لقطة من التنوع النباتي الغني في الغابة الأطلسية البرازيلية. غوي بيكر, CC BY-SA
يبدو أن العلماء يبلغون كل يوم عن عواقب وخيمة لتغير المناخ على الحيوانات والنباتات في جميع أنحاء العالم. الطيور الموجودة الهجرة في وقت لاحق في العام لا تجد طعامًا كافيًا. النباتات المزهرة من قبل تفقس الملقحات. الأنواع الفرائس لها أقل قدرة على التحمل للهروب من الحيوانات المفترسة. باختصار ، من المرجح أن تؤدي التحولات المناخية التي تؤثر على كائن حي إلى حدوث تأثيرات مضاعفة يمكن أن تزعج بنية وعمل النظم البيئية بأكملها.
أحد مكونات صحة الحيوان التي تعكس البيئة المحيطة إلى حد كبير هو microbiomeوهو اتحاد الميكروبات المعروف الآن بقدرته على المساعدة في هضم الطعام وتنظيم جهاز المناعة والحماية من مسببات الأمراض. يتم تجنيد أنواع البكتيريا التي تتكون منها الميكروبيوم في المقام الأول من البيئة. وبالتالي ، فإن الشبكات الغذائية والتفاعلات الحيوانية الأخرى التي تؤثر على البكتيريا البيئية لديها القدرة على تشكيل الميكروبيوم للحيوانات.
ولكن ماذا يحدث عندما يزعج تغير المناخ البيئة ، مما يتسبب في تحولات في ميكروبيومات الحيوانات التي تمنع الميكروبات من أداء الوظائف الرئيسية التي تحتاجها الحيوانات للبقاء على قيد الحياة والازدهار؟
أنا عالم بيئة في معمل غوي بيكر متخصص في البحوث الاستوائية عند تقاطع الأمراض البرمائية الناشئة وتغير المناخ. تواجه المئات من البرمائيات عبر المناطق المدارية العالمية ضغوطًا متزايدة من الأمراض وتغير المناخ. وهناك أدلة متزايدة على أن الضغوطات البيئية تغير ميكروبيومات الحيوانات ، مما يساهم في التحديات التي يواجهونها.
بناء نظام بيئي
في باقة التجربة الأخيرة صممت لمعرفة كيف تأثر الميكروبيوم في الضفادع الصغيرة بأنواع الحيوانات الأخرى في البيئة ، قمت أنا وزملائي بدراسة المجتمعات الصحية لبكتيريا المياه العذبة والقشريات والحشرات من موائل الأراضي الرطبة في غابة الأطلسي البرازيلية. ركزنا على أنشطة التغذية الخاصة بهم - كيف يقومون بتصفية المياه للحصول على طعامهم وتكسير المواد النباتية الميتة.
من المعروف أن أنشطة التغذية هذه ضرورية لوظائف النظام البيئي مثل التحلل. لكننا وجدنا أن هذه الشبكات الغذائية تخدم أيضًا غرضًا آخر: لقد عززت نمو الأنواع البكتيرية "الجيدة" في البيئة ، مثل الأنواع التي تحارب الميكروبات المسببة للأمراض.
ونتيجة لذلك ، فإن الضفادع الصغيرة التي تشارك النظام البيئي مع هذه الكائنات الحية الدقيقة واللافقاريات لديها ميكروبات أمعاء صحية. قدم هذا دفاعًا قويًا ضد مسببات الأمراض ، مقارنةً بالضفادع الصغيرة التي لم تشارك موطنها مع شبكات متنوعة من الكائنات الحية.
أحدث أعمالنا اتخذ هذا البحث خطوة أبعد من خلال اختبار كيف يمكن أن يؤثر اضطراب مثل ارتفاع درجة حرارة المناخ على شبكات الغذاء التي تساعد على ضمان صحة الميكروبيوم الفقاري في البرية.
من الصعب رسم خرائط تفاعلات الأنواع في النظم البيئية المتنوعة في ظل الظروف الميدانية ، حيث لا يمكن التنبؤ بالبيئة ، وتكرار التجارب لتأكيد النتائج أمر صعب.
لمعالجة هذه المشكلة ، استخدمنا نباتات من عائلة بروميلياد لتعمل كنظم إيكولوجية صغيرة حتى نتمكن أنا وزملائي من دراسة آثار ارتفاع درجة حرارة المناخ على تفاعلات الأنواع في الظروف الأكثر تحكمًا في المختبر.
توفر أوراق نباتات البروميلياد المتدلية بشدة حوضًا صغيرًا للضفادع الصغيرة واللافقاريات والكائنات الحية الدقيقة. ساشا جرينسبان, CC BY-SA
تعتبر البروميلياد مثالية للعمل التجريبي على التفاعلات المجتمعية لأنها عوالم مصغرة طبيعية وأبعادها الصغيرة تسمح لنا بتنمية العديد منها في مساحة صغيرة. تدعم مواقع دراستنا في الغابات الاستوائية المطيرة بالبرازيل كثافات عالية للغاية من البروميلياد من الأرض إلى المظلة ، والتي تشبه غالبًا أرض عجائب الدكتور سوسيان.
لإعادة إنشاء النظم البيئية الطبيعية لتجربتنا ، قمنا بزرع حديقة من 60 بروميليا متطابقة في الهواء الطلق في ظل غابة استوائية صغيرة في ساو باولو ، البرازيل. ثم سمحنا بعد ذلك باستعمار اللافقاريات والكائنات الدقيقة للبروميليا بشكل طبيعي لمدة ثلاثة أشهر. تعرضت بعض النباتات لدرجات حرارة محيطة ، وتم تسخين البعض الآخر حتى ست درجات فوق المحيط - مع نظام تدفئة خارجي مخصص - لمطابقة اتجاهات تغير المناخ العالمي المتوقعة.
في الجوار ، جمعنا الأنواع المضيفة النموذجية للتجربة - الضفادع الصغيرة من أنواع الضفادع الشجرية Ololygon perpusilla التي تتكاثر فقط في أحواض السمك الصغيرة التي تم إنشاؤها بواسطة أوراق البروميلياد.
ثم قمنا بنقل البروميلياد من الخارج إلى المختبر ، وأضفنا شرغوفًا إلى بركة الماء الصغيرة في وسط كل نبات وطبقنا نفس نظام التدفئة لمحاكاة الاحتباس الحراري. بعد بضعة أسابيع ، قمنا بجرد الأنواع البكتيرية في أمعاء الشرغوف وكذلك البكتيريا والأنواع اللافقارية التي تعيش في البروميلياد.
إعداد التجربة مع 60 بروميلياد ونظام تدفئة مخصص. غوي بيكر, CC BY-SA
آثار الدومينو لتغير المناخ
في هذه الدراسة، المنشور في Nature Climate Change ، وجدنا أن تأثيرات الاحترار على شبكات المجتمع البيئية - بما في ذلك البكتيريا البيئية والديدان ويرقات البعوض واللافقاريات المائية الأخرى - تضعف نباتات أمعاء الشرغوف ، مما يؤدي إلى انخفاض النمو ، وهو وكيل للياقة البدنية.
ارتبطت صحة ميكروبيوم أمعاء الشرغوف على وجه التحديد بالتغيرات في مجتمع البكتيريا المائية واللافقاريات التي تعيش جنبًا إلى جنب مع الضفادع الصغيرة داخل البروميلياد. أي أن الاحترار دعم نمو وتكاثر أنواع معينة من البكتيريا واللافقاريات وأدى إلى تثبيط أنواع أخرى ، وقد أدت هذه التغيرات البيئية إلى اضطراب ميكروبيوم أمعاء الشرغوف.
كما أدت درجات الحرارة المرتفعة إلى تطوير أسرع ليرقات البعوض التي تتغذى بالترشيح. تشير نتائجنا إلى أن المعدلات المرتفعة للتغذية بالترشيح قد غيرت أيضًا تكوين أنواع البكتيريا في البيئة بطرق أدت إلى مزيد من الاضطراب في ميكروبيوم الشرغوف.
في الواقع ، كان نمو الشرغوف - وهو وكيل لصحة الأنواع - مرتبطًا بشكل أقوى بالتغيرات التي يسببها الاحترار في ميكروبات أمعائهم أكثر من الآثار المباشرة للاحترار على النمو المتوقع في الحيوانات ذوات الدم البارد مثل الضفادع الصغيرة أو آثار الاحترار على الموارد الغذائية الطحلبية الشراغيف.
يوضح عملنا كيف يمكن لتغير المناخ على نطاق عالمي أن يؤثر حتى على أصغر مستويات التنظيم البيولوجي ، بما في ذلك البكتيريا التكافلية التي تعيش داخل الجهاز الهضمي لأنواع الضفادع الصغيرة.
يساعد النظر إلى هذه العمليات في سياق مجتمع بيئي كامل على توسيع منظورنا حول صحة الميكروبيوم في ظل التغير العالمي.
دراسات يركز التحقيق في آثار الاحترار على الميكروبيومات الفقارية عادةً على الاستجابات المباشرة لدرجة الحرارة للنباتات المضيفة بدلاً من وضع العوائل داخل المجتمعات المعقدة والمتشابكة حيث يعيشون في البرية.
النتائج التي توصلنا إليها الدعم إجماع متزايد بين العلماء على أنه بينما يُتوقع أن يدفع الاحترار المناخي بعض الحيوانات إلى ما وراء عتباتها الحرارية ، فإن النتيجة الأكثر انتشارًا للاحترار هي أنه قد يؤدي إلى تأثير الدومينو البيئي ، مما يعطل تفاعلات الأنواع التي تحتاجها النظم البيئية لتعمل بشكل صحيح.
نبذة عن الكاتب
ساشا جرينسبان ، باحث مشارك ، جامعة ألاباما
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.
كتب ذات صلة
الأرض غير الصالحة للسكن: الحياة بعد ارتفاع حرارة أوقد
ديفيد والاس ويلز
إنه أسوأ ، أسوأ بكثير ، مما تعتقد. إذا كانت مخاوفك من ارتفاع مستوى سطح البحر تسيطر عليها مخاوفك من ظاهرة الاحتباس الحراري ، فأنت بالكاد تخدش سطح ما يمكن أن يكون عليه الرعب. في كاليفورنيا ، تشتعل حرائق الغابات الآن على مدار العام ، وتدمير الآلاف من المنازل. في جميع أنحاء الولايات المتحدة ، تهب عواصف "500 year" على المجتمعات المحلية شهريًا بعد شهر ، وتؤدي الفيضانات إلى نزوح عشرات الملايين سنويًا. هذه ليست سوى معاينة التغييرات القادمة. وهم يأتون بسرعة. وبدون حدوث ثورة في كيفية تسيير مليارات البشر لحياتهم ، يمكن أن تصبح أجزاء من الأرض قريبة من أماكن غير صالحة للسكن ، وأجزاء أخرى غير مرعبة ، بمجرد نهاية هذا القرن. متاح في أمازون
نهاية الجليد: تحمل الشاهد وإيجاد المعنى في مسار تعطيل المناخ
من ضاهر جميل
بعد ما يقرب من عقد من الزمان في الخارج كمراسل حرب ، عاد الصحفي المشهور ضاهر جميل إلى أمريكا لتجديد شغفه بتسلق الجبال ، ليجد أن المنحدرات التي قفزها من قبل قد تغيرت بشكل لا رجعة فيه بسبب الاضطراب المناخي. ردا على ذلك ، يبدأ Jamail في رحلة إلى الخطوط الأمامية الجغرافية لهذه الأزمة - من ألاسكا إلى الحاجز المرجاني العظيم في أستراليا ، عبر غابات الأمازون المطيرة - من أجل اكتشاف عواقب فقدان الطبيعة على البشر وعلى البشر. متاح في أمازون
أرضنا وأنواعنا وأنفسنا: كيف نزدهر مع خلق عالم مستدام
بواسطة إلين موير
ندرة الموارد لدينا هو الوقت. بتصميم وتصميم ، يمكننا تنفيذ الحلول بدلاً من الوقوف على الخطوط الجانبية التي تعاني من الآثار الضارة. نحن نستحق ، ويمكن أن يكون لدينا ، صحة أفضل وبيئة أنظف ، مناخ مستقر ، أنظمة بيئية صحية ، استخدام مستدام للموارد ، وأقل حاجة للسيطرة على الضرر. لدينا الكثير لنكسبه. من خلال العلم والقصص ، أرضنا ، وأنواعنا ، وأنفسنا ، نطالب بالأمل ، والتفاؤل ، والحلول العملية التي يمكن أن نأخذها بشكل فردي وجماعي لنخضِع التكنولوجيا الخضراء ، ونخضِّع اقتصادنا ، ونعزز ديمقراطيتنا ، ونخلق المساواة الاجتماعية. متاح في أمازون
من الناشر:
عمليات الشراء على موقع أمازون تذهب لتحمل تكلفة جلبك InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, و ClimateImpactNews.com دون أي تكلفة ودون المعلنين الذين يتتبعون عادات التصفح الخاصة بك. حتى إذا قمت بالنقر فوق رابط ولكنك لا تشتري هذه المنتجات المحددة ، فإن أي شيء آخر تشتريه في هذه الزيارة نفسها على Amazon يدفع لنا عمولة صغيرة. لا توجد تكلفة إضافية عليك ، لذا يرجى المساهمة في هذا الجهد. بامكانك ايضا استخدام هذا الرابط لاستخدامه في Amazon في أي وقت حتى تتمكن من المساعدة في دعم جهودنا.
