Tilannekuva Brasilian Atlantin metsän rikkaasta kasvien monimuotoisuudesta. Gui Becker, CC BY-SA
Näyttää siltä, että joka päivä tutkijat raportoivat ilmastonmuutoksen vakavimmista seurauksista eläimille ja kasveille maailmanlaajuisesti. Linnut, jotka ovat muuttavat myöhemmin vuonna ei löydä tarpeeksi ruokaa. Kasvit ovat kukinta ennen niiden hyönteisten pölyttäjät kuoriutuvat. Saalislajeilla on vähemmän kestävyyttä paeta saalistajia. Lyhyesti sanottuna yhteen organismiin vaikuttavat ilmastomuutokset aiheuttavat todennäköisesti aaltoileva vaikutus, joka voi häiritä kokonaisen ekosysteemin rakennetta ja toimintaa.
Yksi eläinten terveyden osa, joka heijastaa suurelta osin ympäröivää ympäristöä, on microbiome, mikrobien yhteenliittymä, jonka tiedetään nyt auttavan ruoansulatuksessa, säätelemässä immuunijärjestelmää ja suojaamalla taudinaiheuttajilta. Mikrobiomin muodostavat bakteerilajit rekrytoidaan ensisijaisesti ympäristöstä. Siksi ruokaverkot ja muut ympäristövakioihin vaikuttavat eläinten vuorovaikutukset voivat muokata eläinten mikrobiomeja.
Mutta mitä tapahtuu, kun ilmastonmuutos häiritsee ympäristöä aiheuttaen muutoksia eläinten mikrobiomeissa, jotka estävät mikrobeja suorittamasta avaintoimintoja, joita eläimet tarvitsevat selviytyäkseen ja menestyäkseen?
Olen ekologi laboratoriossa Gui Becker erikoistunut trooppiseen tutkimukseen nousevan sammakkoeläimen ja ilmastonmuutoksen risteyksessä. Sadat sammakkoeläimet eri puolilla maailmaa ovat kärsineet sairauksien ja ilmastonmuutoksen lisääntyvästä paineesta. Ja on yhä enemmän todisteita siitä, että ympäristörasitteet muuttavat eläinten mikrobiomeja ja edistävät heidän kohtaamiaan haasteita.
Ekosysteemin rakentaminen
Jonkin sisällä viimeinen kokeilu Suunniteltu selvittämään, miten muiden ympäristön eläinlajit vaikuttivat tadpolien mikrobiomiin, kollegojeni ja minä tutkimme terveellisiä makean veden bakteerien, äyriäisten ja hyönteisten yhteisöjä kosteikkojen elinympäristöistä Brasilian Atlantin metsässä. Keskityimme heidän ruokintatoimintaansa - miten he suodattivat vettä saadakseen ruokansa ja hajottivat kuolleita kasvimateriaaleja.
Tiedetään, että nämä ruokintatoimet ovat välttämättömiä ekosysteemien toiminnoille, kuten hajoamiselle. Mutta havaitsimme, että näillä ruokaverkkoilla oli myös toinen tarkoitus: Ne vauhdittivat "hyvien" bakteerilajien kasvua ympäristössä, kuten patogeenisiä mikrobeja torjuvia lajeja.
Tämän seurauksena tadpoleilla, jotka jakavat ekosysteemin näiden mikro-organismien ja selkärangattomien kanssa, oli terveempi suolen mikrobiomi. Tämä tarjosi vahvan puolustuksen taudinaiheuttajia vastaan verrattuna tadpoleihin, jotka eivät jakaneet elinympäristöään erilaisten organismiverkostojen kanssa.
Uusin työmme otti tämän tutkimuksen askeleen pidemmälle testaamalla, kuinka häiriö, kuten ilmaston lämpeneminen, voisi vaikuttaa näihin ruokaverkkoihin, jotka auttavat varmistamaan selkärankaisten mikrobiomien terveyden luonnossa.
Lajien vuorovaikutuksen kartoittaminen erilaisissa ekosysteemeissä on vaikeaa kenttäolosuhteissa, joissa ympäristö on arvaamaton, ja kokeiden toistaminen havaintojen vahvistamiseksi on haastavaa.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi käytimme bromeliad-perheen kasveja toimimaan miniekosysteemeinä, jotta kollegani ja minä voisimme tutkia lämpenevän ilmaston vaikutuksia lajien vuorovaikutukseen laboratorion kontrolloiduissa olosuhteissa.
Bromelialaisten kasvien tiukasti pyörteiset lehdet tarjoavat miniakvaarion tadpoleille, selkärangattomille ja mikro-organismeille. Sasha Greenspan, CC BY-SA
Bromeliadit ovat ihanteellisia kokeiluun yhteisöllisessä vuorovaikutuksessa, koska ne ovat luonnollisia mikrokosmeja ja niiden pienet mitat antavat meille mahdollisuuden kasvattaa monia niistä pienessä tilassa. Tutkimuspaikkamme Brasilian trooppisissa sademetsissä tukevat erittäin korkeita bromeliadien tiheyksiä maasta katokseen, jotka muistuttavat usein tohtori Seussian ihmemaa.
Luodaksemme luonnollisia ekosysteemejä kokeilumme varten, istutimme 60 identtisen bromeliadin puutarhan ulkona pienen trooppisen metsän varjoon São Pauloon, Brasiliaan. Sitten annoimme selkärangattomien ja mikro-organismien kolonisoida bromeliadit luonnollisesti kolmen kuukauden ajan. Jotkut kasveista altistettiin ympäristön lämpötiloille, ja toiset lämmitettiin kuuteen asteeseen ympäristön yläpuolelle - mukautetulla ulkolämmitysjärjestelmällä - vastaamaan ennustettuja ilmastonmuutoksen suuntauksia.
Lähistöllä keräsimme kokeita varten isäntämallimme - treefrog-lajien tadot Ololygon perpusilla jotka lisääntyvät vain bromeliadien lehtien luomissa miniakvaarioissa.
Sitten siirrimme bromeliadit ulkona laboratoriosta, lisäsimme tadpolen pieneen vesialtaaseen jokaisen kasvin keskellä ja käytimme samaa lämmitysjärjestelmää lämmityksen simuloimiseksi. Muutaman viikon kuluttua keksimme tadpolisuolen bakteerilajit sekä bromeliadeilla elävät bakteerit ja selkärangattomat lajit.
Kokeen määritys 60 bromeliadilla ja mukautetulla lämmitysjärjestelmällä. Gui Becker, CC BY-SA
Ilmastonmuutoksen dominoefektit
Tässä tutkimuksessa, julkaistu Nature Climate Change -hankkeessa, havaitsimme, että lämpenevät vaikutukset ekologisiin yhteisöverkostoihin - mukaan lukien ympäristövakobakteerit, matot, hyttysten toukat ja muut vedessä elävät selkärangattomat - vaurioittivat tadpole-suoliston kasvistoa, mikä johti kasvun hidastumiseen, mikä on kuntoilun perusta.
Tadpole-suolen mikrobiomien terveys liittyi nimenomaan muutoksiin vesibakteerien ja selkärangattomien yhteisössä bromeliadien tadpoleiden rinnalla. Toisin sanoen lämpeneminen tuki tiettyjen bakteeri- ja selkärangattomien lajien kasvua ja lisääntymistä ja esti muita, ja nämä ympäristömuutokset häiritsivät tadpole-suolen mikrobiomia.
Korkeammat lämpötilat johtivat myös suodatinta syöttävien hyttysten toukkien nopeampaan kehitykseen. Tuloksemme viittaavat siihen, että korkeammat suodatinsyöttömäärät muuttivat myös ympäristössä olevien bakteerien lajien koostumusta tavoilla, jotka häiritsivät edelleen tadpole-mikrobiomia.
Itse asiassa tadpolikasvu - lajin terveyden edustaja - liittyi voimakkaammin lämpenemisen aiheuttamiin muutoksiin suoliston mikrobiomeissa kuin kylmäveristen eläinten odotettavissa oleviin kasvun lämpenemisen välittömiin vaikutuksiin, kuten tadpoleihin, tai lämpenemisen vaikutuksiin tadpoleiden levien ravintovarat.
Työmme osoittaa kuinka globaalimittainen ilmastonmuutos voi vaikuttaa pienimpäänkin biologisen organisoitumisen tasoon, mukaan lukien pienen sammakkalajin ruoansulatuskanavassa elävät symbioottiset bakteerit.
Näiden prosessien tarkastelu koko ekologisen yhteisön puitteissa auttaa laajentamaan näkökulmaamme mikrobiomien terveyteen globaalin muutoksen aikana.
Opinnot tutkimalla lämmityksen vaikutuksia selkärankaisten mikrobiomeihin keskitytään tyypillisesti isännän kasviston suoriin lämpötilavasteisiin sen sijaan, että isännät sijoitettaisiin monimutkaisiin ja toisiinsa kietoutuneisiin yhteisöihin, joissa he elävät luonnossa.
Tuloksemme tukevat tutkijoiden keskuudessa kasvava yksimielisyys siitä, että vaikka ilmaston lämpenemisen odotetaan työntävän joitain eläimiä yli lämpökynnyksen, lämpenemisen paljon yleisempi seuraus on, että se voi laukaista ekologisen dominoefektin, mikä häiritsee lajien vuorovaikutusta, jonka ekosysteemien on toimittava kunnolla.
Author
Sasha Greenspan, tutkija, Alabaman yliopisto
Tämä artikkeli julkaistaan uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.
Liittyvät kirjat
Asumaton maa: Elämä lämpenemisen jälkeen Kindle Edition
kirjoittanut David Wallace-Wells
Se on pahempaa, paljon pahempaa, kuin luulet. Jos ahdistuksenne ilmaston lämpenemisestä hallitsee pelot merenpinnan noususta, raaputaan tuskin siitä, mitkä kauhat ovat mahdollisia. Kaliforniassa metsäpalot raivoavat nyt ympäri vuoden ja tuhoavat tuhansia koteja. Koko Yhdysvalloissa ”500-vuosi” myrskyttää vesimyllyjä yhteisöjä kuukausittain, ja tulvat syrjäyttävät kymmeniä miljoonia vuosittain. Tämä on vain esikatselu tulevista muutoksista. Ja he tulevat nopeasti. Ilman vallankumousta miljardien ihmisten elämässään, maapallon osista voi tulla lähellä asumatonta ja muista osista kauhistuttamattomia, heti tämän vuosisadan lopulla. Saatavana Amazon
Jää loppua: Todistajan kantaminen ja merkityksen löytäminen ilmastonmuutoksen polulla
esittäjä (t): Dahr Jamail
Lähes vuosikymmenen kuluttua ulkomailta sotatoimittajana, kiitetty toimittaja Dahr Jamail palasi Amerikkaan uudistamaan intohimoaan vuorikiipeilyyn vain huomatakseen, että hänen kerran kiipeämät rinteet ovat muuttuneet peruuttamattomasti ilmaston häiriöiden myötä. Vastauksena Jamail aloittaa matkan tämän kriisin maantieteellisille etulinjoille - Alaskasta Australian Suuren Valliriutan puolelle Amazonin sademetsän kautta - selvittääkseen jäänmenetyksen seuraukset luonnolle ja ihmisille. Saatavana Amazon
Maapallomme, lajimme, selkämme: Kuinka menestyä luomalla kestävää maailmaa
kirjoittanut Ellen Moyer
Pienin resurssimme on aika. Päättäväisyydellä ja toiminnalla voimme toteuttaa ratkaisuja sen sijaan, että istuisimme haitallisia vaikutuksia kärsiville sivuille. Ansaitsemme ja voi olla parempi terveys ja puhtaampi ympäristö, vakaa ilmasto, terveelliset ekosysteemit, luonnonvarojen kestävä käyttö ja vähemmän vaurioiden hallinnan tarve. Meillä on niin paljon hyötyä. Tieteen ja tarinoiden, maapallomme, lajemme, seliemme kautta saadaan aikaan toivoa, optimismia ja käytännöllisiä ratkaisuja, joita voimme ottaa yksilöllisesti ja yhdessä kollektiivisesti tekniikan vihreyttämiseksi, talouden vihreäyttämiseksi, demokratian vahvistamiseksi ja sosiaalisen tasa-arvon luomiseksi. Saatavana Amazon
Julkaisijasta:
Ostot Amazon-palvelussa kulkevat sinut tuodakseen InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, ja ClimateImpactNews.com maksutta ja ilman mainostajia, jotka seuraavat seurantatapojasi. Vaikka napsautat linkkiä, mutta älä osta näitä valittuja tuotteita, kaikki muut, jotka ostat samassa Amazon-vierailussa, maksaa meille pienen palkkion. Sinulle ei aiheudu lisäkustannuksia, joten olkaa hyvä ja edistäkää työtä. Voit myös käytä tätä linkkiä käyttää Amazonia milloin tahansa, jotta voit auttaa tukemaan ponnisteluja.
