気候変動により動物の脳と行動が変化している - 神経科学者がその方法を説明

人間による気候変動はますます進んでいます 地球の生活環境を形作る. 。気温の上昇、降水量と季節性の急激な変化、海洋の酸性化により、多くの動物種に環境の変化が生じています。動物はこれらの新しい、しばしば極端な条件にどのように適応するのでしょうか?

動物の神経系は、気候の変化に対する動物の反応を可能にすることと制限することの両方において中心的な役割を果たしています。私の主な研究対象は 2 つあります。 生物学者と神経科学者 どのように理解するかが含まれます 動物が収容できる 極端な温度 そしてそれを形作る力を特定する の構造と機能 動物の神経系, 、特に脳。これらの興味が交差することで、私は神経系に対する気候の影響と、急速に変化する環境に動物がどのように反応するかを探求するようになりました。

神経系のすべての主要な機能（感覚検出、精神処理、行動方向）は重要です。これらにより、動物は生存と繁殖を可能にする方法で環境をナビゲートできるようになります。気候変動はこれらの機能に影響を与える可能性が高く、多くの場合は悪化する可能性があります。

変化する感覚環境

気温の変化は、太陽光からエネルギーを生成する植物から、植物や他の動物を消費する動物まで、生態系のエネルギーバランスを変化させ、その後、動物が経験する感覚世界を変化させます。気候変動により、視覚、味覚、嗅覚、触覚に至るまで、すべての感覚が脅かされる可能性があります。

哺乳類のような動物は、部分的に温度を知覚します。 特別な受容体タンパク質 熱と寒さに反応し、中程度の温度と極端な温度を区別する神経系。これらの受容体タンパク質は動物を助ける 適切な生息地を探す そして、動物が温度の変化にどのように反応するかにおいて重要な役割を果たしている可能性があります。

気候変動は、動物が生息地の選択、餌の発見、配偶者の選択などの問題を解決するために依存する環境の手がかりを混乱させます。一部の動物、例えば 蚊 伝達する 寄生虫と病原体, 、温度勾配に依存して環境に適応します。気温の変化により、蚊が宿主を探す場所と時期が変化し、病気の伝播の変化につながっています。

気候変動は動物が使用する化学信号にどのような影響を与えるか お互いに通信する または 競合他社に損害を与える 化合物は温度に非常に敏感であるため、特に複雑になる可能性があります。

日光の季節変化など、以前は信頼できた情報源は、それらが切り離されるとその有用性を失う可能性があります。これにより、日の長さと日の長さの関係が崩れる可能性があります。 植物の開花と結実, 、および中断 動物の行動 たとえば、日の長さによってリソースの可用性が予測されなくなった場合の冬眠や移行などです。

脳と認知を変える

気温の上昇は動物の脳の発達と機能を混乱させ、新しい環境に効果的に適応する能力に悪影響を与える可能性があります。

研究者は、極端な温度がどのように個々のニューロンに変化をもたらすかを文書化しました。 遺伝的および 構造レベル, 、また、どのように 脳が整理されている 全体として。

海洋環境では、海洋酸性化などの気候に起因する水​​化学の変化が、動物の一般的な認知能力や感覚能力（動物の匂い追跡など）に影響を与える可能性があることを研究者らは発見した。 サンゴ礁の魚 そして サメ.

行動の乱れ

動物は、場所を移動することで気候逆境に対応する可能性があります。 マイクロハビタットを変える 彼らは使用します に 彼らの 地理的範囲.

アクティビティは次のように移行することもできます。 一日のさまざまな時間帯 またはへ 新しい季節. 。これらの行動反応は、動物がさらされる環境刺激に大きな影響を与える可能性があります。

たとえば、温暖化する海の魚は、劇的に変化したより冷涼な深海に移動しました。 光の強さと色の範囲 彼らの視覚システムが慣れているものよりも。さらに、すべての種が同じように行動を変えるわけではないため、新しい生息地、時間帯、または季節に移動する種は、 新しいものに立ち向かう, 、食用植物と被食動物、競合者と捕食者、病原体が含まれます。

気候変動によって引き起こされる行動の変化は、世界中の生態系を再構築し、複雑で予測不可能な結果を​​もたらします。

可塑性と進化

動物の脳は驚くほど柔軟で、それに合わせて発達しています。 個人の環境体験. 。それらは実質的にさえ 変えることができる 大人になってから.

しかし、種を比較した研究では、 強く見える 環境への影響 脳の進化について。動物の神経系は、それぞれの種の活動空間の感覚環境に合わせて進化します。これらのパターンは、新しい気候体制が最終的に神経系を強制的に進化させることによって形成されることを示唆しています。

遺伝が脳の発達に強い影響を与える場合、地域の環境に細かく適応している神経系が気候変動によってその適応力を失う可能性があります。これにより、新しい適応ソリューションへの道が開かれる可能性があります。感覚刺激や季節の合図の範囲と重要性が変化するにつれて、自然選択は新しい感覚能力や認知能力を持つ人々に有利になるでしょう。

神経系の一部は次のような影響を受けています。 遺伝的適応 一方、より可塑性が高く、環境条件に敏感なものもあります。動物の神経系が急速に変化する環境にどのように適応するかをより深く理解することは、すべての種が気候変動によってどのような影響を受けるかを予測するのに役立ちます。