氣候變化正在改變動(dòng)物的大腦。一位專(zhuān)家解釋道。

以人為本氣候變化越來(lái)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?cè)S多動(dòng)物物種的環(huán)境。動(dòng)物如何適應(yīng)這些新的、通常是極端的條件？

動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)在促進(jìn)和限制它們對(duì)氣候變化的反應(yīng)方面發(fā)揮著核心作用。我的兩個(gè)主要研究興趣是生物學(xué)家和神經(jīng)科學(xué)家涉及了解如何動(dòng)物容納極端溫度并確定塑造結(jié)構(gòu)與功能動(dòng)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(dòng)物如何應(yīng)對(duì)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(cè)、心理處理和行為指導(dǎo)——都至關(guān)重要。它們?cè)试S動(dòng)物以使其生存和繁殖的方式在環(huán)境中導(dǎo)航。氣候變化可能會(huì)影響這些功能，而且往往會(huì)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(yáng)光產(chǎn)生能量的植物到消耗植物和其他動(dòng)物的動(dòng)物——隨后改變了動(dòng)物所經(jīng)歷的感官世界。氣候變化很可能會(huì)挑戰(zhàn)他們所有的感官，從視覺(jué)和味覺(jué)到嗅覺(jué)和觸覺(jué)。

哺乳動(dòng)物等動(dòng)物對(duì)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(duì)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(dòng)物尋找合適的棲息地并且可能在動(dòng)物如何應(yīng)對(duì)溫度變化方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

氣候變化破壞了動(dòng)物賴(lài)以解決選擇棲息地、尋找食物和選擇配偶等問(wèn)題所依賴(lài)的環(huán)境線(xiàn)索。

一些動(dòng)物，例如蚊科傳輸寄生蟲(chóng)和病原體，依靠溫度梯度來(lái)定位自己對(duì)環(huán)境。溫度變化正在改變蚊子尋找宿主的地點(diǎn)和時(shí)間，導(dǎo)致疾病傳播的變化。

氣候變化如何影響動(dòng)物使用的化學(xué)信號(hào)相互溝通或傷害競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手可能特別復(fù)雜，因?yàn)榛衔飳?duì)溫度高度敏感。

以前可靠的信息來(lái)源，如日光的季節(jié)性變化，隨著它們變得不耦合，可能會(huì)失去其效用。這可能會(huì)導(dǎo)致晝長(zhǎng)和植物開(kāi)花結(jié)果和中斷動(dòng)物行為就像休眠和遷移一樣，當(dāng)白天長(zhǎng)度不再預(yù)測(cè)資源可用性時(shí)。

改變大腦和認(rèn)知

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

研究人員已經(jīng)記錄了極端溫度如何改變單個(gè)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(gè)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(xué)變化，如海洋酸化，會(huì)影響動(dòng)物的一般認(rèn)知能力和感官能力，例如氣味跟蹤。珊瑚魚(yú)和鯊魚(yú).

行為中斷

動(dòng)物可以通過(guò)改變位置來(lái)應(yīng)對(duì)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(dòng)也可以轉(zhuǎn)移到一天中的不同時(shí)段或新賽季.這些行為反應(yīng)可能對(duì)動(dòng)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(yú)類(lèi)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(qiáng)度和顏色范圍比他們的視覺(jué)系統(tǒng)習(xí)慣的要多。

此外，由于并非所有物種都會(huì)以相同的方式改變其行為，因此確實(shí)會(huì)遷移到新的棲息地、一天中的時(shí)間或季節(jié)的物種會(huì)面對(duì)新的挑戰(zhàn)，包括食用植物和獵物、競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手和捕食者以及病原體。

氣候變化導(dǎo)致的行為轉(zhuǎn)變將重構(gòu)全球生態(tài)系統(tǒng)，帶來(lái)復(fù)雜和不可預(yù)測(cè)的結(jié)果。

可塑性和進(jìn)化

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

但是比較物種的研究有看得很強(qiáng)環(huán)境影響關(guān)于大腦進(jìn)化。動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)的進(jìn)化與每個(gè)物種活動(dòng)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(guò)迫使神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)化來(lái)塑造神經(jīng)系統(tǒng)。

當(dāng)遺傳學(xué)對(duì)大腦發(fā)育有強(qiáng)烈影響時(shí)，適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的神經(jīng)系統(tǒng)可能會(huì)隨著氣候變化而失去適應(yīng)性?xún)?yōu)勢(shì)。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(xiàn)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(rèn)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(duì)環(huán)境條件有反應(yīng)。更好地了解動(dòng)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(yù)測(cè)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(xué)和生物學(xué)教授，德雷塞爾大學(xué)

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