气候变化正在改变动物的大脑和行为——一位神经科学家解释了如何改变

人类驱动的气候变化日益严重 塑造地球的生存环境. 。气温上升、降雨量和季节性的快速变化以及海洋酸化正在改变许多动物物种的环境。动物如何适应这些新的、通常是极端的条件？

动物神经系统在促进和限制它们对气候变化的反应方面发挥着核心作用。我的两个主要研究兴趣 生物学家和神经科学家 包括理解如何 动物容纳 极端温度 并确定塑造事物的力量 的结构和功能 动物神经系统, ，尤其是大脑。这些兴趣的交叉促使我探索气候对神经系统的影响以及动物可能如何应对快速变化的环境。

神经系统的所有主要功能——感觉检测、心理处理和行为指导——都是至关重要的。它们允许动物以能够生存和繁殖的方式在其环境中航行。气候变化可能会影响这些功能，而且往往会变得更糟。

改变感官环境

温度的变化改变了生态系统的能量平衡——从利用阳光产生能量的植物到消耗植物和其他动物的动物——随后改变了动物所经历的感官世界。气候变化很可能会挑战他们的所有感官，从视觉、味觉到嗅觉和触觉。

哺乳动物等动物感知温度的部分原因是 特殊受体蛋白 它们的神经系统对热和冷做出反应，区分中等温度和极端温度。这些受体蛋白帮助动物 寻找合适的栖息地 并可能在动物如何应对温度变化方面发挥关键作用。

气候变化破坏了动物赖以解决选择栖息地、寻找食物和选择配偶等问题的环境线索。有些动物，例如 蚊子 传输的 寄生虫和病原体, ，依靠温度梯度来适应环境。温度变化正在改变蚊子寻找宿主的地点和时间，导致疾病传播的变化。

气候变化如何影响动物用来发出信号的化学信号 互相沟通 或者 损害竞争对手 由于化合物对温度高度敏感，因此可能特别复杂。

以前可靠的信息来源（例如日光的季节变化）在脱钩后可能会失去其效用。这可能会导致日间长度和日间长度之间的联系中断。 植物开花和结果, ，以及中断 动物行为 就像冬眠和迁移一样，白天的长度不再能预测资源的可用性。

改变大脑和认知

气温升高可能会扰乱动物大脑的发育和功能，对它们有效适应新环境的能力产生潜在的负面影响。

研究人员已经记录了极端温度如何改变单个神经元 遗传和 结构层次, ，以及如何 大脑是有组织的 作为一个整体。

在海洋环境中，研究人员发现，气候引起的水化学变化（例如海洋酸化）会影响动物的一般认知表现和感官能力，例如气味追踪 礁鱼 和 鲨鱼.

行为干扰

动物可能会通过转移地点来应对气候逆境 改变微生境 他们使用 到 改变他们的 地理范围.

活动也可以转移到 一天中的不同时段 或到 新季节. 。这些行为反应可能会对动物所面临的环境刺激产生重大影响。

例如，变暖海洋中的鱼类已转移到较冷、较深的水域，这些水域的水质差异很大。 光强度和颜色范围 比他们的视觉系统习惯的。此外，由于并非所有物种都会以相同的方式改变其行为，因此迁移到新栖息地、一天中的时间或季节的物种将 面对新的, ，包括食用植物和被捕食动物、竞争对手和捕食者以及病原体。

气候变化驱动的行为转变将重组全球生态系统，带来复杂且不可预测的结果。

可塑性与进化

动物的大脑非常灵活，其发育是为了匹配 个人环境体验. 。他们甚至在很大程度上 有能力改变 成年后.

但比较物种的研究表明 看到坚强 环境影响 关于大脑的进化。动物神经系统的进化是为了匹配每个物种活动空间的感官环境。这些模式表明，新的气候状况最终将通过迫使神经系统进化来塑造神经系统。

当遗传学对大脑发育产生强烈影响时，能够很好地适应当地环境的神经系统可能会随着气候变化而失去适应优势。这可能为新的自适应解决方案铺平道路。随着感官刺激和季节性线索的范围和重要性的变化，自然选择将有利于那些具有新的感官或认知能力的人。

神经系统的某些部分受到以下因素的限制 遗传适应 而另一些则更具可塑性，对环境条件更敏感。更好地了解动物神经系统如何适应快速变化的环境将有助于预测所有物种将如何受到气候变化的影响。