氣候變化正在改變動物的大腦。一位專家解釋道。

以人為本氣候變化越來越多塑造地球的生存環(huán)境.氣溫上升、降雨量和季節(jié)性的快速變化以及海洋酸化正在改變許多動物物種的環(huán)境。動物如何適應(yīng)這些新的、通常是極端的條件？

動物神經(jīng)系統(tǒng)在促進和限制它們對氣候變化的反應(yīng)方面發(fā)揮著核心作用。我的兩個主要研究興趣是生物學家和神經(jīng)科學家涉及了解如何動物容納極端溫度并確定塑造結(jié)構(gòu)與功能動物神經(jīng)系統(tǒng)，尤其是大腦。

這些興趣的交集使我探索了氣候?qū)ι窠?jīng)系統(tǒng)的影響，以及動物如何應(yīng)對快速變化的環(huán)境。

神經(jīng)系統(tǒng)的所有主要功能——感官檢測、心理處理和行為指導——都至關(guān)重要。它們允許動物以使其生存和繁殖的方式在環(huán)境中導航。氣候變化可能會影響這些功能，而且往往會變得更糟。

不斷變化的感官環(huán)境

溫度的變化改變了生態(tài)系統(tǒng)的能量平衡——從從陽光產(chǎn)生能量的植物到消耗植物和其他動物的動物——隨后改變了動物所經(jīng)歷的感官世界。氣候變化很可能會挑戰(zhàn)他們所有的感官，從視覺和味覺到嗅覺和觸覺。

哺乳動物等動物對溫度的感知部分特殊受體蛋白在他們的神經(jīng)系統(tǒng)中對熱和冷做出反應(yīng)，區(qū)分中等和極端溫度。這些受體蛋白幫助動物尋找合適的棲息地并且可能在動物如何應(yīng)對溫度變化方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

氣候變化破壞了動物賴以解決選擇棲息地、尋找食物和選擇配偶等問題所依賴的環(huán)境線索。

一些動物，例如蚊科傳輸寄生蟲和病原體，依靠溫度梯度來定位自己對環(huán)境。溫度變化正在改變蚊子尋找宿主的地點和時間，導致疾病傳播的變化。

氣候變化如何影響動物使用的化學信號相互溝通或傷害競爭對手可能特別復雜，因為化合物對溫度高度敏感。

以前可靠的信息來源，如日光的季節(jié)性變化，隨著它們變得不耦合，可能會失去其效用。這可能會導致晝長和植物開花結(jié)果和中斷動物行為就像休眠和遷移一樣，當白天長度不再預測資源可用性時。

改變大腦和認知

氣溫上升可能會擾亂動物大腦的發(fā)育和功能，對它們有效適應(yīng)新環(huán)境的能力產(chǎn)生潛在的負面影響。

研究人員已經(jīng)記錄了極端溫度如何改變單個神經(jīng)元遺傳和結(jié)構(gòu)層面，以及如何大腦是有組織的作為一個整體。

在海洋環(huán)境中，研究人員發(fā)現(xiàn)，氣候引起的水化學變化，如海洋酸化，會影響動物的一般認知能力和感官能力，例如氣味跟蹤。珊瑚魚和鯊魚.

行為中斷

動物可以通過改變位置來應(yīng)對氣候逆境，從改變微生境他們使用自改變他們的地理范圍.

活動也可以轉(zhuǎn)移到一天中的不同時段或新賽季.這些行為反應(yīng)可能對動物將要接觸到的環(huán)境刺激產(chǎn)生重大影響。

例如，在變暖的海洋中，魚類已經(jīng)轉(zhuǎn)移到更涼爽、更深的水域，這些水域有著截然不同的差異光強度和顏色范圍比他們的視覺系統(tǒng)習慣的要多。

此外，由于并非所有物種都會以相同的方式改變其行為，因此確實會遷移到新的棲息地、一天中的時間或季節(jié)的物種會面對新的挑戰(zhàn)，包括食用植物和獵物、競爭對手和捕食者以及病原體。

氣候變化導致的行為轉(zhuǎn)變將重構(gòu)全球生態(tài)系統(tǒng)，帶來復雜和不可預測的結(jié)果。

可塑性和進化

動物的大腦非常靈活，可以與之相匹配個人環(huán)境經(jīng)驗.他們甚至相當能夠改變成年后.

但是比較物種的研究有看得很強環(huán)境影響關(guān)于大腦進化。動物神經(jīng)系統(tǒng)的進化與每個物種活動空間的感官環(huán)境相匹配。這些模式表明，新的氣候制度最終將通過迫使神經(jīng)系統(tǒng)進化來塑造神經(jīng)系統(tǒng)。

當遺傳學對大腦發(fā)育有強烈影響時，適應(yīng)當?shù)丨h(huán)境的神經(jīng)系統(tǒng)可能會隨著氣候變化而失去適應(yīng)性優(yōu)勢。這可能為新的自適應(yīng)解決方案鋪平道路。隨著感官刺激和季節(jié)性線索的范圍和意義的變化，自然選擇將有利于那些具有新感官或認知能力的人。

神經(jīng)系統(tǒng)的某些部分受到以下因素的限制遺傳適應(yīng)而另一些則更具可塑性，對環(huán)境條件有反應(yīng)。更好地了解動物神經(jīng)系統(tǒng)如何適應(yīng)快速變化的環(huán)境將有助于預測所有物種將如何受到氣候變化的影響。

肖恩·奧唐納，生物多樣性、地球與環(huán)境科學和生物學教授，德雷塞爾大學

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