Migawka bogatej różnorodności roślin w brazylijskim lesie atlantyckim. Gui Becker, CC BY-SA
Wygląda na to, że każdego dnia naukowcy donoszą o bardziej tragicznych skutkach zmian klimatu dla zwierząt i roślin na całym świecie. To są ptaki migracja później w ciągu roku nie mogę znaleźć wystarczającej ilości jedzenia. Rośliny są kwitnienie wcześniej wykluwają się ich owady zapylające. Gatunki drapieżne mają mniej wytrzymałości uciec przed drapieżnikami. Krótko mówiąc, zmiany klimatyczne, które wpływają na jeden organizm, mogą wywołać efekt falowania, który może zakłócić strukturę i funkcjonowanie całych ekosystemów.
Jednym ze składników zdrowia zwierząt, który w dużej mierze odzwierciedla otaczające środowisko, jest mikrobiom, konsorcjum drobnoustrojów, o których wiadomo, że wspomagają trawienie pokarmu, regulują układ odpornościowy i chronią przed patogenami. Gatunki bakterii, które tworzą mikrobiom, są rekrutowane głównie ze środowiska. Zatem sieci pokarmowe i inne interakcje zwierząt, które wpływają na bakterie środowiskowe, mogą potencjalnie kształtować mikrobiomy zwierząt.
Ale co się dzieje, gdy zmiany klimatyczne zakłócają środowisko, powodując zmiany w mikrobiomach zwierząt, które uniemożliwiają mikrobom wykonywanie kluczowych funkcji potrzebnych zwierzętom do przetrwania i rozwoju?
Jestem ekologiem w laboratorium Gui Becker specjalizuje się w badaniach tropikalnych na przecięciu pojawiającej się choroby płazów i zmian klimatycznych. Setki płazów w tropikach na całym świecie zmaga się z rosnącą presją chorób i zmian klimatycznych. Istnieje coraz więcej dowodów na to, że stresory środowiskowe zmieniają mikrobiomy zwierząt, przyczyniając się do wyzwań, przed którymi stają.
Budowanie ekosystemu
W ostatni eksperyment Zaprojektowany, aby dowiedzieć się, w jaki sposób na mikrobiom kijanek wpłynęły inne gatunki zwierząt w środowisku, moi koledzy i ja badaliśmy zdrowe zbiorowiska bakterii słodkowodnych, skorupiaków i owadów z mokradeł w brazylijskim Lesie Atlantyckim. Skupiliśmy się na ich czynnościach związanych z karmieniem - jak filtrowali wodę, aby zdobyć pożywienie i rozkładali martwy materiał roślinny.
Powszechnie wiadomo, że te czynności żywieniowe są niezbędne dla funkcji ekosystemu, takich jak rozkład. Okazało się jednak, że te sieci pokarmowe służyły również innemu celowi: pobudziły wzrost „dobrych” gatunków bakterii w środowisku, takich jak gatunki zwalczające drobnoustroje chorobotwórcze.
W rezultacie kijanki dzielące ekosystem z tymi mikroorganizmami i bezkręgowcami miały zdrowsze mikrobiomy jelitowe. Zapewniło to silną obronę przed patogenami w porównaniu z kijankami, które nie dzieliły swojego środowiska z różnymi sieciami organizmów.
Nasza ostatnia praca posunęli się o krok dalej, sprawdzając, w jaki sposób zakłócenia, takie jak ocieplenie klimatu, mogą wpływać na te sieci pokarmowe, które pomagają zapewnić zdrowie mikrobiomów kręgowców na wolności.
Mapowanie interakcji gatunków w różnych ekosystemach jest trudne w warunkach polowych, gdzie środowisko jest nieprzewidywalne, a powtórzenie eksperymentów w celu potwierdzenia wyników jest trudne.
Aby rozwiązać ten problem, użyliśmy roślin z rodziny bromeliad do funkcjonowania jako mini-ekosystemy, aby moi koledzy i ja mogliśmy badać wpływ ocieplenia klimatu na interakcje między gatunkami w bardziej kontrolowanych warunkach laboratoryjnych.
Ciasno zawijane liście roślin bromeliady stanowią mini-akwarium dla kijanek, bezkręgowców i mikroorganizmów. Sasza Greenspan, CC BY-SA
Bromelie są idealne do eksperymentalnej pracy nad interakcjami społeczności, ponieważ są naturalnymi mikrokosmosami, a ich małe rozmiary pozwalają nam hodować wiele z nich na małej przestrzeni. Nasze stanowiska badawcze w brazylijskich lasach tropikalnych obsługują niezwykle duże zagęszczenia bromeliadów od ziemi do korony, często przypominające krainę dr Seussian.
Aby odtworzyć naturalne ekosystemy do naszego eksperymentu, zasadziliśmy ogród z 60 identycznymi bromeliadami na zewnątrz w cieniu małego lasu tropikalnego w São Paulo w Brazylii. Następnie pozwoliliśmy, aby bromeliady były naturalnie skolonizowane przez bezkręgowce i mikroorganizmy przez trzy miesiące. Niektóre rośliny były narażone na działanie temperatur otoczenia, a inne ogrzano do sześciu stopni powyżej temperatury otoczenia - za pomocą niestandardowego zewnętrznego systemu ogrzewania - w celu dopasowania do przewidywanych globalnych trendów zmian klimatycznych.
W pobliżu zebraliśmy nasz modelowy gatunek żywiciela do eksperymentu - kijanki gatunku rzekotki Perpusilla Ollygon które rozmnażają się tylko w mini-akwariach stworzonych przez liście bromeli.
Następnie przenieśliśmy bromelie z zewnątrz do laboratorium, dodaliśmy kijankę do malutkiego basenu z wodą w środku każdej rośliny i zastosowaliśmy ten sam system ogrzewania, aby zasymulować ocieplenie. Po kilku tygodniach dokonaliśmy inwentaryzacji gatunków bakterii w jelitach kijanek oraz gatunków bakterii i bezkręgowców żyjących w bromeliadach.
Przygotowanie eksperymentu z 60 bromeliadami i niestandardowym systemem ogrzewania. Gui Becker, CC BY-SA
Efekt domina zmian klimatycznych
W tym badaniu, opublikowany w Nature Climate Change, odkryliśmy, że wpływ ocieplenia na ekologiczne sieci społeczności - w tym bakterie środowiskowe, robaki, larwy komarów i inne wodne bezkręgowce - osłabił florę jelitową kijanki, prowadząc do zmniejszenia wzrostu, który jest wskaźnikiem sprawności.
Zdrowie mikrobiomów jelitowych kijanek było szczególnie powiązane ze zmianami w społeczności bakterii wodnych i bezkręgowców żyjących obok kijanek w bromeliadach. Oznacza to, że ocieplenie sprzyjało wzrostowi i rozmnażaniu niektórych gatunków bakterii i bezkręgowców oraz hamowało inne, a te zmiany środowiskowe zaburzyły mikrobiom kijanki jelitowej.
Wyższe temperatury doprowadziły również do szybszego rozwoju larw komarów filtrujących. Nasze wyniki sugerują, że wyższe wskaźniki karmienia przez filtr zmieniły również skład gatunkowy bakterii w środowisku w sposób, który dodatkowo zaburzył mikrobiom kijanki.
W rzeczywistości wzrost kijanki - wskaźnik zastępczy dla zdrowia gatunku - był silniej związany z wywołanymi ociepleniem zmianami w ich mikrobiomach jelitowych niż z bezpośrednim wpływem ocieplenia na wzrost, którego oczekuje się u zwierząt zimnokrwistych, takich jak kijanki lub wpływ ocieplenia na zasoby pokarmowe dla glonów kijanek.
Nasza praca to pokazuje jak globalna zmiana klimatu może wpłynąć na nawet najmniejsze poziomy organizacji biologicznej, w tym na bakterie symbiotyczne żyjące w przewodzie pokarmowym małego gatunku żab.
Spojrzenie na te procesy w kontekście całej społeczności ekologicznej pomaga poszerzyć naszą perspektywę na temat zdrowia mikrobiomu w obliczu globalnych zmian.
Badania naukowe badanie wpływu ocieplenia na mikrobiomy kręgowców zwykle koncentruje się na bezpośredniej reakcji na temperaturę flory żywiciela, a nie na umieszczaniu gospodarzy w złożonych i splecionych społecznościach, w których żyją na wolności.
Nasze ustalenia potwierdzają naukowcy są zgodni co do tego, że chociaż oczekuje się, że ocieplenie klimatu wypchnie niektóre zwierzęta poza ich progi termiczne, o wiele bardziej wszechobecną konsekwencją ocieplenia jest to, że może wywołać efekt domina ekologicznego, zakłócając interakcje między gatunkami, których ekosystemy potrzebują do prawidłowego funkcjonowania.
O autorze
Sasha Greenspan, pracownik naukowy, University of Alabama
Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.
Powiązane książki
The Uninhabitable Earth: Life After Warming Kindle Edition
David Wallace-Wells
Jest gorzej, znacznie gorzej, niż myślisz. Jeśli twój niepokój związany z globalnym ociepleniem jest zdominowany przez obawy związane z podniesieniem się poziomu morza, ledwo zarysowujesz powierzchnię możliwego terroru. W Kalifornii pożary szaleją teraz przez cały rok, niszcząc tysiące domów. W całych Stanach Zjednoczonych „rok 500” burzy społeczności każdego miesiąca, a powodzie wypierają dziesiątki milionów rocznie. To tylko podgląd nadchodzących zmian. I nadchodzą szybko. Bez rewolucji w sposobie, w jaki miliardy ludzi prowadzą swoje życie, części Ziemi mogą stać się bliskie niezamieszkania, a inne części okropnie niegościnne, już pod koniec tego wieku. Dostępne na Amazon
Koniec lodu: dawanie świadectwa i znajdowanie sensu na ścieżce zakłóceń klimatu
autor: Dahr Jamail
Po prawie dekadzie za granicą jako reporter wojenny, uznany dziennikarz Dahr Jamail wrócił do Ameryki, aby odnowić swoją pasję do wspinaczki, ale okazało się, że stoki, na które kiedyś się wspinał, zostały nieodwracalnie zmienione przez zakłócenie klimatu. W odpowiedzi Jamail wyrusza w podróż na geograficzne linie frontu tego kryzysu - od Alaski po Australię, przez Wielką Rafę Koralową, przez amazoński las deszczowy - aby odkryć konsekwencje utraty lodu dla ludzi i przyrody. Dostępne na Amazon
Nasza ziemia, nasze gatunki, nasi ludzie: jak prosperować, tworząc zrównoważony świat
autorka: Ellen Moyer
Naszym najmniejszym zasobem jest czas. Dzięki determinacji i działaniu możemy wdrażać rozwiązania, zamiast siedzieć na uboczu i ponosić szkodliwe skutki. Zasługujemy i możemy mieć, lepsze zdrowie i czystsze środowisko, stabilny klimat, zdrowe ekosystemy, zrównoważone wykorzystanie zasobów i mniejszą potrzebę kontroli szkód. Mamy tak wiele do zyskania. Dzięki nauce i opowieściom, Nasza Ziemia, Nasze Gatunki, Nasze Jaźń dają podstawy do nadziei, optymizmu i praktycznych rozwiązań, które możemy podjąć indywidualnie i wspólnie, aby ekologizować naszą technologię, ekologię naszą gospodarkę, wzmocnić naszą demokrację i stworzyć równość społeczną. Dostępne na Amazon
Od wydawcy:
Zakupy na Amazon iść na pokrycie kosztów przynoszą InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, i ClimateImpactNews.com bez kosztów i bez reklamodawców śledzących twoje nawyki przeglądania. Nawet jeśli klikniesz link, ale nie kupisz tych wybranych produktów, wszystko, co kupisz podczas tej samej wizyty w Amazon, płaci nam niewielką prowizję. Nie ponosisz żadnych dodatkowych kosztów, więc proszę przyczynić się do wysiłku. Możesz też skorzystaj z tego linku do korzystania z Amazon w dowolnym momencie, aby pomóc wesprzeć nasze wysiłki.
