Le changement climatique modifie le cerveau et le comportement des animaux - un neuroscientifique explique comment

Le changement climatique provoqué par l’homme est de plus en plus façonner les milieux de vie de la Terre.La hausse des températures, les changements rapides des précipitations et de la saisonnalité, ainsi que l’acidification des océans présentent des environnements altérés pour de nombreuses espèces animales.Comment les animaux s’adaptent-ils à ces nouvelles conditions, souvent extrêmes ?

Le système nerveux des animaux joue un rôle central en permettant et en limitant leur réaction aux changements climatiques.Deux de mes principaux intérêts de recherche en tant que biologiste et neuroscientifique implique de comprendre comment les animaux s'adaptent températures extrêmes et identifier les forces qui façonnent le structure et fonction de système nerveux des animaux, en particulier les cerveaux.L'intersection de ces intérêts m'a amené à explorer les effets du climat sur le système nerveux et la manière dont les animaux réagiront probablement à des environnements en évolution rapide.

Toutes les fonctions majeures du système nerveux – détection sensorielle, traitement mental et direction du comportement – ​​sont essentielles.Ils permettent aux animaux de naviguer dans leur environnement de manière à permettre leur survie et leur reproduction.Le changement climatique affectera probablement ces fonctions, souvent pour le pire.

Des environnements sensoriels changeants

Les changements de température modifient l’équilibre énergétique des écosystèmes – des plantes qui produisent de l’énergie à partir de la lumière du soleil aux animaux qui consomment des plantes et d’autres animaux – modifiant ainsi les mondes sensoriels vécus par les animaux.Il est probable que le changement climatique mettra à l’épreuve tous leurs sens, de la vue au goût en passant par l’odorat et le toucher.

Les animaux comme les mammifères perçoivent la température en partie avec protéines réceptrices spéciales dans leur système nerveux qui réagit à la chaleur et au froid, faisant la distinction entre les températures modérées et extrêmes.Ces protéines réceptrices aident les animaux rechercher des habitats appropriés et peut jouer un rôle essentiel dans la façon dont les animaux réagissent aux changements de température.

Le changement climatique perturbe les signaux environnementaux sur lesquels les animaux s'appuient pour résoudre des problèmes tels que la sélection d'un habitat, la recherche de nourriture et le choix des partenaires.Certains animaux, comme les moustiques qui transmettent parasites et agents pathogènes, s'appuient sur les gradients de température pour s'orienter par rapport à leur environnement.Les changements de température modifient où et quand les moustiques recherchent des hôtes, entraînant des changements dans la transmission des maladies.

Comment le changement climatique affecte les signaux chimiques que les animaux utilisent pour communiquer les uns avec les autres ou nuire aux concurrents peut être particulièrement complexe car les composés chimiques sont très sensibles à la température.

Des sources d’informations autrefois fiables, telles que les changements saisonniers de la lumière du jour, peuvent perdre de leur utilité à mesure qu’elles se découplent.Cela pourrait provoquer une rupture du lien entre la durée du jour et floraison et fructification des plantes, et les interruptions de comportement animal comme l'hibernation et la migration lorsque la durée du jour ne prédit plus la disponibilité des ressources.

Changer le cerveau et la cognition

La hausse des températures peut perturber le développement et le fonctionnement du cerveau des animaux, avec des effets potentiellement négatifs sur leur capacité à s'adapter efficacement à leur nouvel environnement.

Les chercheurs ont documenté comment les températures extrêmes peuvent altérer les neurones individuels au niveau génétique et niveaux structurels, ainsi que la manière dont le le cerveau est organisé dans son ensemble.

Dans les environnements marins, les chercheurs ont découvert que les changements chimiques de l’eau induits par le climat, comme l’acidification des océans, peuvent affecter les performances cognitives générales et les capacités sensorielles des animaux, comme le suivi des odeurs dans les océans. poisson de récif et les requins.

Perturbations du comportement

Les animaux peuvent réagir à l’adversité climatique en déménageant changer les microhabitats ils utilisent à modifier leur plages géographiques.

L'activité peut également se déplacer vers différentes périodes de la journée ou à nouvelles saisons.Ces réponses comportementales peuvent avoir des implications majeures sur les stimuli environnementaux auxquels les animaux seront exposés.

Par exemple, les poissons des mers qui se réchauffent se sont déplacés vers des eaux plus froides et plus profondes qui ont des conditions radicalement différentes. intensité lumineuse et gamme de couleurs que ce à quoi leur système visuel est habitué.De plus, comme toutes les espèces ne modifieront pas leur comportement de la même manière, les espèces qui se déplacent vers un nouvel habitat, une nouvelle heure de la journée ou une nouvelle saison le feront. en affronter de nouveaux, y compris les plantes alimentaires et les proies, les concurrents et les prédateurs, ainsi que les agents pathogènes.

Les changements de comportement induits par le changement climatique restructureront les écosystèmes du monde entier, avec des conséquences complexes et imprévisibles.

Plasticité et évolution

Les cerveaux des animaux sont remarquablement flexibles et développés pour correspondre expérience environnementale individuelle.Ils sont même substantiellement capable de changer à l'âge adulte.

Mais des études comparant les espèces ont vu fort effets environnementaux sur l'évolution du cerveau.Le système nerveux des animaux évolue pour s’adapter aux environnements sensoriels de l’espace d’activité de chaque espèce.Ces schémas suggèrent que les nouveaux régimes climatiques finiront par façonner les systèmes nerveux en les forçant à évoluer.

Lorsque la génétique a de forts effets sur le développement du cerveau, les systèmes nerveux finement adaptés à l’environnement local risquent de perdre leur capacité d’adaptation avec le changement climatique.Cela pourrait ouvrir la voie à de nouvelles solutions adaptatives.À mesure que la gamme et l’importance des stimuli sensoriels et des signaux saisonniers changent, la sélection naturelle favorisera ceux qui possèdent de nouvelles capacités sensorielles ou cognitives.

Certaines parties du système nerveux sont contraintes par adaptations génétiques tandis que d’autres sont plus plastiques et sensibles aux conditions environnementales.Une meilleure compréhension de la manière dont le système nerveux des animaux s’adapte à des environnements en évolution rapide permettra de prédire comment toutes les espèces seront affectées par le changement climatique.