Môžu sa zvieratá, rastliny a huby prispôsobiť klimatickým zmenám?

od Anja Marie Westram

Korisťové zvieratá sa chránia pred predátormi pomocou maskovacích farieb. Ryby sa môžu vo vode rýchlo pohybovať vďaka svojmu pretiahnutému tvaru. Rastliny používajú vône na prilákanie opeľujúceho hmyzu: adaptácie živých bytostí na ich prostredie sú všadeprítomné. Takéto prispôsobenia sú determinované v génoch organizmu a vznikajú evolučnými procesmi v priebehu generácií – na rozdiel od mnohých spôsobov správania, napríklad, nie sú v priebehu života spontánne ovplyvnené prostredím. Rýchlo sa meniace prostredie preto vedie k „neprispôsobeniu“. Fyziológia, farba či stavba tela sa potom už neprispôsobujú prostrediu, takže rozmnožovanie a prežívanie je náročnejšie, zmenšuje sa veľkosť populácie a populácia môže aj vymierať.

Nárast skleníkových plynov v atmosfére spôsobený človekom v mnohých smeroch mení životné prostredie. Znamená to, že mnohé populácie už nie sú dobre prispôsobené a vyhynú? Alebo sa týmto zmenám dokážu prispôsobiť aj živé bytosti? Vzniknú teda v priebehu niekoľkých generácií živočíchy, rastliny a huby, ktoré sa lepšie vyrovnávajú napríklad s horúčavami, suchom, okysľovaním oceánov či zníženou ľadovou pokrývkou vodných plôch a dokážu tak dobre prežiť klimatické zmeny?

Druhy sa riadia podnebím, na ktoré sú už adaptované a lokálne vymierajú

Laboratórne experimenty v skutočnosti ukázali, že populácie niektorých druhov sa dokážu prispôsobiť meniacim sa podmienkam: v experimente vo Vetmeduni Viedeň napríklad ovocné mušky zniesli podstatne viac vajíčok po niečo vyše 100 generáciách (nie je to dlho, pretože ovocné mušky sa rozmnožujú rýchlo) pri vysokých teplotách a zmenili svoj metabolizmus (Barghi et al., 2019). V ďalšom experimente sa mušle dokázali prispôsobiť kyslejšej vode (Bitter et al., 2019). A ako to vyzerá v prírode? Aj tam niektoré populácie preukazujú adaptáciu na meniace sa klimatické podmienky. Správa pracovnej skupiny II IPCC (Medzivládny panel pre zmenu klímy) sumarizuje tieto výsledky a zdôrazňuje, že tieto vzorce boli zistené predovšetkým u hmyzu, ktorý napríklad začína svoju „zimnú prestávku“ neskôr ako adaptáciu na dlhšie letá (Pörtner a kol., 2022).

Bohužiaľ, vedecké štúdie čoraz viac naznačujú, že (dostatočná) evolučná adaptácia na klimatickú krízu bude pravdepodobne skôr výnimkou ako pravidlom. Distribučné oblasti mnohých druhov sa posúvajú do vyšších nadmorských výšok alebo smerom k pólom, ako je tiež zhrnuté v správe IPCC (Pörtner et al., 2022). Druhy teda „nasledujú“ podnebie, na ktoré sú už adaptované. Miestne populácie na teplejšom okraji areálu sa často neprispôsobia, ale migrujú alebo vymierajú. Štúdia napríklad ukazuje, že 47 % z 976 analyzovaných živočíšnych a rastlinných druhov má (nedávno) vyhynuté populácie na teplejšom okraji rozsahu (Wiens, 2016). Úplne vyhynúť môžu aj druhy, u ktorých nie je možný dostatočný posun v areáli rozšírenia – napríklad preto, že ich rozšírenie je obmedzené na jednotlivé jazerá či ostrovy. Jedným z prvých druhov, o ktorých sa dokázalo, že vyhynuli v dôsledku klimatickej krízy, je potkan Bramble Cay mozaikovo-chvostý: bol nájdený iba na malom ostrove vo Veľkom bariérovom útese a nedokázal sa vyhnúť opakovaným záplavám a zmenám vegetácie súvisiacim s podnebím. (Waller a kol., 2017).

Pre väčšinu druhov je dostatočná adaptácia nepravdepodobná

Koľko druhov sa bude schopných dostatočne prispôsobiť rastúcemu globálnemu otepľovaniu a acidifikácii oceánov a koľko z nich vyhynie (lokálne), nemožno presne predpovedať. Na jednej strane samotné klimatické prognózy podliehajú neistote a často sa nedajú robiť v dostatočne malom rozsahu. Na druhej strane, aby bolo možné predpovedať populáciu alebo druh, bolo by potrebné merať jeho genetickú diverzitu relevantnú pre adaptáciu na klímu - a to je ťažké aj pri nákladnom sekvenovaní DNA alebo zložitých experimentoch. Z evolučnej biológie však vieme, že dostatočná adaptácia je pre mnohé populácie nepravdepodobná:

• Rýchla adaptácia si vyžaduje genetickú diverzitu. S ohľadom na klimatickú krízu genetická diverzita znamená, že jedinci v pôvodnej populácii sa napríklad v dôsledku genetických rozdielov vyrovnávajú s vysokými teplotami rozdielne. Len ak je táto diverzita prítomná, môžu počas otepľovania pribúdať v populácii jedince prispôsobené na teplo. Genetická diverzita závisí od mnohých faktorov – napríklad od veľkosti populácie. Druhy, ktorých prirodzený areál zahŕňa klimaticky odlišné biotopy, majú výhodu: genetické varianty z populácií už adaptovaných na teplo možno „prepraviť“ do teplejších oblastí a pomôcť populáciám adaptovaným na chlad prežiť. Na druhej strane, keď klimatické zmeny vedú k podmienkam, na ktoré ešte nie je adaptovaná žiadna populácia druhu, často nie je dostatok užitočnej genetickej diverzity – presne to sa deje v klimatickej kríze, najmä na teplejších okrajoch oblastí rozšírenia ( Pörtner a kol., 2022).
• Prispôsobenie sa prostrediu je zložité. Samotná klimatická zmena si často kladie viaceré požiadavky (zmeny teploty, zrážok, frekvencie búrok, ľadovej pokrývky...). Existujú aj nepriame vplyvy: klíma ovplyvňuje aj iné druhy v ekosystéme, napríklad dostupnosť krmovín alebo počet predátorov. Mnohé druhy stromov sú napríklad vystavené nielen väčšiemu suchu, ale aj väčšiemu množstvu podkôrneho hmyzu, keďže ten ťaží z tepla a produkuje viac generácií ročne. Stromy, ktoré sú už oslabené, sú dodatočne zaťažované. Napríklad v Rakúsku to postihuje smrek (Netherer et al., 2019). Čím viac rôznych výziev klimatická kríza predstavuje, tým je adaptácia menej pravdepodobná.
• Podnebie sa vplyvom človeka mení príliš rýchlo. Mnohé adaptácie, ktoré pozorujeme v prírode, vznikli počas tisícok či miliónov generácií – na druhej strane, klíma sa v súčasnosti v priebehu niekoľkých desaťročí drasticky mení. U druhov, ktoré majú krátky generačný čas (t.j. rýchlo sa rozmnožujú), prebieha evolúcia pomerne rýchlo. To by mohlo čiastočne vysvetliť, prečo sa u hmyzu často našli adaptácie na antropogénnu zmenu klímy. Naproti tomu veľké, pomaly rastúce druhy, ako sú stromy, často potrebujú mnoho rokov, kým sa rozmnožia. Preto je veľmi ťažké držať krok s klimatickými zmenami.
• Adaptácia neznamená prežitie. Populácie sa mohli do určitej miery prispôsobiť klimatickým zmenám – napríklad dnes dokážu lepšie prežiť vlny horúčav ako pred priemyselnou revolúciou – bez toho, aby tieto adaptácie postačovali na to, aby dlhodobo prežili oteplenie o 1,5, 2 alebo 3 °C. Okrem toho je dôležité, že evolučná adaptácia vždy znamená, že zle adaptovaní jedinci majú málo potomkov alebo umierajú bez potomkov. Ak to postihne príliš veľa jedincov, tí, ktorí prežili, môžu byť lepšie prispôsobení - ale populácia sa môže stále zmenšiť natoľko, že skôr či neskôr vymrie.
• Niektoré zmeny prostredia neumožňujú rýchle úpravy. Keď sa biotop zásadne zmení, adaptácia je jednoducho nepredstaviteľná. Populácie rýb sa nedokážu prispôsobiť životu v suchom jazere a suchozemské zvieratá nedokážu prežiť, ak je ich biotop zaplavený.
• Klimatická kríza je len jednou z viacerých hrozieb. Adaptácia sa stáva ťažšou, čím menšie sú populácie, čím je biotop fragmentovanejší a čím viac environmentálnych zmien nastáva súčasne (pozri vyššie). Ľudia ešte viac sťažujú adaptačné procesy prostredníctvom lovu, ničenia biotopov a znečisťovania životného prostredia.

Čo sa dá urobiť proti vyhynutiu?

Čo sa dá robiť, keď neexistuje žiadna nádej, že väčšina druhov sa úspešne adaptuje? Vymieraniu miestnych populácií sa dá len ťažko zabrániť – ale aspoň rôzne opatrenia môžu pôsobiť proti strate celých druhov a zmenšovaniu distribučných oblastí (Pörtner et al., 2022). Chránené oblasti sú dôležité na zachovanie druhov tam, kde sú dobre prispôsobené, a na zachovanie existujúcej genetickej diverzity. Je tiež dôležité prepojiť rôzne populácie druhov, aby sa genetické varianty adaptované na teplo mohli ľahko šíriť. Za týmto účelom sa vytvárajú prirodzené „koridory“, ktoré spájajú vhodné biotopy. Môže to byť živý plot, ktorý spája rôzne porasty stromov alebo chránené územia v poľnohospodárskej oblasti. Spôsob aktívneho transportu jedincov z ohrozených populácií do oblastí (napr. vo vyšších nadmorských výškach alebo vyšších zemepisných šírkach), kde sú lepšie prispôsobené, je o niečo kontroverznejší.

Dôsledky všetkých týchto opatrení však nemožno presne odhadnúť. Hoci môžu pomôcť zachovať jednotlivé populácie a celé druhy, každý druh reaguje na zmenu klímy inak. Rozsahy sa menia rôznymi spôsobmi a druhy sa stretávajú v nových kombináciách. Interakcie, akými sú potravinové reťazce, sa môžu zásadne a nepredvídateľne zmeniť. Najlepším spôsobom, ako zachovať biodiverzitu a jej neoceniteľné výhody pre ľudstvo tvárou v tvár klimatickej kríze, je stále účinný a rýchly boj proti samotnej klimatickej kríze.

Literatúra

Barghi, N., Tobler, R., Nolte, V., Jakšić, AM, Mallard, F., Otte, KA, Doležal, M., Taus, T., Kofler, R., & Schlötterer, C. (2019 ). Genetická redundancia podporuje polygénnu adaptáciu v Drosophila. Plose Biology, 17(2), e3000128. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000128

Bitter, MC, Kapsenberg, L., Gattuso, J.-P., & Pfister, CA (2019). Stála genetická variácia podporuje rýchlu adaptáciu na acidifikáciu oceánov. Nature Communications, 10(1), Article 1. https://doi.org/10.1038/s41467-019-13767-1

Netherer, S., Panassiti, B., Pennerstorfer, J., & Matthews, B. (2019). Akútne sucho je dôležitým hnacím motorom napadnutia podkôrnym hmyzom v rakúskych porastoch smreka obyčajného. Hranice v lesoch a globálne zmeny, 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). Klimatické zmeny 2022: Vplyvy, adaptácia a zraniteľnosť. Príspevok pracovnej skupiny II k šiestej hodnotiacej správe Medzivládneho panelu pre zmenu klímy.

Waller, NL, Gynther, IC, Freeman, AB, Lavery, TH, Leung, LK-P., Waller, NL, Gynther, IC, Freeman, AB, Lavery, TH, & Leung, LK-P. (2017). Melomys Bramble Cay Melomys rubicola (Rodentia: Muridae): Prvé vyhynutie cicavcov spôsobené ľudskou klimatickou zmenou? Výskum divočiny, 44(1), 9–21. https://doi.org/10.1071/WR16157

Wiens, J. J. (2016). Miestne vymierania súvisiace s klímou sú už rozšírené medzi rastlinnými a živočíšnymi druhmi. Plose Biology, 14(12), e2001104. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2001104