Forskere giver vigtige nye detaljer om, hvordan klimaændringer vil påvirke samspillet mellem arter, når temperaturerne fortsætter med at stige.
UCLA-livsforskere giver vigtige nye detaljer om, hvordan klimaændringer vil påvirke interaktioner mellem arter i forskning, der offentliggøres online 21. maj i Journal of Animal Ecology. Denne viden, siger de, er kritisk for at komme med nøjagtige forudsigelser og informere beslutningstagere om, hvordan arter sandsynligvis vil blive påvirket af stigende temperaturer.
”Der er en voksende erkendelse blandt biologer om, at klimaændringer påvirker, hvordan arter interagerer med hinanden, og at dette vil have meget vigtige konsekvenser for økosystemers stabilitet og funktion,” sagde den senior forfatter af forskningen, Van Savage, adjunkt i økologi og evolutionær biologi og biomatematik ved UCLA. ”Der er dog stadig en meget begrænset forståelse af nøjagtigt, hvad disse ændringer vil være. Vores papir gør fremskridt med dette meget vigtige spørgsmål. ”
Billedkredit: Toby Hudson
Klimaændringer forårsager globale stigninger i gennemsnitstemperatur samt flere udsving og større variation i temperatur. Voksende bevis tyder på, at disse ændringer ændrer hvornår og hvordan arter interagerer, og endda hvilke arter, der er i stand til at interagere uden at blive udryddet, sagde Savage.
Klimatiske opvarmning ændrer allerede tidspunkter for timing og hastighed for blomstring i planter såvel som avl og vandring hos dyr - ændringer, der sandsynligvis forstyrrer samspillet mellem arter.
"Disse ændringer kan medføre nye og potentielt ustabile artsinteraktioner ved at få varme-tilpassede arter til at søge geografiske regioner og opleve sæsonperioder, der historisk har været for kolde til dem, indtil temperaturerne begynder at stige," sagde hovedforfatter Anthony Dell, en tidligere UCLA-postdoktor forsker nu ved Tysklands universitet i Gottingen.
Sådanne ændringer kunne destabilisere hele økosystemer, såsom regnskove eller korallrev, sagde medforfatter Samraat Pawar, en tidligere UCLA-postdoktor i øjeblikket ved University of Chicago, der bemærkede, at selvom biologer bliver mere og mere opmærksomme på, at ændringer i artsinteraktion sandsynligvis vil være en af de vigtigste biologiske virkninger af klimaændringer, de har fundet det udfordrende at forstå og forudsige.
Savages forskerteam har for nylig gjort betydelige fremskridt på dette område ved at udvikle en biotraitsdatabase. Dette massive datasæt er udarbejdet fra litteraturen og er standardiseret og organiseret, så data kan kombineres og sammenlignes. Denne gruppe har allerede brugt statistisk analyse og mekanistiske matematiske modeller til at give information om, hvordan forskellige biologiske egenskaber hos organismer reagerer på ændringer i temperatur og andre miljøfaktorer.
Navnlig har Savage og hans team set på de påvirkninger, temperaturændringerne kan have på den hastighed, som en organisme bruger energi, kendt som metabolisk hastighed. Denne grundlæggende proces styrer mange aspekter af en organisms liv, herunder hvor meget mad den vil spise, hvor hurtigt den kan bevæge sig, hvor meget den sover, og hvor hurtigt hjertet slår. Holdet foretager forudsigelser om, hvordan en organisms aktivitet - og dermed den bredere økologi - påvirkes af temperaturen.
I den aktuelle forskning undersøgte Savage og hans kolleger, hvordan organismenes forskellige fysiologiske reaktioner på stigende temperaturer kunne have indflydelse på det, der er kendt som forbruger-ressourceinteraktion. Dette er interaktioner mellem to organismer, der fører til en "fodring" begivenhed - et fremragende eksempel er et rovdyr (forbruger) og dets bytte (ressource). Samlet set udgør en samling af forbrugerressourcer-interaktioner fødevarekæden eller fødevarevejen, der driver mangfoldigheden, dynamikken og stabiliteten i bestemte samfund og økosystemer.
Deres model tegner sig for det faktum, at en ændring i temperaturen sandsynligvis vil resultere i, at nogle rovdyr bliver bedre til at fange byttedyr, mens nogle byttedyr bliver mere effektive til at undgå fangst, hvilket fører til ubalance i fødekæden og potentielle følger for økosystemer.
Et vigtigt biologisk træk, der driver forskellige reaktioner på temperaturændring hos forbrugere og ressourcer, er kropshastighed - hastigheden, som et dyr bevæger sig på. Koldblodede dyr har for eksempel en tendens til at bevæge sig hurtigere, når deres kropstemperatur stiger. Biologerne forudsiger, at en af de primære virkninger af den globale opvarmning vil øge mængden af tid og hastighed, hvormed organismer bevæger sig rundt i et landskab og således møder og interagerer med hinanden.
Specifikt, siger forskerne, vil virkningerne af den klimatiske opvarmning bestemmes af måderne, hvorpå rovdyr søger deres bytte - ved at bevæge sig rundt i landskabet på jagt efter mobilt bytte (aktiv fangst), ved at forblive stationært og vente på flytte bytte (sidde -og ventetid) eller ved at bevæge sig rundt på jagt efter immobile bytte (græsning) - såvel som om interagerende rovdyr-byttearter er begge koldblodige, både varmblodige eller en af hver.
På grund af temperaturens indflydelse på kropshastigheden forudsiger biologer, at mødehastighederne mellem rovdyr og byttedyr vil stige med stigende temperaturer, hvis foderstrategien er aktivfangst (både rovdyr og byttedyr, der bevæger sig gennem landskabet), som med en ørn, der jager en fisk . Hvis begge arter imidlertid reagerer på temperaturen på identiske måder, kan disse ændringer muligvis ikke føre til betydelige forskydninger i deres interaktion.
Med en sid-og-Vent-strategi, der ofte bruges af slanger og firben, ville virkningerne af temperaturændring primært opstå via de bevægelige byttearter, hvilket potentielt skaber en meget stærk asymmetri mellem rovdyr og byttedyr. I dette tilfælde kan asymmetrien dybt ændre interaktionens art, således at de to arter har meget højere eller lavere forekomster og muligvis ikke længere er i stand til at eksistere i hinanden i fodringsforholdet, uden at en eller begge er udryddet.
Tilsvarende vil stigende temperaturer sandsynligvis have betydelig indflydelse på samspillet mellem varmblodige og koldblodige dyr, såsom varmblodede fugle, der lever af koldblodede firben eller slanger, der lever af egern. I disse tilfælde varierer den indre kropstemperatur for det koldblodige dyr - firben eller slangen - når klimaændringerne ændres. Som et resultat vil organismens fysiologi ændre sig og på sin side påvirke dens kropshastighed, aktivitet og reaktionshastigheder. I modsætning hertil vil varmblodede dyr, hvis kropstemperatur stort set er uafhængigt af det ydre klima, ikke opleve store ændringer, hvilket igen skaber en asymmetri mellem arter.
Ved hjælp af biotraitsdatabasen viser forfatterne, at egenskabspecifikke asymmetrier findes i organismenes svar på temperaturændringer og sandsynligvis vil være en vigtig faktor i bestemmelsen af virkningerne af klimaændringer på artsinteraktioner.
Naturligvis, siger forskerne, er det umuligt at studere alle arter på planeten, men med deres nye matematiske model kan der fremmes forudsigelser om effekter af opvarmning på forskellige typer af forbrugernes ressourceinteraktion.
”Den store mangfoldighed af arter, der udgør naturlige økosystemer, betyder, at det er logistisk umuligt at undersøge enhver artsinteraktion i et samfund og komme med forudsigelser om, hvordan disse interaktioner vil blive påvirket af klimauppvarmning,” bemærkede Savage. ”Modeller, der antager, at alle arter reagerer på temperaturen på samme måde, vil begge savne den store mangfoldighed i økologiske systemer og derfor gå glip af de vigtigste konsekvenser, der opstår som følge af forskelle og asymmetriske reaktioner på temperaturen blandt arter.”
"I dette papir skaber vi en mellemgrund mellem disse to ekstremer," sagde Dell. ”Vi tillader, at forskellige arter har forskellige termiske reaktioner og viser, at dette er vigtigt for at forudsige artsrespons på klimaændringer, samtidig med at vores kategorier er meget bredere end alle arter på planeten. Denne nye model kan hjælpe med at danne grundlaget for en mere forudsigelig ramme for forståelse af virkningen af klimaændringer på samfund og økosystemer. ”
via UCLA