Il cambiamento climatico sta alterando il cervello e il comportamento degli animali: un neuroscienziato spiega come

Il cambiamento climatico provocato dall’uomo è sempre più frequente modellare gli ambienti di vita della Terra.L’aumento delle temperature, i rapidi cambiamenti delle precipitazioni e della stagionalità e l’acidificazione degli oceani stanno presentando ambienti alterati per molte specie animali.Come si adattano gli animali a queste nuove condizioni, spesso estreme?

I sistemi nervosi degli animali svolgono un ruolo centrale sia nel consentire che nel limitare il modo in cui rispondono ai cambiamenti climatici.Due dei miei principali interessi di ricerca come a biologo e neuroscienziato comportano la comprensione di come gli animali ospitano temperature estreme e identificare le forze che modellano il struttura e funzione di sistemi nervosi degli animali, soprattutto cervello.L’intersezione di questi interessi mi ha portato a esplorare gli effetti del clima sul sistema nervoso e il modo in cui gli animali probabilmente risponderanno agli ambienti in rapido cambiamento.

Tutte le principali funzioni del sistema nervoso – rilevamento dei sensi, elaborazione mentale e direzione del comportamento – sono fondamentali.Consentono agli animali di navigare nei loro ambienti in modi che ne consentano la sopravvivenza e la riproduzione.Il cambiamento climatico probabilmente influenzerà queste funzioni, spesso in peggio.

Ambienti sensoriali mutevoli

Il cambiamento delle temperature sposta il bilancio energetico degli ecosistemi – dalle piante che producono energia dalla luce solare agli animali che consumano piante e altri animali – alterando successivamente i mondi sensoriali sperimentati dagli animali.È probabile che il cambiamento climatico metterà alla prova tutti i loro sensi, dalla vista al gusto, dall’olfatto al tatto.

Gli animali come i mammiferi percepiscono la temperatura in parte speciali proteine ​​recettoriali nel loro sistema nervoso che risponde al caldo e al freddo, discriminando tra temperature moderate ed estreme.Queste proteine ​​​​recettrici aiutano gli animali cercare habitat adeguati e può svolgere un ruolo fondamentale nel modo in cui gli animali rispondono ai cambiamenti di temperatura.

Il cambiamento climatico sconvolge i segnali ambientali su cui gli animali fanno affidamento per risolvere problemi come la selezione di un habitat, la ricerca di cibo e la scelta dei compagni.Alcuni animali, come zanzare che trasmettono parassiti e agenti patogeni, fanno affidamento sui gradienti di temperatura per orientarsi nel loro ambiente.Gli sbalzi di temperatura stanno alterando dove e quando le zanzare cercano gli ospiti, portando a cambiamenti nella trasmissione delle malattie.

In che modo il cambiamento climatico influisce sui segnali chimici utilizzati dagli animali comunicare tra loro O danneggiare i concorrenti può essere particolarmente complesso perché i composti chimici sono altamente sensibili alla temperatura.

Fonti di informazioni precedentemente affidabili, come i cambiamenti stagionali della luce del giorno, possono perdere la loro utilità quando vengono disaccoppiate.Ciò potrebbe causare un'interruzione nel collegamento tra la durata del giorno e fioritura e fruttificazione delle piante, e interruzioni a comportamento animale come l'ibernazione e la migrazione quando la durata del giorno non prevede più la disponibilità delle risorse.

Cambiare cervello e cognizione

L’aumento delle temperature può interrompere il modo in cui il cervello degli animali si sviluppa e funziona, con effetti potenzialmente negativi sulla loro capacità di adattarsi efficacemente ai nuovi ambienti.

I ricercatori hanno documentato come le temperature estreme possono alterare i singoli neuroni genetico e livelli strutturali, così come il modo in cui il cervello è organizzato nel suo complesso.

Negli ambienti marini, i ricercatori hanno scoperto che i cambiamenti indotti dal clima nella chimica dell’acqua, come l’acidificazione degli oceani, possono influenzare le prestazioni cognitive generali e le capacità sensoriali degli animali, come il rilevamento degli odori nell’acqua. pesci della barriera corallina E squali.

Disturbi del comportamento

Gli animali possono rispondere alle avversità climatiche spostando luoghi, da modificando i microhabitat usano A alterando il loro intervalli geografici.

L'attività può anche spostarsi a diversi periodi della giornata o a nuove stagioni.Queste risposte comportamentali possono avere importanti implicazioni per gli stimoli ambientali a cui saranno esposti gli animali.

Ad esempio, i pesci nei mari in via di riscaldamento si sono spostati verso acque più fresche e profonde che hanno presentato situazioni radicalmente diverse intensità della luce e gamma di colori rispetto a quanto sono abituati i loro sistemi visivi.Inoltre, poiché non tutte le specie cambieranno comportamento allo stesso modo, le specie che si spostano in un nuovo habitat, ora del giorno o stagione lo faranno. confrontarne di nuovi, comprese piante alimentari e animali da preda, concorrenti e predatori e agenti patogeni.

I cambiamenti comportamentali guidati dai cambiamenti climatici ristruttureranno gli ecosistemi in tutto il mondo, con risultati complessi e imprevedibili.

Plasticità ed evoluzione

I cervelli degli animali sono straordinariamente flessibili, sviluppati per adattarsi esperienza ambientale individuale.Lo sono anche sostanzialmente capace di cambiare in età adulta.

Ma gli studi che confrontano le specie lo hanno fatto visto forte effetti ambientali sull'evoluzione del cervello.I sistemi nervosi degli animali si evolvono per adattarsi agli ambienti sensoriali dello spazio di attività di ciascuna specie.Questi modelli suggeriscono che i nuovi regimi climatici finiranno per modellare i sistemi nervosi costringendoli a evolversi.

Quando la genetica ha forti effetti sullo sviluppo del cervello, i sistemi nervosi che sono finemente adattati all’ambiente locale possono perdere il loro vantaggio adattivo con il cambiamento climatico.Ciò potrebbe aprire la strada a nuove soluzioni adattive.Man mano che la gamma e il significato degli stimoli sensoriali e dei segnali stagionali cambiano, la selezione naturale favorirà coloro che hanno nuove capacità sensoriali o cognitive.

Alcune parti del sistema nervoso sono vincolate da adattamenti genetici mentre altri sono più plastici e reattivi alle condizioni ambientali.Una maggiore comprensione di come i sistemi nervosi degli animali si adattano agli ambienti in rapido cambiamento aiuterà a prevedere in che modo tutte le specie saranno influenzate dai cambiamenti climatici.