رؤى جديدة حول تغير المناخ وتفاعلات الأنواع

يقدم علماء الحياة بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس تفاصيل جديدة مهمة حول كيفية تأثير تغير المناخ على التفاعلات بين الأنواع في الأبحاث المنشورة على الإنترنت في 21 مايو في مجلة علم البيئة الحيوانية. ويقولون إن هذه المعرفة ضرورية لعمل تنبؤات دقيقة وإبلاغ صانعي السياسات بكيفية احتمال تأثر الأنواع بارتفاع درجات الحرارة.


قال كبير مؤلفي البحث ، فان سافاج ، 'هناك اعتراف متزايد بين علماء الأحياء بأن تغير المناخ يؤثر على كيفية تفاعل الأنواع مع بعضها البعض ، وأن هذا سيكون له عواقب مهمة جدًا على استقرار وعمل النظم البيئية'. أستاذ مساعد في علم البيئة وعلم الأحياء التطوري والرياضيات الحيوية في جامعة كاليفورنيا. ومع ذلك ، لا يزال هناك فهم محدود للغاية لما ستكون عليه هذه التغييرات بالضبط. ورقتنا تحرز تقدمًا في هذا السؤال المهم للغاية '.

حقوق الصورة: توبي هدسون

حقوق الصورة:توبي هدسون


يتسبب تغير المناخ في حدوث زيادات عالمية في متوسط ​​درجة الحرارة ، فضلاً عن المزيد من التقلبات وزيادة التقلب في درجات الحرارة. قال سافاج إن الأدلة المتزايدة تشير إلى أن هذه التغييرات تغير متى وكيف تتفاعل الأنواع ، وحتى الأنواع القادرة على التفاعل دون أن تنقرض.

بالفعل ، يؤدي الاحترار المناخي إلى تغيير سريع في توقيت ومعدل الإزهار في النباتات ، وكذلك التكاثر والهجرة في الحيوانات - وهي تغييرات من المحتمل أن تعطل التفاعلات بين الأنواع.

قال المؤلف الرئيسي أنتوني ديل: 'قد تؤدي هذه التغييرات إلى تفاعلات جديدة وربما غير مستقرة من خلال التسبب في قيام الأنواع المتكيفة مع الحرارة بالبحث عن مناطق جغرافية وتجربة الفترات الموسمية التي كانت تاريخياً شديدة البرودة بالنسبة لها حتى تبدأ درجات الحرارة في الارتفاع'. باحث ما بعد الدكتوراه سابق في جامعة كاليفورنيا بلوس أنجلوس الآن في جامعة جوتنجن الألمانية.

قال المؤلف المشارك Samraat Pawar ، وهو باحث سابق لما بعد الدكتوراه بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس حاليًا في جامعة شيكاغو ، إن مثل هذه التغييرات يمكن أن تزعزع استقرار النظم البيئية بأكملها ، مثل الغابات المطيرة أو الشعاب المرجانية ، وأشار إلى أنه على الرغم من أن علماء الأحياء أصبحوا يدركون بشكل متزايد أن التغييرات في تفاعلات الأنواع من المرجح أن أحد أهم التأثيرات البيولوجية لتغير المناخ ، فقد وجدوا صعوبة في الفهم والتنبؤ.




حقق فريق البحث في Savage مؤخرًا تقدمًا كبيرًا على هذا الصعيد من خلال تطوير قاعدة بيانات الكائنات الحية. تم تجميع مجموعة البيانات الضخمة هذه من الأدبيات وتم توحيدها وتنظيمها بحيث يمكن دمج البيانات ومقارنتها. استخدمت هذه المجموعة بالفعل التحليل الإحصائي والنماذج الرياضية الآلية لتوفير معلومات حول كيفية استجابة السمات البيولوجية المختلفة للكائنات للتغيرات في درجة الحرارة والعوامل البيئية الأخرى.

على وجه الخصوص ، نظر سافاج وفريقه في تأثير التغيرات في درجات الحرارة على معدل استخدام الكائن الحي للطاقة ، والمعروف باسم معدل الأيض. تتحكم هذه العملية الأساسية في العديد من جوانب حياة الكائن الحي ، بما في ذلك مقدار الطعام الذي سيأكله ، ومدى سرعته في الحركة ، ومقدار نومه ومدى سرعة دقات قلبه. يقوم الفريق بعمل تنبؤات حول كيفية تأثر نشاط الكائن الحي - وبالتالي البيئة الأوسع - بدرجات الحرارة.

في البحث الحالي ، درس سافاج وزملاؤه كيف يمكن للاستجابات الفسيولوجية المختلفة للكائنات الحية لارتفاع درجات الحرارة أن تؤثر على ما يعرف بالتفاعلات بين المستهلك والموارد. هذه تفاعلات بين كائنين تؤدي إلى حدث 'تغذية' - مثال رئيسي على كونه مفترسًا (مستهلكًا) وفريسته (مورده). بشكل عام ، تشكل مجموعة التفاعلات بين المستهلك والموارد السلسلة الغذائية أو الشبكة الغذائية التي تقود التنوع والديناميكيات والاستقرار لمجتمعات وأنظمة إيكولوجية معينة.

يفسر نموذجهم حقيقة أن التغيير في درجة الحرارة من المحتمل أن يؤدي إلى تحسين قدرة بعض الحيوانات المفترسة على التقاط الفريسة ، بينما تصبح بعض الحيوانات المفترسة أكثر كفاءة في تفادي الأسر ، مما يؤدي إلى اختلالات في السلسلة الغذائية وتداعيات محتملة على النظم البيئية.


السمة البيولوجية الرئيسية التي تدفع الاستجابات المختلفة لتغير درجة الحرارة بين المستهلكين والموارد هي سرعة الجسم - السرعة التي يتحرك بها الحيوان. فالحيوانات ذوات الدم البارد ، على سبيل المثال ، تميل إلى التحرك بشكل أسرع مع ارتفاع درجة حرارة أجسامها. يتوقع علماء الأحياء أن أحد التأثيرات الأساسية للاحترار العالمي هو زيادة مقدار الوقت والسرعة التي تتحرك بها الكائنات الحية حول المناظر الطبيعية وبالتالي تتلاقى وتتفاعل مع بعضها البعض.

على وجه التحديد ، كما يقول الباحثون ، سيتم تحديد تأثيرات الاحترار المناخي من خلال الطرق التي تبحث بها الحيوانات المفترسة عن فرائسها - من خلال التحرك في جميع أنحاء الأرض بحثًا عن فريسة متحركة (التقاط نشط) ، من خلال البقاء ثابتة وانتظار الفريسة المتحركة (الجلوس - وانتظر) أو بالتحرك بحثًا عن فريسة غير متحركة (رعي) - وكذلك معرفة ما إذا كانت أنواع المفترس المتفاعلة من ذوات الدم البارد ، سواء من ذوات الدم الحار أو أحدهما.

بسبب تأثير درجة الحرارة على سرعة الجسم ، يتوقع علماء الأحياء أن معدلات المواجهة بين الحيوانات المفترسة والفريسة ستزداد مع ارتفاع درجات الحرارة إذا كانت استراتيجية البحث عن الطعام هي الصيد النشط (يتحرك كل من المفترس والفريسة عبر المناظر الطبيعية) ، كما هو الحال مع النسر الذي يصطاد سمكة . ومع ذلك ، إذا استجاب كلا النوعين لدرجة الحرارة بطرق متطابقة ، فقد لا تؤدي هذه التغييرات إلى تحولات كبيرة في تفاعلاتهما.

مع إستراتيجية الجلوس والانتظار ، التي غالبًا ما تستخدمها الثعابين والسحالي ، ستظهر تأثيرات تغير درجة الحرارة بشكل أساسي من خلال أنواع الفريسة المتحركة ، مما قد يؤدي إلى خلق عدم تناسق قوي جدًا بين المفترس والفريسة. في هذه الحالة ، قد يؤدي عدم التناسق إلى تغيير طبيعة التفاعل بشكل عميق ، بحيث يكون لكلا النوعين وفرة أعلى أو أقل بكثير وقد لا يكون بمقدورهما التعايش في علاقة التغذية دون أن ينقرض أحدهما أو كلاهما.


وبالمثل ، من المرجح أن يكون لارتفاع درجات الحرارة تأثيرات كبيرة على التفاعلات بين الحيوانات ذوات الدم الحار والحيوانات ذوات الدم البارد ، مثل الطيور ذوات الدم الحار التي تتغذى على السحالي ذوات الدم البارد ، أو الثعابين التي تتغذى على السناجب. في هذه الحالات ، ستختلف درجة حرارة الجسم الداخلية للحيوان ذي الدم البارد - السحلية أو الأفعى - عندما يتغير المناخ. ونتيجة لذلك ، فإن فسيولوجيا الكائن الحي ستتغير ، وبالتالي ستؤثر على سرعة جسمه ونشاطه ومعدلات تفاعله. في المقابل ، فإن الحيوانات ذوات الدم الحار ، والتي تكون درجة حرارة أجسامها مستقلة إلى حد كبير عن المناخ الخارجي ، لن تشهد تغيرًا كبيرًا ، مما يؤدي مرة أخرى إلى خلق عدم تناسق بين الأنواع.

باستخدام قاعدة البيانات الحيوية ، أظهر المؤلفون أن عدم التناسق الخاص بالسمات موجود في استجابات الكائنات الحية لتغير درجة الحرارة ومن المحتمل أن يكون عاملاً رئيسياً في تحديد آثار تغير المناخ على تفاعلات الأنواع.

يقول الباحثون ، بطبيعة الحال ، من المستحيل دراسة جميع الأنواع على هذا الكوكب ، ولكن مع نموذجهم الرياضي الجديد ، يمكن عمل تنبؤات حول تأثيرات الاحتباس الحراري على أنواع مختلفة من التفاعلات بين المستهلك والموارد.

وأشار سافاج إلى أن 'التنوع الكبير للأنواع التي تشكل النظم البيئية الطبيعية يعني أنه من غير المجدي من الناحية اللوجستية دراسة كل تفاعل بين الأنواع في المجتمع والتنبؤ بكيفية تأثر هذه التفاعلات بالاحترار المناخي'. 'ومع ذلك ، فإن النماذج التي تفترض أن جميع الأنواع تستجيب لدرجة الحرارة بنفس الطريقة ستفقد التنوع الكبير في النظم البيئية وبالتالي تفوت أهم النتائج التي تنشأ من الاستجابات التفاضلية وغير المتكافئة لدرجة الحرارة بين الأنواع.'

قال ديل: 'في هذه الورقة نصوغ حل وسط بين هذين النقيضين'. 'نسمح للأنواع المختلفة بالحصول على استجابات حرارية مختلفة ونبين أن هذا أمر ضروري للتنبؤ باستجابات الأنواع لتغير المناخ ، مع جعل فئاتنا أوسع بكثير من كل الأنواع على هذا الكوكب. يمكن أن يساعد هذا النموذج الجديد في تشكيل الأساس لإطار عمل أكثر تنبؤًا لفهم آثار تغير المناخ على المجتمعات والنظم البيئية. '

عبرجامعة كاليفورنيا