adaptare la condițiile climatice în schimbare. Raportul Grupului de Lucru II al IPCC (Comisionul Interguvernamental pentru Schimbări Climatice) rezumă aceste rezultate și subliniază că aceste modele au fost găsite în principal la insecte, care, de exemplu, își încep „vacanța de iarnă” mai târziu, ca o adaptare la verile mai lungi (Pörtner). şi colab., 2022).

Din păcate, studiile științifice sugerează din ce în ce mai mult că adaptarea evolutivă (suficientă) la criza climatică este probabil mai degrabă excepția decât regula. Zonele de distribuție ale numeroaselor specii se deplasează la altitudini mai mari sau spre poli, așa cum se rezumă și în raportul IPCC (Pörtner et al., 2022). Prin urmare, speciile „urmează” clima la care sunt deja adaptate. Populațiile locale de la marginea mai caldă a intervalului adesea nu se adaptează, ci migrează sau mor. Un studiu arată, de exemplu, că 47% din cele 976 de specii de animale și plante analizate au populații dispărute (recent) la marginea mai caldă a zonei (Wiens, 2016). Speciile pentru care nu este posibilă o schimbare suficientă a ariei de distribuție - de exemplu, deoarece distribuția lor este limitată la lacuri sau insule individuale - pot, de asemenea, să dispară complet. Una dintre primele specii dovedite a fi dispărut din cauza crizei climatice este șobolanul cu coadă mozaic din Bramble Cay: a fost găsit doar pe o insulă mică din Marea Barieră de Corali și nu a putut evita inundațiile repetate și schimbările vegetației legate de climă. (Waller și colab., 2017).

Pentru majoritatea speciilor, este puțin probabilă o adaptare suficientă

Câte specii se vor putea adapta suficient la creșterea încălzirii globale și acidificării oceanelor și câte vor dispărea (la nivel local) nu poate fi prezis cu precizie. Pe de o parte, previziunile climatice în sine sunt supuse incertitudinii și adesea nu pot fi făcute la o scară suficient de mică. Pe de altă parte, pentru a face o predicție pentru o populație sau specie, ar trebui să măsoare diversitatea genetică a acesteia relevantă pentru adaptarea la climă - și acest lucru este dificil chiar și cu secvențierea ADN-ului costisitoare sau experimente complexe. Cu toate acestea, știm din biologia evoluționistă că o adaptare suficientă este puțin probabilă pentru multe populații:

• Adaptarea rapidă necesită diversitate genetică. În ceea ce privește criza climatică, diversitatea genetică înseamnă că indivizii din populația originală, de exemplu, fac față diferit temperaturilor ridicate din cauza diferențelor genetice. Doar dacă această diversitate este prezentă, indivizii adaptați la căldură pot crește în populație în timpul încălzirii. Diversitatea genetică depinde de mulți factori – de exemplu mărimea populației. Speciile a căror gamă naturală include habitate diferite din punct de vedere climatic au un avantaj: variantele genetice din populațiile deja adaptate la cald pot fi „transportate” în zone mai calde și ajută populațiile adaptate la frig să supraviețuiască. Pe de altă parte, atunci când schimbările climatice duc la condiții la care nicio populație a speciei nu este încă adaptată, adesea nu există suficientă diversitate genetică utilă - exact asta se întâmplă în criza climatică, în special la marginile mai calde ale zonelor de distribuție ( Pörtner și colab., 2022).
• Adaptarea la mediu este complexă. Schimbările climatice în sine impun adesea cerințe multiple (modificări ale temperaturii, precipitațiilor, frecvența furtunilor, stratul de gheață...). Există și efecte indirecte: clima afectează și alte specii din ecosistem, de exemplu asupra disponibilității plantelor furajere sau asupra numărului de prădători. De exemplu, multe specii de copaci nu sunt doar expuse la o secetă mai mare, ci și la mai mulți gândaci de scoarță, deoarece aceștia din urmă beneficiază de căldură și produc mai multe generații pe an. Copacii care sunt deja slăbiți sunt supuși unei tensiuni suplimentare. În Austria, de exemplu, acest lucru afectează molidul (Netherer et al., 2019). Cu cât criza climatică prezintă provocări mai diferite, cu atât adaptarea devine mai puțin probabilă.
• Clima se schimbă prea repede din cauza influențelor umane. Multe adaptări pe care le observăm în natură au apărut de-a lungul a mii sau milioane de generații - clima, pe de altă parte, se schimbă în prezent drastic în doar câteva decenii. La speciile care au un timp de generație scurt (adică se reproduc rapid), evoluția are loc relativ rapid. Acest lucru ar putea explica parțial de ce adaptările la schimbările climatice antropice au fost adesea găsite la insecte. În schimb, speciile mari, cu creștere lentă, cum ar fi copacii, durează adesea mulți ani pentru a se reproduce. Acest lucru face foarte dificil să ții pasul cu schimbările climatice.
• Adaptarea nu înseamnă supraviețuire. Este posibil ca populațiile să se fi adaptat într-o anumită măsură la schimbările climatice - de exemplu, pot supraviețui mai bine valurilor de căldură astăzi decât înainte de revoluția industrială - fără ca aceste adaptări să fie suficiente pentru a supraviețui încălzirii de 1,5, 2 sau 3°C pe termen lung. În plus, este important ca adaptarea evolutivă să însemne întotdeauna că indivizii prost adaptați au puțini descendenți sau mor fără urmași. Dacă acest lucru afectează prea mulți indivizi, supraviețuitorii ar putea fi mai bine adaptați - dar populația poate să se micșoreze atât de mult încât să se stingă mai devreme sau mai târziu.
• Unele schimbări de mediu nu permit ajustări rapide. Când un habitat se schimbă fundamental, adaptarea este pur și simplu de neconceput. Populațiile de pești nu se pot adapta la viața într-un lac uscat, iar animalele terestre nu pot supraviețui dacă habitatul lor este inundat.
• Criza climatică este doar una dintre numeroasele amenințări. Adaptarea devine mai dificilă cu cât populațiile sunt mai mici, cu atât habitatul este mai fragmentat și cu atât mai multe schimbări de mediu au loc în același timp (vezi mai sus). Oamenii îngreunează și mai mult procesele de adaptare prin vânătoare, distrugerea habitatelor și poluarea mediului.

Ce se poate face cu dispariția?

Ce se poate face atunci când nu există nicio speranță că majoritatea speciilor se vor adapta cu succes? Dispariția populațiilor locale cu greu va fi prevenită - dar cel puțin diferite măsuri pot contracara pierderea unor specii întregi și micșorarea zonelor de distribuție (Pörtner et al., 2022). Zonele protejate sunt importante pentru a păstra speciile acolo unde sunt bine adaptate și pentru a păstra diversitatea genetică existentă. De asemenea, este important să se conecteze diferitele populații ale unei specii, astfel încât variantele genetice adaptate la cald să se poată răspândi cu ușurință. În acest scop, sunt înființate „coridoare” naturale care leagă habitate adecvate. Acesta poate fi un gard viu care leagă diferite arborete sau zone protejate dintr-o zonă agricolă. Metoda de transport activ a indivizilor din populațiile amenințate în zone (de exemplu, la altitudini mai mari sau latitudini mai mari) unde sunt mai bine adaptați este oarecum mai controversată.

Cu toate acestea, consecințele tuturor acestor măsuri nu pot fi estimate cu precizie. Deși pot ajuta la menținerea populațiilor individuale și a speciilor întregi, fiecare specie răspunde diferit la schimbările climatice. Gamele se schimbă în moduri diferite, iar speciile se întâlnesc în noi combinații. Interacțiunile precum lanțurile trofice se pot schimba fundamental și imprevizibil. Cel mai bun mod de a conserva biodiversitatea și beneficiile sale neprețuite pentru umanitate în fața crizei climatice este încă de a combate eficient și rapid criza climatică în sine.

Literatură

Barghi, N., Tobler, R., Nolte, V., Jakšić, AM, Mallard, F., Otte, KA, Dolezal, M., Taus, T., Kofler, R. și Schlötterer, C. (2019) ). Redundanța genetică alimentează adaptarea poligenică în Drosophila. PLoS Biology, 17(2), e3000128. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000128

Bitter, MC, Kapsenberg, L., Gattuso, J.-P. și Pfister, CA (2019). Variația genetică permanentă alimentează adaptarea rapidă la acidificarea oceanelor. Natura Comunicaţii, 10(1), Article 1. https://doi.org/10.1038/s41467-019-13767-1

Netherer, S., Panassiti, B., Pennerstorfer, J. și Matthews, B. (2019). Seceta acută este un factor important al infestării cu gândacii de scoarță în arboretele de molid din Austria. Frontiere în păduri și schimbare globală, 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). Schimbările climatice 2022: impacturi, adaptare și vulnerabilitate. Contribuția Grupului de Lucru II la cel de-al șaselea raport de evaluare al Grupului Interguvernamental pentru Schimbări Climatice.

Waller, NL, Gynther, IC, Freeman, AB, Lavery, TH, Leung, LK-P., Waller, NL, Gynther, IC, Freeman, AB, Lavery, TH și Leung, LK-P. (2017). Melomys din Bramble Cay Melomys rubicola (Rodentia: Muridae): O primă extincție a mamiferelor cauzată de schimbările climatice induse de om? Cercetarea faunei sălbatice, 44(1), 9–21. https://doi.org/10.1071/WR16157

Wiens, J.J. (2016). Extincțiile locale legate de climă sunt deja larg răspândite în rândul speciilor de plante și animale. PLoS Biology, 14(12), e2001104. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2001104