Μπορεί η άγρια ζωή να εξελιχθεί αρκετά γρήγορα ώστε να ζήσει σε έναν κόσμο που αλλάζει ραγδαία
Τα μαυροφρύδια άλμπατρος μεγαλώνουν τα μικρά τους σε απομακρυσμένες παράκτιες αποικίες, όπου οι μεταβαλλόμενες κλιματικές συνθήκες θα μπορούσαν να διαμορφώσουν το μέλλον τους. Από: Shutterstock.
Μπορούν τα είδη να εξελιχθούν αρκετά γρήγορα ώστε να επιβιώσουν από την κλιματική αλλαγή; Τι δείχνει μια νέα μελέτη
Τα μαυροφρύδια άλμπατρος μπορούν να προσαρμοστούν σε έναν κόσμο που θερμαίνεται, αλλά νέα έρευνα αποκαλύπτει γιατί η εξέλιξη από μόνη της μπορεί να μην είναι αρκετή για να εξασφαλίσει το μέλλον τους.
Η κλιματική αλλαγή κάνει περισσότερα από το να κάνει τα μέρη πιο ζεστά
Μπορεί να μεταβάλει τους ανέμους, τις θερμοκρασίες των ωκεανών, τα αποθέματα τροφής, τις συνθήκες αναπαραγωγής και τις πιθανότητες επιβίωσης των νεαρών ζώων για αρκετό καιρό ώστε να αναπαραχθούν.
Αυτό εγείρει ένα μεγαλύτερο ερώτημα: μπορεί η άγρια ζωή να εξελιχθεί αρκετά γρήγορα ώστε να ζήσει σε έναν κόσμο που αλλάζει ραγδαία;
Νέα έρευνα σε άλμπατρος με μαύρα φρύδια υποδηλώνει ότι η εξέλιξη μπορεί να βοηθήσει, αλλά μπορεί να μην προχωρήσει αρκετά γρήγορα όταν η περιβαλλοντική αλλαγή έρχεται γρήγορα.
Η προσαρμογή απαιτεί χρόνο
Η εξέλιξη συχνά περιγράφεται ως ο τρόπος της φύσης να προσαρμόζεται σε νέες συνθήκες .
Αλλά η εξέλιξη χρειάζεται χρόνο, και πολλά είδη μπορεί να μην έχουν αρκετό χρόνο όταν το περιβάλλον τους αλλάξει μέσα σε λίγες μόνο δεκαετίες.
Τα μαυροφρύδια άλμπατρος καθιστούν αυτό το πρόβλημα ιδιαίτερα σαφές.
Αυτά τα μακρόβια θαλασσοπούλια έχουν χρόνο γενεάς περίπου 24 ετών, επομένως χρήσιμες γενετικές αλλαγές μπορεί να χρειαστούν πολύ χρόνο για να εξαπλωθούν σε έναν πληθυσμό.
Η έρευνα διεξήχθη από τη Stéphanie Jenouvrier, ανώτερη επιστήμονα στο Ωκεανογραφικό Ινστιτούτο Woods Hole ( WHOI ).
«Η εξέλιξη μπορεί να βοηθήσει τους πληθυσμούς να αντιμετωπίσουν την περιβαλλοντική αλλαγή, αλλά τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι έχει όρια», δήλωσε ο Jenouvrier.
«Για αυτό το μακρόβιο θαλασσοπούλι, ο περιορισμός του μεγέθους της κλιματικής αλλαγής έχει πολύ μεγαλύτερη επίδραση στην επιμονή του πληθυσμού από ό,τι η εξελικτική προσαρμογή από μόνη της».
Η ομάδα ακολούθησε τα χαρακτηριστικά των πτηνών
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν πληροφορίες άνω των 30 ετών σχετικά με τα μαυροφρύδια άλμπατρος που ζουν γύρω από τα νησιά Κεργκελέν στον Νότιο Ωκεανό.
Χρησιμοποίησαν αυτά τα αρχεία για να κατασκευάσουν ένα υπολογιστικό μοντέλο που δείχνει πώς η μελλοντική κλιματική αλλαγή θα μπορούσε να επηρεάσει την επιβίωση, την αναπαραγωγή, τα κληρονομικά χαρακτηριστικά και το μέγεθος του πληθυσμού των πτηνών.
Εξέτασαν 4 χαρακτηριστικά: το μήκος των φτερών, τη δραστηριότητα αναζήτησης τροφής, τον χρόνο που περνούσαν στο νερό και την επιστροφή των πτηνών για αναπαραγωγή.
Το μήκος των φτερών συνδέθηκε με την επιβίωση των νεαρών πτηνών, ενώ τα άλλα χαρακτηριστικά επηρέασαν κυρίως την επιτυχία της αναπαραγωγής των πτηνών.
Η Joanie van de Walle του Université du Québec à Rimouski περιέγραψε την πρόκληση.
«Ορισμένα χαρακτηριστικά, όπως το μήκος των φτερών, μπορούν να βοηθήσουν τα νεαρά πουλιά να επιβιώσουν, αλλά το βασικό ερώτημα είναι εάν οι εξελικτικές αλλαγές σε αυτά τα χαρακτηριστικά μπορούν να συμβούν αρκετά γρήγορα ώστε να συμβαδίσουν με την κλιματική αλλαγή», δήλωσε η van de Walle.
Τα περαστικά χαρακτηριστικά δεν είναι αρκετά
Το μοντέλο εξέτασε επίσης την κληρονομικότητα, η οποία περιγράφει το ποσοστό της διακύμανσης σε ένα χαρακτηριστικό που προέρχεται από γενετικές διαφορές που οι γονείς μπορούν να μεταβιβάσουν στους απογόνους.
Ένα πιο κληρονομικό χαρακτηριστικό μπορεί να ανταποκριθεί πιο έντονα στη φυσική επιλογή. Υπό σχετικά σταθερές κλιματικές συνθήκες, η εξέλιξη βοήθησε.
Σε ένα μέτριο επίπεδο κληρονομικότητας, οι αλλαγές στη δραστηριότητα αναζήτησης τροφής αύξησαν τον προβλεπόμενο πληθυσμό κατά 22% έως το 2100, ενώ οι αλλαγές στο μήκος των φτερών τον αύξησαν κατά 38%.
Η μελλοντική θέρμανση άλλαξε την εικόνα. Ακόμα και όταν το μοντέλο έδωσε στα χαρακτηριστικά εξαιρετικά υψηλό επίπεδο κληρονομικότητας, η εξέλιξη από μόνη της δεν κατάφερε να σταματήσει τη μείωση του πληθυσμού.
Ο λόγος είναι σημαντικός για την κατανόηση του πώς τα είδη αντιμετωπίζουν την κλιματική αλλαγή.
Ένα χρήσιμο χαρακτηριστικό δεν πρέπει μόνο να κληρονομείται, αλλά πρέπει να βελτιώνει το μέρος της ζωής ενός ζώου που ελέγχει σε μεγαλύτερο βαθμό την αύξηση ή τη συρρίκνωση του πληθυσμού.
Τα νεαρά πουλιά διαμορφώνουν το μέλλον
Για αυτά τα άλμπατρος, η επιβίωση των νεαρών ζώων ήταν ιδιαίτερα σημαντική.
Οι θερμότερες θερμοκρασίες στην επιφάνεια της θάλασσας προβλέπεται ότι θα μειώσουν την επιβίωση των νεαρών πτηνών και η απώλεια νεαρών πτηνών επηρεάζει έντονα το μελλοντικό μέγεθος του πληθυσμού.
Αυτό εξηγεί γιατί οι αλλαγές στη συμπεριφορά αναζήτησης τροφής θα μπορούσαν να βελτιώσουν την αναπαραγωγική επιτυχία χωρίς να σώσουν τον πληθυσμό. Η πιο επιτυχημένη αναπαραγωγή δεν μπορεί να αντισταθμίσει πλήρως το γεγονός ότι πολύ λίγα νεαρά πουλιά επιβιώνουν μέχρι την ενηλικίωση.
Το μήκος των φτερών είχε μεγαλύτερες δυνατότητες επειδή συνδεόταν με την επιβίωση των νεαρών ζώων.
Σε ένα επιπλέον μοντέλο, οι ερευνητές εξέτασαν τι θα μπορούσε να συμβεί εάν η ολοένα και μεγαλύτερη αύξηση της θερμοκρασίας ευνοούσε τα πτηνά με μεγαλύτερα φτερά, κάτι που θα μπορούσε να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της πτήσης υπό ισχυρότερους ανέμους του Νότιου Ωκεανού.
Αυτός ήταν ένας πιθανός μελλοντικός μηχανισμός, όχι απόδειξη ότι τα πουλιά ήδη εξελίσσουν μεγαλύτερα φτερά λόγω της κλιματικής αλλαγής.
Η βραδύτερη θέρμανση αλλάζει το αποτέλεσμα
Οι ερευνητές συνέκριναν ένα μέλλον με σχετικά υψηλές εκπομπές ρύπων με ένα μέλλον με χαμηλότερες εκπομπές, σύμφωνα με τον στόχο της Συμφωνίας του Παρισιού για αύξηση της θερμοκρασίας κατά 3,6 βαθμούς Φαρενάιτ (2 βαθμούς Κελσίου).
Υπό υψηλές εκπομπές, η μοντελοποιημένη πιθανότητα μείωσης του πληθυσμού κατά 99% έως το 2100 παρέμεινε μεταξύ 78% και 92%, ανάλογα με το χαρακτηριστικό και το επίπεδο κληρονομικότητας. Η αύξηση της κληρονομικότητας από 0,1 σε 0,9 μείωσε αυτόν τον κίνδυνο μόνο κατά περίπου 5% έως 10%.
Ο περιορισμός της υπερθέρμανσης είχε πολύ μεγαλύτερο αποτέλεσμα. Καθυστέρησε τον μέσο χρόνο σοβαρής κατάρρευσης του πληθυσμού κατά περίπου 8 έως 12 χρόνια και έδωσε στην προσαρμογή της ύλης περισσότερο χρόνο.
Η Μαρίκα Χόλαντ, επιστήμονας στο Εθνικό Κέντρο Ατμοσφαιρικής Έρευνας (NCAR), περιέγραψε άμεσα αυτή τη σχέση.
«Ο ρυθμός και το μέγεθος της μελλοντικής κλιματικής αλλαγής επηρεάζουν την αποτελεσματικότητα της εξελικτικής προσαρμογής», δήλωσε ο Χόλαντ.
«Η μείωση της μελλοντικής κλιματικής αλλαγής μέσω της μείωσης των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου επιβραδύνει τη μείωση του πληθυσμού και επιτρέπει την εξελικτική προσαρμογή για την προώθηση της επιμονής του πληθυσμού.»
Η εξέλιξη λειτουργεί μόνο υπό όρια
Το πιο ξεκάθαρο παράδειγμα εξελικτικής διάσωσης ήρθε όταν η θέρμανση ενίσχυσε την επιλογή για μεγαλύτερα φτερά, ενώ οι εκπομπές παρέμειναν χαμηλές.
Η εξελικτική διάσωση σημαίνει ότι η προσαρμογή γίνεται αρκετά ισχυρή ώστε να αποτρέψει την εξαφάνιση ενός πληθυσμού.
Με υψηλή κληρονομικότητα, ο πληθυσμός που υπολογίστηκε ως μοντέλο αυξήθηκε από 2.390 πτηνά το 2006 σε 3.657 μέχρι το 2100. Η διάσωση εμφανίστηκε όταν η κληρονομικότητα έφτασε περίπου στο 0,3, ένα επίπεδο εντός του εύρους που αναφέρεται για τα φυσικά χαρακτηριστικά στα άγρια πτηνά.
Ωστόσο, υπό υψηλές εκπομπές, η διάσωση δεν πραγματοποιήθηκε σε κανένα δοκιμασμένο επίπεδο κληρονομικότητας. Η μείωση του πληθυσμού ξεκίνησε κατά τη δεκαετία του 2030 επειδή η θέρμανση κατέστρεψε περισσότερα από ένα μέρη του κύκλου ζωής των πτηνών.
«Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι η εξελικτική διάσωση εξαρτάται όχι μόνο από το πόσο γρήγορα αλλάζει το περιβάλλον, αλλά και από το πού δρα η εξέλιξη σε όλο τον κύκλο ζωής», δήλωσε ο Jenouvrier.
«Η εξέλιξη μπορεί να βοηθήσει όταν η προσαρμογή βελτιώνει τα μέρη του κύκλου ζωής που έχουν τη μεγαλύτερη σημασία για την αύξηση του πληθυσμού, αλλά ο περιορισμός του ρυθμού και του μεγέθους της κλιματικής αλλαγής δίνει στην προσαρμογή πολύ μεγαλύτερη πιθανότητα να συμβάλει στην επιμονή του πληθυσμού».
Αυτό που παραμένει αβέβαιο
Αυτά τα αποτελέσματα είναι προβλέψεις για το τι ακριβώς θα συμβεί μέχρι το 2100.
Το μοντέλο δεν μπορούσε να συμπεριλάβει πλήρως τυχαίες γενετικές αλλαγές, μετακινήσεις μεταξύ πληθυσμών, μεταβαλλόμενη πυκνότητα πληθυσμού ή αλληλεπιδράσεις με άλλα είδη.
Μπορεί επίσης να υπάρχουν και συμβιβασμοί. Τα μεγαλύτερα φτερά θα μπορούσαν να βελτιώσουν την πτήση σε ισχυρότερους ανέμους, αλλά μπορεί να απαιτούν περισσότερη ενέργεια, ενώ η θέρμανση των ωκεανών θα μπορούσε να μειώσει τη διαθέσιμη λεία.
Το ευρύτερο μήνυμα είναι ότι η εξέλιξη δίνει στην άγρια ζωή κάποια ικανότητα προσαρμογής, αλλά δεν εξαλείφει την πίεση που δημιουργείται από την ταχεία περιβαλλοντική αλλαγή .
Για αυτά τα άλμπατρος, η βραδύτερη θέρμανση έδωσε στη φυσική προσαρμογή πολύ περισσότερο χώρο για να βοηθήσει.
Η μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences .
Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα earth.com
περισσότερα,
Climate mitigation contributes more to population persistence than evolutionary adaptation in a long-lived seabird- Stéphanie Jenouvrier https://orcid.org/0000-0003-3324-2383 sjenouvrier@whoi.edu, Jimmy Garnier https://orcid.org/0000-0002-0145-1028, Marika Holland, +6 , and Henri Weimerskirch https://orcid.org/0000-0002-0457-586X
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2620362123
https://www.earth.com/climate/can-species-evolve-fast-enough-to-survive-climate-change-what-a-new-study-shows/?ck_subscriber_id=4271623844
