Знімок багатого різноманіття рослин у бразильському Атлантичному лісі. Гі Беккер, CC BY-SA
Здається, щодня вчені повідомляють про більш тяжкі наслідки зміни клімату для тварин і рослин у всьому світі. Птахи, які є мігруючи пізніше протягом року не може знайти достатньо їжі. Рослини є цвітіння до їх комахи-запилювачі вилуплюються. Видобуток має менше витривалості рятуватися від хижаків. Коротше кажучи, кліматичні зрушення, які впливають на один організм, швидше за все, спричинять ефекти пульсацій, які можуть порушити структуру та функціонування цілих екосистем.
Одним із компонентів здоров'я тварин, який значною мірою відображає навколишнє середовище, є мікробіома, консорціум мікробів, який, як відомо, допомагає перетравленню їжі, регулює імунну систему та захищає від патогенних мікроорганізмів. Види бактерій, що складають мікробіом, в основному набираються з навколишнього середовища. Таким чином, харчові мережі та інші взаємодії тварин, які впливають на бактерії навколишнього середовища, можуть формувати мікробіоми тварин.
Але що відбувається, коли зміна клімату порушує навколишнє середовище, спричиняючи зміни в мікробіомах тварин, які заважають мікробам виконувати ключові функції, необхідні тваринам для виживання та процвітання?
Я еколог в лабораторії Гі Беккер що спеціалізується на тропічних дослідженнях на стику нових захворювань земноводних та кліматичних змін. Сотні земноводних у світових тропіках стикаються із зростаючим тиском через хвороби та кліматичні зміни. І стає все більше доказів того, що стресові фактори навколишнього середовища змінюють мікробіоми тварин, сприяючи проблемам, з якими вони стикаються.
Побудова екосистеми
В недавній експеримент покликаний з’ясувати, як на мікробіом пуголовків впливали інші види тварин у навколишньому середовищі, ми з колегами вивчали здорові спільноти прісноводних бактерій, ракоподібних та комах із водно-болотних угідь в бразильському Атлантичному лісі. Ми зосередилися на їх діяльності з годівлі - на тому, як вони фільтрували воду, щоб дістати їжу, і розщеплювали мертвий рослинний матеріал.
Загальновідомо, що ці дії з годівлі мають важливе значення для функцій екосистеми, таких як розкладання. Але ми виявили, що ці харчові мережі також мали іншу мету: вони стимулювали ріст “хороших” видів бактерій у навколишньому середовищі, таких як види, які борються з патогенними мікробами.
В результаті у пуголовків, які діляться екосистемою з цими мікроорганізмами та безхребетними, були здоровіші мікробіоми кишечника. Це забезпечило потужний захист від патогенних мікроорганізмів у порівнянні з пуголовками, які не мали спільного середовища існування з різноманітними мережами організмів.
Наша остання робота зробив це дослідження на крок далі, перевіривши, як такі порушення, як потепління клімату, можуть вплинути на ці харчові мережі, які допомагають забезпечити здоров'я мікробіомів хребетних у дикій природі.
Картографувати взаємодію видів у різноманітних екосистемах важко в польових умовах, коли навколишнє середовище непередбачуване, і повторювати експерименти для підтвердження висновків є складним завданням.
Щоб вирішити цю проблему, ми використовували рослини з сімейства бромелієвих, щоб функціонувати як міні-екосистеми, щоб ми з колегами могли вивчати вплив потепління клімату на взаємодію видів у більш контрольованих умовах лабораторії.
Щільно збиті листя рослин бромелієвих порід забезпечують міні-акваріум для пуголовків, безхребетних та мікроорганізмів. Саша Грінспен, CC BY-SA
Бромелії ідеально підходять для експериментальної роботи над взаємодією спільнот, оскільки вони є природними мікрокосмами, і їх малі розміри дозволяють вирощувати багато з них на невеликому просторі. Наші дослідні ділянки в тропічних лісах Бразилії підтримують надзвичайно високу щільність бромеліїв від землі до пологів, які часто нагадують країну чудес доктора Сеуса.
Щоб відтворити природні екосистеми для нашого експерименту, ми висадили сад із 60 однакових бромелієвих на відкритому повітрі в тіні невеликого тропічного лісу в Сан-Паулу, Бразилія. Потім ми дозволили бромеліям природним чином колонізуватися безхребетними та мікроорганізмами протягом трьох місяців. Деякі рослини піддавались температурі навколишнього середовища, а інші нагрівались до шести градусів вище навколишнього середовища - за допомогою спеціальної зовнішньої системи опалення - відповідно до передбачуваних світових тенденцій зміни клімату.
Поруч ми зібрали для експерименту наш модельний вид-хазяїн - пуголовки видів жаб Ololygon perpusilla що розмножуються лише в міні-акваріумах, створених листям бромелієвих.
Потім ми перенесли бромелієві ззовні у лабораторію, додали пуголовка у крихітний басейн води у центрі кожної рослини та застосували ту саму систему опалення для імітації потепління. Через кілька тижнів ми здійснили опис видів бактерій у кишках пуголовків, а також видів бактерій та безхребетних, що мешкають у бромеліях.
Налаштування експерименту з 60 бромелієвими та спеціальними системами опалення. Гі Беккер, CC BY-SA
Ефекти доміно зміни клімату
У цьому дослідженні, опублікований у Nature Climate Change, ми виявили, що зігріваючий вплив на мережі екологічних спільнот - включаючи бактерії навколишнього середовища, черв'яків, личинок комарів та інших водних безхребетних - скомпрометував флору кишечника пуголовків, що призвело до зниження зростання, що є проксі-фактором для фізичної форми.
Здоров’я мікробіомів кишечника пуголовків було специфічно пов’язане зі змінами у спільноті водних бактерій та безхребетних, які живуть поряд з пуголовками в межах бромелієвих. Тобто потепління підтримувало ріст і розмноження певних видів бактерій та безхребетних та пригнічувало інші, і ці зміни навколишнього середовища порушували мікробіом кишечника пуголовків.
Більш високі температури також призвели до більш швидкого розвитку фільтруючих личинок комарів. Отримані нами результати свідчать про те, що більш високі показники годування фільтром також змінювали видовий склад бактерій у навколишньому середовищі таким чином, що ще більше порушував мікробіом пуголовків.
Насправді ріст пуголовків - проксі для здоров'я виду - був сильніше пов’язаний зі змінами в мікробіомах кишечника, ніж із прямими ефектами потепління на ріст, які очікуються у холоднокровних тварин, таких як пуголовки, або наслідки потепління на харчові ресурси водоростей пуголовків.
Наша робота демонструє як глобальні зміни клімату можуть вплинути навіть на найменші рівні біологічної організації, включаючи симбіотичні бактерії, що живуть у травному тракті крихітних видів жаб.
Розгляд цих процесів у контексті цілого екологічного співтовариства допомагає розширити наш погляд на здоров’я мікробіомів в умовах глобальних змін.
Дослідження Дослідження наслідків потепління на мікробіоми хребетних зазвичай зосереджується на прямих температурних реакціях флори господаря, а не на розміщенні господарів у складних та переплетених спільнотах, де вони живуть у дикій природі.
Наші результати підтверджують зростаючий консенсус серед вчених, що, хоча, як очікується, потепління клімату витіснить деяких тварин за їхні температурні пороги, набагато більш повсюдним наслідком потепління є те, що воно може спричинити екологічний ефект доміно, порушуючи взаємодію видів, необхідну екосистемам для нормального функціонування.
про автора
Саша Грінспен, науковий співробітник, Університет штату Алабама
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
Суміжні книги
Нежила земля: життя після потепління Kindle Edition
Девід Уоллес-Уеллс
Це гірше, набагато гірше, ніж ти думаєш. Якщо у вашій тривозі з приводу глобального потепління переважають побоювання підвищення рівня моря, ви ледь не дряпаєте поверхню можливих страхів. У Каліфорнії дикі пожежі зараз лютують цілий рік, знищуючи тисячі будинків. По всьому США "500-рік" місяць за місяцем штурмує громади, а повені витісняють десятки мільйонів щорічно. Це лише попередній перегляд поданих змін. І вони швидко йдуть. Без революції в тому, як мільярди людей ведуть своє життя, частини Землі можуть стати близькими до нежитлових, а інші частини жахливо непривітними, як тільки в кінці цього століття. Доступний на Amazon
Кінець льоду: виявлення свідомості та пошук сенсу на шляху порушення клімату
автор: Dahr Jamail
Після майже десятиліття за кордоном як репортер війни, відомий журналіст Дах Джамайл повернувся до Америки, щоб відновити свою пристрасть до альпінізму, лише виявивши, що схили, на які він колись піднімався, були безповоротно змінені кліматичними порушеннями. У відповідь Джамайл вирушає на географічні передні лінії цієї кризи - від Аляски до Великого бар’єрного рифу Австралії, через тропічний ліс Амазонії - з метою виявлення наслідків втрати льоду для природи та для людей. Доступний на Amazon
Наша Земля, Наші види, Наші Сельви: Як процвітати, створюючи стійкий світ
Еллен Моєр
Наш найменший ресурс - час. З рішучістю та діями ми можемо реалізовувати рішення, а не сидіти на узбіччі, зазнаючи шкідливого впливу. Ми заслуговуємо і можемо покращити здоров’я та чистіше навколишнє середовище, стабільний клімат, здорові екосистеми, стійке використання ресурсів та меншу потребу в контролі за шкодою. Ми маємо стільки набрати. Завдяки науці та розповідям "Наша Земля", "Наші види", "Наші Сельви" створюють надію, оптимізм та практичні рішення, які ми можемо приймати індивідуально та колективно, щоб озеленити наші технології, озеленити нашу економіку, зміцнити демократію та створити соціальну рівність. Доступний на Amazon
Від видавця:
Покупки в Amazon йдуть на те, щоб покрити витрати на привезення вас InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, і ClimateImpactNews.com безкоштовно і без рекламодавців, які відстежують ваші звички перегляду. Навіть якщо ви натискаєте на посилання, але не купуєте ці вибрані продукти, все, що ви купуєте за той же візит на Amazon, платить нам невелику комісію. Додаткових витрат для вас немає, тому, будь ласка, внесіть свої зусилля. Ви також можете використовуйте цю посилання в будь-який час користуватися Amazon, щоб ви могли допомогти підтримати наші зусилля.
