Изменение климата меняет мозг и поведение животных – нейробиолог объясняет как

Изменение климата, вызванное деятельностью человека, становится все более формирование среды обитания на Земле.Повышение температуры, быстрые изменения количества осадков и сезонности, а также закисление океана приводят к изменению окружающей среды для многих видов животных.Как животные приспосабливаются к этим новым, часто экстремальным условиям?

Нервная система животных играет центральную роль как в обеспечении, так и в ограничении их реакции на изменение климата.Два моих основных исследовательских интереса как биолог и нейробиолог включать понимание того, как животные приспосабливаются экстремальные температуры и выявление сил, которые формируют структура и функции нервная система животных, особенно мозги.Пересечение этих интересов побудило меня изучить влияние климата на нервную систему и то, как животные, вероятно, будут реагировать на быстро меняющуюся окружающую среду.

Все основные функции нервной системы – обнаружение чувств, умственная обработка и управление поведением – имеют решающее значение.Они позволяют животным ориентироваться в окружающей среде таким образом, чтобы обеспечить им выживание и размножение.Изменение климата, вероятно, повлияет на эти функции, часто в худшую сторону.

Изменение сенсорной среды

Изменение температуры меняет энергетический баланс экосистем – от растений, производящих энергию от солнечного света, до животных, потребляющих растения и других животных, – впоследствии меняя сенсорные миры, с которыми сталкиваются животные.Вполне вероятно, что изменение климата бросит вызов всем их чувствам: от зрения и вкуса до обоняния и осязания.

Животные, такие как млекопитающие, воспринимают температуру частично с помощью специальные белки-рецепторы в их нервной системе, которая реагирует на жару и холод, различая умеренные и экстремальные температуры.Эти рецепторные белки помогают животным искать подходящие места обитания и может играть решающую роль в том, как животные реагируют на изменение температуры.

Изменение климата нарушает сигналы окружающей среды, на которые животные полагаются при решении таких проблем, как выбор среды обитания, поиск пищи и выбор партнера.Некоторые животные, например комары которые передают паразиты и патогены, полагаются на температурные градиенты, чтобы ориентироваться в окружающей среде.Температурные сдвиги меняют то, где и когда комары ищут хозяев, что приводит к изменениям в передаче болезней.

Как изменение климата влияет на химические сигналы, которые животные используют для общаться друг с другом или вредить конкурентам может быть особенно сложным, поскольку химические соединения очень чувствительны к температуре.

Ранее надежные источники информации, такие как сезонные изменения дневного света, могут потерять свою полезность, поскольку они становятся несвязанными.Это может привести к нарушению связи между продолжительностью дня и цветение и плодоношение растений, и перерывы в поведение животных например, спящий режим и миграция, когда длина дня больше не определяет доступность ресурсов.

Изменение мозга и познания

Повышение температуры может нарушить развитие и функционирование мозга животных, что потенциально отрицательно скажется на их способности эффективно адаптироваться к новой среде обитания.

Исследователи задокументировали, как экстремальные температуры могут изменить отдельные нейроны. генетический и структурные уровни, а также то, как мозг организован в целом.

В морской среде исследователи обнаружили, что вызванные климатом изменения химического состава воды, такие как закисление океана, могут повлиять на общие когнитивные функции и сенсорные способности животных, например, на отслеживание запахов в морской среде. рифовая рыба и акулы.

Нарушения поведения

Животные могут реагировать на неблагоприятное климатическое воздействие, меняя места обитания: изменение микросреды обитания они используют к изменяя свои географические диапазоны.

Деятельность также может перейти в разные периоды дня или чтобы новые сезоны.Эти поведенческие реакции могут иметь серьезные последствия для раздражителей окружающей среды, которым будут подвергаться животные.

Например, рыба из потеплевших морей переместилась в более прохладные и глубокие воды, которые резко изменились. интенсивность света и цветовая гамма чем привыкли их зрительные системы.Более того, поскольку не все виды изменят свое поведение одинаковым образом, виды, которые все-таки переезжают в новую среду обитания, время суток или сезон, будут противостоять новым, включая пищевые растения и животных-жертв, конкурентов и хищников, а также патогены.

Поведенческие сдвиги, вызванные изменением климата, приведут к реструктуризации экосистем во всем мире со сложными и непредсказуемыми последствиями.

Пластичность и эволюция

Мозг животных удивительно гибок и развит, чтобы соответствовать индивидуальный экологический опыт.Они даже существенно способный изменить в зрелом возрасте.

Но исследования, сравнивающие виды, видел сильный воздействие на окружающую среду об эволюции мозга.Нервная система животных развивается, чтобы соответствовать сенсорной среде пространства активности каждого вида.Эти закономерности предполагают, что новые климатические режимы в конечном итоге будут формировать нервные системы, заставляя их развиваться.

Когда генетика оказывает сильное влияние на развитие мозга, нервные системы, прекрасно адаптированные к местной среде, могут потерять свои адаптивные преимущества из-за изменения климата.Это может проложить путь к новым адаптивным решениям.Поскольку диапазон и значимость сенсорных стимулов и сезонных сигналов меняются, естественный отбор будет отдавать предпочтение людям с новыми сенсорными или когнитивными способностями.

Некоторые отделы нервной системы ограничены генетические адаптации а другие более пластичны и отзывчивы к условиям окружающей среды.Лучшее понимание того, как нервная система животных адаптируется к быстро меняющейся окружающей среде, поможет предсказать, как изменение климата повлияет на все виды.