Воздействие изменения климата на наземных животных - Effects of climate change on terrestrial animals

Изменение климата оказывает значительное прямое влияние на наземные животные, являясь основной движущей силой процессов видообразования и исчезновения.[1] Самый известный пример этого - Обрушение тропических лесов каменноугольного периода, который произошел 350 миллионов лет назад. Это событие привело к гибели популяции амфибий и стимулировало эволюцию рептилий.[1] В целом изменение климата по-разному влияет на животных и птиц. Птицы откладывают яйца раньше обычного в году, растения раньше цветут, а млекопитающие раньше выходят из состояния гибернации.[2]

Изменение климата - это естественное событие, происходившее на протяжении всей истории. Однако с недавним увеличением выбросов CO2 в атмосфере Земли, резкое изменение климата произошло. Было высказано предположение, что антропогенный парниковый газ воздействие оказало значительное влияние на глобальный климат примерно с 8000 г. до настоящего (Ван Хоф 2006).

У животных особая реакция на изменение климата. Разновидность реагировать на климатические изменения миграцией, адаптацией или, если ничего из этого не происходит, смертью. Эти миграции могут иногда следовать предпочтительной температуре животного, высоте над уровнем моря, почве и т. Д., Поскольку указанная местность перемещается из-за изменения климата. Адаптация может быть генетической или фенологический, а смерть может наступить только у местного населения (искоренение ) или как целый вид, иначе известный как вымирание.

Прогнозируется, что изменения климата повлияют на отдельные организмы, популяции, распределение видов и состав экосистем и функционируют как напрямую (например, повышение температуры и изменение количества осадков), так и косвенно (через изменение климата, интенсивность и частоту возмущений, таких как пожары и сильные штормы) (IPCC 2002).

У каждого организма есть свой набор предпочтений или требований, ниша, и биоразнообразие был привязан к разнообразию ниш животных.[3] Они могут включать или зависеть от температуры, засушливости, доступности ресурсов, требований к среде обитания, врагов, характеристик почвы, конкурентов и опылителей. Поскольку факторы, составляющие нишу, могут быть настолько сложными и взаимосвязанными, ниши многих животных неизбежно пострадают от изменения климата (Parmesan Yohe 2003).

Одно исследование проведено Камилла Пармезан и Гэри Йохе из Техасского университета в Остине показывает глобальный отпечаток изменения климата на природных системах. Результаты их глобального анализа 334 видов были зарегистрированы, чтобы продемонстрировать корреляцию закономерностей, согласующихся с глобальным изменением климата 20 века. Используя IPCC (межправительственная комиссия по изменению климата ) «уровни достоверности», это исследование с очень высокой степенью достоверности (> 95%) доказало значительные неслучайные поведенческие изменения из-за глобального изменения климата. Более того, точность изменения видов в 74–91% показывает предсказанное изменение видов в ответ на изменение климата.

Воздействие теплицы на животных

Фрагментация среды обитания

Вовремя Обрушение тропических лесов каменноугольного периода, обширные и пышные тропические леса Еврамерики были уничтожены, раздробившись на небольшие «острова» с гораздо менее разнообразным ландшафтом. Это событие привело к истреблению популяции амфибий и стимулированию эволюции рептилий.[1]

Повышенная температура

«Средние изменения температуры сами по себе не дают простых прогнозов относительно экологических последствий. Средние температуры изменились больше в высоких широтах, чем в тропиках, но тропические виды, вероятно, более чувствительны к изменениям температуры, чем умеренные» (IPCC 2008).Q10 - скорость изменения биологической или химической системы в результате повышения температуры на 10 ° C.

Суровая погода

С повышением глобальной температуры земные организмы столкнутся с большей опасностью в виде все более частых и более суровых метеорологических условий, таких как засухи, снежные бури, Тепловые волны, ураганы, и таяние ледники и морской лед.[4]

Эти более суровые погодные условия вызовут множество проблем у наземных животных, поскольку их обычная среда обитания будет значительно нарушена, что приведет к их вымиранию, миграции в другие места или поиску способов приспособиться к новым условиям. Эти экологические реакции различаются в зависимости от ситуации. Это было показано даже в исследовании 2018 года, проведенном в Университете Квинсленда, где было проведено более 350 наблюдательных исследований популяций наземных животных (в течение более года), и результаты показали положительную корреляцию между усилением суровых погодных условий в экосистемах и сокращением численности населения или вымирания.[5]

фенология

Фенология это изучение жизненных циклов животных или растений в связи с сезонными или другими переменными климатическими изменениями. Эти реакции животных из-за изменения климата могут быть или не быть генетическими.[6]

Исследователи изучают способы разведения домашнего скота, такого как цыплята, индейки и свиньи, чтобы лучше выдерживать жару.[7]

Косвенные эффекты

Воздействие на растительность и сельское хозяйство

Повышение глобальной температуры было разрушительным для полярных и экваториальных регионов, а изменение температуры в этих и без того экстремальных регионах нарушило их хрупкое равновесие. В регионах к югу от Сахары пустыни испытывают сильные засухи, которые сказываются как на водных, так и на сельскохозяйственных ресурсах, поскольку сильно страдает растениеводство.[8]

Засуха, наводнение или изменение количества осадков и тепла - все это влияет на качество и количество растительности в регионе, а также на плодородие почвы и разнообразие растений. Регион с растительностью или культурами, которые имеют минимальную толерантность и устойчивость к изменениям, находится под угрозой из-за неопределенности будущих последствий климатических изменений для сельскохозяйственных культур и съедобной растительности.[9]

Этот прямой эффект изменения климата имеет косвенное влияние на здоровье наземных животных, поскольку изменения в их диетической доступности затронут не только травоядных, но и всех других наземных существ в их пищевых сетях. Некоторые из негативных воздействий включают:[10][11][12][13]

  • Вымирание или сокращение популяций
  • Повышенная конкуренция за оставшиеся ресурсы
  • повышенная сложность поиска пищи: например, усиление снегопадов в северных широтах может затруднить лосям поиск пищи
  • Миграция
  • Изменения фенологии
  • Эволюционное предпочтение: виды с меньшими диетическими ограничениями будут процветать в определенных регионах
  • Снижение животноводства

Влияние на здоровье наземных животных и домашнего скота

Люди могут подвергнуться значительному воздействию, поскольку наземный скот не будет защищен от разрушительных воздействий климатических изменений. Заболевания и смерть, связанные с температурой, можно отнести к глобальному потеплению, с теплый животные едят меньше корма и затрачивают больше энергии на поддержание условий для нормального функционирования. Этот тепловой стресс у наземных млекопитающих может ослабить их иммунная система делая их уязвимыми для множества сопутствующих болезней и болезней.[14]

Влияние на распространение болезни

Изменения климата и глобальное потепление оказывают значительное влияние на биологию и распространение трансмиссивные болезни, паразиты и связанные с ними болезни. Региональные изменения, возникающие в результате изменения погодных условий и характера в умеренном климате, будут стимулировать размножение определенных видов насекомых, которые являются переносчиками болезней. Следовательно, тропические болезни общие для определенных мест и затрагивающие только определенные наземные виды, вероятно, могут мигрировать и стать эндемичный во многих других экосистемах.[15]

Миграция

Сдвиги диапазона

Сдвиг диапазона - естественная реакция на изменение климата. Виды с достаточным уровнем мобильности могут быстро реагировать на изменения окружающей среды, при этом виды, способные совершать длительные миграционные перемещения, скорее всего, сначала сместят ареалы (Lundy et al., 2010). Миграция не ограничивается популяциями животных - растения могут мигрировать через пассивное рассредоточение семян, создание новых людей там, где позволяют условия.

«Ряд растений и животных перемещается в ответ на недавние изменения климата» (Loarie 2009). С повышением температуры экосистемы подвергаются особой опасности, когда их ниша по существу некуда больше двигаться. Это препятствие особенно распространено, например, в горных хребтах. Скорость изменения климата определяется соотношением временных и пространственных градиентов средней годовой приповерхностной температуры.

"Горный биомы требуются самые низкие скорости, чтобы идти в ногу с изменением климата. Напротив, более плоские биомы, такие как затопленные луга, мангровые заросли и пустыни, требуют гораздо большей скорости. В целом, существует сильная корреляция между топографическим уклоном и скоростью от изменения температуры »(Loarie 2009).

Ожидается, что температура повысится более чем в среднем в более высоких широтах и ​​на возвышенностях. Животные, живущие на более низких высотах, могут мигрировать на более высокие высоты в ответ на изменение климата по мере повышения температуры, тогда как животные, живущие на более высоких высотах, в конечном итоге «выбегут из гор». «Результаты подтвердили, что охраняемые крупномасштабные градиенты высот сохраняют разнообразие, позволяя видам мигрировать в ответ на изменение климата и растительности. Давно признанная важность защиты ландшафтов как никогда высока» (Moritz, 2008).

За последние 40 лет виды расширяли свои ареалы к полюсам, а популяции мигрировали, развивались или размножались весной раньше, чем раньше (Huntley 2007).

Точно так же расселение и миграция имеют решающее значение для сохранения биоразнообразия, поскольку быстро растущие экваториальные температуры толкают все большее количество видов в направлении полюсов.[16]

Приспособление

В отчете МГЭИК за 2007 г. говорится, что «адаптация будет необходима для устранения воздействий, вызванных потеплением, которое уже неизбежно из-за прошлых выбросов». (IPCC 2007)

Перед лицом надвигающихся климатических изменений люди осознают, что изменения окружающей среды действуют как стрессоры для наземного населения. Когда изменения климата начинают превышать оптимальные условия для популяции, затронутым видам необходимо будет реагировать и адаптироваться к новым условиям, чтобы оставаться конкурентоспособными и процветающими.[17]

Изменения фенологии

Как упоминалось ранее, фенология - это изменение поведения животного из-за климатических условий. Это может быть или не быть генетическим. Генетические изменения в популяциях животных произошли в результате адаптации к времени сезонных явлений или продолжительности сезона. Например, канадские красные белки размножаются раньше весной, тем самым извлекая выгоду из более раннего производства еловых шишек (Huntley 2007).

Из-за растущего числа свидетельств того, что люди оказали значительное влияние на глобальный климат в предыдущие столетия, многие ученые задаются вопросом, как виды - и экосистемы, в которых они живут - адаптируются к этим изменениям, и могут ли они вообще адаптироваться.

Обычно первая и наиболее легко обнаруживаемая реакция - это изменение фенотипа вида или его физических характеристик. Но среди ученых ведутся споры о том, отражают ли эти изменения адаптивную генетическую эволюцию или просто фенотипическая пластичность.

Недавно опубликованное исследование Franks et al. стремились продемонстрировать, что изменение годового периода цветения Бассика рапа Растение в ответ на многолетнюю засуху в южной Калифорнии на самом деле является адаптивной эволюционной реакцией. На основании исследования они пришли к выводу, что после засухи генотипы оказались лучше приспособленными к более коротким вегетационным периодам, чем генотипы до засухи, и что это было результатом адаптивной эволюции.

Хантли противостоит выводам Franks et al. (Huntley 2007) с исследованием Wu et al. (Wu L 1975), которые предоставили доказательства того, что не только разные виды, но и разные популяции одного и того же вида демонстрируют заметно разные возможности для отбора генотипов, устойчивых к тяжелым металлам. Это привело Брэдшоу и Макнейли к выводу, что разные популяции одного и того же вида могут адаптировать свою фенологию для выживания в краткосрочной перспективе и в определенных местах, но генетическая изменчивость всего вида в ответ на быстрое изменение климата невозможна (Bradshaw 1991).

Хантли приходит к выводу, что, хотя у некоторых видов может произойти некоторая эволюция в связи с глобальным изменением климата, этого вряд ли будет достаточно для смягчить последствия указанных изменений, особенно если они происходят так же быстро, как это происходило в прошлом.

Опровергая выводы Franks et al., Хантли заключает: «Хотя демонстрация эволюционной основы фенотипической реакции может быть интересной, ее недостаточно, чтобы опровергнуть выводы Брэдшоу и МакНейли (Bradshaw, 1991). Эволюционная адаптация маловероятна. иметь большое значение в реакции видов на климатические изменения, ожидаемые в этом столетии. Более того, даже его ограниченный потенциал, вероятно, будет значительно сокращен в результате среды обитания и фрагментация населения, а также скорости и масштабов ожидаемых климатических изменений, которые вместе, вероятно, приведут к быстрому генетическому обеднению многих популяций. Более вероятным исходом является то, что, в отличие от пастбищ, образовавшихся на почвах, загрязненных тяжелыми металлами, небольшое количество видов, которые обладают необходимой генетической изменчивостью, станут доминировать во многих растительных сообществах, что может иметь далеко идущие последствия для биоразнообразия, экосистем функция и экосистемные услуги от которого зависит человечество »(Huntley 2007).

Есть много способов, которыми животное может изменить свое поведение, включая время размножения, спаривания и миграции.

Эволюционный

Адаптивные сдвиги в сроках сезонных событий должны предшествовать адаптивным сдвигам тепловых оптимумов или повышенной устойчивости к жаре в течение эволюционного времени, и это новая закономерность (Bradshaw 1991).

Была выдвинута гипотеза, что с повышением температуры размер тела будет уменьшаться. Меньший размер тела будет более эффективно рассеивать тепло, поэтому в условиях повышенной температуры можно ожидать, что животное будет меньше. Верно и обратное: исследования показали, что при снижении температуры увеличивается размер тела.[18]

Изменение климата связано с изменением размеров растений, а также размеров животных.[19]

Факторы, способствующие адаптации

Короткое время генерации улучшает адаптивность; например, многие микроорганизмы, вызывающие болезни, мелкие насекомые, обычные промысловые виды и однолетние растения считаются более адаптивными.

Широкие районы расселения позволяют животным мигрировать и перемещаться в среду, лучше подходящую для борьбы с изменением климата.

Широкая климатическая толерантность - это способность животного выдерживать широкий спектр условий. Например, кенгуру обладает очень широкой климатической переносимостью.[20]

Дженералисты - это виды, не являющиеся средой обитания, в том смысле, что они не ограничены очень конкретным местом, окружающей средой, источником пищи и т. Д. Американский койот является примером универсального вида.

Оппортунистические виды питаются и приспосабливаются ко многим изменениям.

Факторы, препятствующие адаптации

Длительное время генерации ограничивает скорость, с которой вид может стать более разнообразным.

Плохо расселенные животные не могут мигрировать, чтобы спастись и пережить изменение климата.

Узкая климатическая толерантность животных препятствует их приспособляемости, поскольку их основные потребности в выживании не зависят от местоположения, температуры или ресурсов.

Население, ограниченное одним географическим местоположением, например население, живущее в холодных регионах на вершинах низменных гор, не имеет простого варианта миграции. Эти животные обитают в среде обитания, которая истощится по мере усиления климатических изменений и глобальное потепление становится более действенным.

Вымирание или искоренение

Основная статья: Риск исчезновения в результате глобального потепления

По словам Стюарта Л. Пимма и его соавторов, действия человека привели к появлению видов » вымирание или же искоренение ставки на три порядка выше их естественные фоновые скорости.[21][22] Пимм говорит: «[Ученые] предсказывают, что от 400 до 500 из 8500 видов наземных птиц в мире вымрут к 2100 году при оценке потепления на 2,8 градуса по Цельсию. Еще 2150 видов окажутся под угрозой исчезновения» (Pimm 2009).

В Австралии седой малиновка ограничен тропическими лесами влажного тропического региона и другим населением высокогорья Новой Гвинеи. Хотя в некоторых местах это может быть обычным явлением, ареал этой птицы очень ограничен; он встречается только на северо-востоке Квинсленда и только в высокогорных тропических лесах. Это прогноз его диапазона по мере продолжения изменения климата. Это животное могло считаться находящимся под угрозой исчезновения.

Аналогичное, но более драматическое предсказание сделано для лемуроидный рингтейл опоссум. При достаточно высоком температурном (климатическом) сдвиге это животное вымрет.

Глобальное потепление, вызванное людьми, подтверждено четвертой оценкой МГЭИК как «весьма вероятное». В этом случае переломный момент может быть достигнута для многих видов, что в конечном итоге приведет к исчезновению (Pimm 2009).

Иногда вид может реагировать одним из двух других способов, перемещаясь или адаптируясь, и все же обнаруживать, что его усилия не спасают его от исчезновения. Еще не исчезнувшие, Европейская мухоловка-пеструшка, небольшая насекомоядная птица, которая каждую весну мигрирует в Западную Европу из Африки, сократилась до 10% от своей прежней популяции. Это произошло в то же время, когда основной источник пищи для молодых мухоловок, гусениц, начал достигать пика гораздо раньше. Хотя птицы тоже начали прилетать раньше, они еще не догнали пик гусениц. Этот отдельный вид может вымереть, а может и не исчезнуть, но это демонстрирует, что вид иногда может начать перемещаться или адаптироваться и, тем не менее, обнаруживать, что умирает (Pimm 2009).

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Sahney, S., Benton, M.J. и Falcon-Lang, H.J .; Наклонился на; Фалькон-Ланг (2010). «Коллапс тропических лесов вызвал диверсификацию пенсильванских четвероногих в Европе». Геология. 38 (12): 1079–1082. Bibcode:2010Гео .... 38.1079S. Дои:10.1130 / G31182.1.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  2. ^ «Изменение климата - смертельное воздействие на животных». Softback Travel. 2020-05-13. Получено 2020-07-09.
  3. ^ Сахни С., Бентон М.Дж. и Ферри П.А. (2010). «Связи между глобальным таксономическим разнообразием, экологическим разнообразием и распространением позвоночных на суше». Письма о биологии. 6 (4): 544–547. Дои:10.1098 / рсбл.2009.1024. ЧВК  2936204. PMID  20106856.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  4. ^ «Эффекты глобального потепления». Национальная география. 14 января 2019.
  5. ^ Максвелл, Шон Л .; Батт, Натали; Марон, Мартина; McAlpine, Clive A .; Чепмен, Сара; Ульманн, Айлиш; Сеган, Дэн Б.; Уотсон, Джеймс Э. М. (2019). «Последствия экологической реакции на экстремальные погодные и климатические явления для сохранения». Разнообразие и распределения. 25 (4): 613–625. Дои:10.1111 / ddi.12878. ISSN  1472-4642.
  6. ^ «Фенология видов растений и животных». Европейское агентство по окружающей среде. Получено 21 марта 2019.
  7. ^ Робертсон, Рики. "Изменения урожаев National Geographic". Национальная география. Мэдисон. Получено 3 марта 2016.
  8. ^ Браун, Иоахим фон; Уиллер, Тим (2 августа 2013 г.). «Влияние изменения климата на глобальную продовольственную безопасность». Наука. 341 (6145): 508–513. Дои:10.1126 / science.1239402. ISSN  0036-8075. PMID  23908229.
  9. ^ Дханхер, Ом Паркаш; Фойе, Кристин Х. (май 2018 г.). «Климатустойчивые культуры для повышения глобальной продовольственной безопасности». Растения, клетки и окружающая среда. 41 (5): 877–884. Дои:10.1111 / pce.13207. PMID  29663504.
  10. ^ «Канадская федерация дикой природы: как изменение климата повлияет на Канаду?». cwf-fcf.org. Архивировано из оригинал на 2019-04-20. Получено 2019-04-09.
  11. ^ Левин, Джонатан М .; Лейкер, Джеймс; Адлер, Питер Б. (3 сентября 2009 г.). «Прямые и косвенные последствия изменения климата для сообщества растений прерий». PLOS ONE. 4 (9): e6887. Дои:10.1371 / journal.pone.0006887. ISSN  1932-6203. ЧВК  2731204. PMID  19727390.
  12. ^ «Виды и изменение климата». МСОП. Международный союз охраны природы. 4 ноября 2015.
  13. ^ "Влияние изменения климата на млекопитающих | Ресурсный центр по изменению климата". www.fs.usda.gov.
  14. ^ Ласетера, Никола (3 января 2019 г.). «Влияние изменения климата на здоровье и благополучие животных». Границы животных. 9 (1): 26–31. Дои:10.1093 / af / vfy030. ISSN  2160-6056.
  15. ^ Ласетера, Никола (3 января 2019 г.). «Влияние изменения климата на здоровье и благополучие животных». Границы животных. 9 (1): 26–31. Дои:10.1093 / af / vfy030. ISSN  2160-6056.
  16. ^ Бакли, Лорен Б .; Тьюксбери, Джошуа Дж .; Дойч, Кертис А. (22 августа 2013 г.). «Могут ли наземные эктотермные растения избежать жары изменения климата, переместившись?». Труды Королевского общества B: биологические науки. 280 (1765): 20131149. Дои:10.1098 / rspb.2013.1149. ISSN  0962-8452. ЧВК  3712453. PMID  23825212.
  17. ^ Миллс, Л. Скотт (2016). «Адаптивные реакции животных на изменение климата». Доступ к науке. Дои:10.1036 / 1097-8542.YB160512.
  18. ^ (Смит 1995)
  19. ^ Изменение климата приводит к уменьшению размеров животных и растений 2011, The Daily Star
  20. ^ "Как кенгуру выживают в австралийской глубинке?". www.nationalgeographic.com.au. ПОДБОР ЦИФРОВОГО АГЕНТСТВА. Получено 21 марта 2019.
  21. ^ Pimm, S.L .; Jenkins, C.N .; Abell, R .; Brooks, T. M .; Gittleman, J. L .; Joppa, L.N .; Raven, P.H .; Roberts, C.M .; Секстон, Дж. О .; и другие. (2014). «Биоразнообразие видов и темпы их исчезновения, распространения и защиты». Наука. 344 (6187): 1246752. Дои:10.1126 / science.1246752. PMID  24876501.
  22. ^ Новый отчет предполагает, что Земля находится на грани великого исчезновения (2014-06-01), PBS NewsHour

дальнейшее чтение

внешняя ссылка