Wpływ zmian klimatycznych na dobór naturalny i ewolucję

W naszych ekosystemach wszystkie żywe istoty podlegają procesowi zwanemu naturalna selekcja. Proces ten decyduje, które geny są najbardziej korzystne dla przetrwania żywych istot i powodują poprawę ich adaptacji. Jest to jeden z głównych mechanizmów ewolucji, zaproponowany przez Karola Darwina w XIX wieku, który opisał, jak organizmy, których cechy dawały im większe szanse na przeżycie, miały tendencję do większej reprodukcji, a zatem utrwalały wspomniane korzystne cechy.

Jednakże zmiany klimatyczne i ich coraz bardziej niszczycielskie skutki na całym świecie wprowadzają nowe zmienne, które wpływają na ten proces ewolucyjny. Zmieniające się warunki środowiskowe, takie jak temperatura i rozkład opadów, wpływają zarówno na zdolność gatunków do przetrwania, jak i reprodukcji. W konsekwencji obserwujemy zjawisko, w którym Zmiana klimatu może również wpływać na dobór naturalny, zmieniając trajektorie ewolucyjne organizmów w procesie obejmującym nie tylko genetykę, ale także interakcję ze środowiskiem.

Co to jest dobór naturalny?

Aby w pełni zrozumieć, jak zmiany klimatyczne mogą wpływać na proces doboru naturalnego, należy pamiętać, czym jest dobór naturalny. Dobór naturalny to proces, w wyniku którego gatunek przystosowuje się do środowiska na przestrzeni pokoleń. Proces ten prowadzi do zmiany ewolucyjnej, gdy osobniki o korzystniejszych cechach (czy to pod względem przetrwania, czy reprodukcji) odnoszą większe sukcesy niż inne i dlatego przekazują te cechy swojemu potomstwu. W ten sposób geny umożliwiające lepszą adaptację przeżywają i rozprzestrzeniają się w populacji.

Koncepcja doboru naturalnego opiera się na założeniu, że istnieje zmienność genetyka między gatunkami. Ta różnorodność pozwala niektórym osobom prosperować lepiej niż innym w określonych okolicznościach. Zjawisko to zostało wykazane w różnych badaniach genetycznych na przestrzeni czasu, na paradygmatycznych przykładach, takich jak ćmy Biston betularia, które po rewolucji przemysłowej ewoluowały w kierunku ciemniejszego ubarwienia, aby lepiej kamuflować się na drzewach pokrytych sadzą.

Ten proces zmian i adaptacji nie jest ani automatyczny, ani szybki, ale w ostatnich latach zaobserwowaliśmy, że wraz ze zmianą klimatu wynikającą z działalności człowieka zmieniają się również czasy i rytmy adaptacji.

Dobór naturalny i zmiany klimatyczne

Badanie opublikowane w czasopiśmie Nauka twierdzi, że globalne zmiany w tym procesie doboru naturalnego są w większym stopniu kierowane przez opad deszczu niż z powodu temperatur. Badanie pokazuje, że zmieniając globalny reżim opadów, zmiana klimatu może wpływać na proces ewolucyjny gatunków.

Chociaż ekologiczne skutki zmian klimatycznych są coraz bardziej dokumentowane, wpływ na proces ewolucyjny kierujący adaptacją jest nadal w dużej mierze nieznany. Analizując obszerną bazę danych obejmującą kilka badań różnych populacji zwierząt, roślin i innych organizmów, naukowcy zbadali, w jaki sposób zmiany klimatyczne wpływają na dobór naturalny.

Adam Siepielski, badacz z Uniwersytetu w Arkansas, zwraca uwagę, że jednym z już zidentyfikowanych aspektów jest zmiana wzorców susz i opadów. Zmieniając poziom opadów, obszary suche mogą doświadczyć bardziej dotkliwych susz, podczas gdy obszary wilgotne, na których już występują obfite opady, mogą stać się jeszcze bardziej ekstremalne. Zmiany te z kolei wpłyną na interakcje troficzne i dostępność zasobów.

Na przykład zmiana w strukturze opadów może mieć wpływ na źródło pożywienia różnych organizmów, zmuszając niektóre gatunki do szybkiej adaptacji lub grozi im wyginięcie. Te zmiany we wzorcach pogodowych ujawniają, że nowa rzeczywistość klimatyczna planety kształtuje dobór naturalny.

Zmniejszone opady deszczu i zwiększone susze

Reżim opadów jest jedną z najważniejszych zmiennych, które mogą wpływać na dobór naturalny. The spadek opadów coraz częstsze są także zwiększone susze, zwłaszcza na obszarach tradycyjnie suchych lub półsuchych. W miarę jak susze stają się coraz częstsze i częstsze, w niektórych regionach następuje przejście w klimat bardziej suchy, a nawet pustynny.

Wpływ na gatunek jest znaczny, gdyż spadek dostępności wody wpływa bezpośrednio na gatunek podstawa łańcucha pokarmowegojak rośliny i owady. To z kolei wpływa na zwierzęta roślinożerne i zależne od nich drapieżniki. Na przykład na niektórych obszarach gatunki, których pożywieniem jest specyficzna roślinność, mogą napotkać trudności, gdy w wyniku niedoboru wody zmniejszy się pokrywa roślinna.

I odwrotnie, w niektórych regionach może nastąpić wzrost opadów, co wpływa również na organizmy nieprzystosowane do bardziej wilgotnego środowiska. W obu przypadkach klimat pełni rolę czynnika zewnętrznego, który narzuca nowe warunki, którym muszą stawić czoła żyjące istoty. Charakter doboru naturalnego oznacza, że ​​gatunki zdolne do przystosowania się do nowych warunków nie tylko przetrwają, ale także będą się rozwijać, podczas gdy inne staną w obliczu spadku populacji, a nawet wyginięcia.

Zmiany w ekosystemach

Ekosystemy świata przechodzą znaczące przemiany w wyniku zmian klimatycznych. To, jak szybko nastąpią te zmiany, zadecyduje o tym, czy dotknięte gatunki będą miały wystarczająco dużo czasu na adaptację, czy też zostaną pozostawione w tyle. W wielu systemach a zmiana rozkładu opadów bezpośrednio wpływa na dynamikę przeżycia organizmów. Na przykład gatunki roślinożerne zależą od dostępności określonych roślin, a zakłócenia w cyklach opadów mogą oznaczać znaczną utratę źródła pożywienia.

Co więcej, wraz ze zmianą ekosystemów zmieniają się także interakcje troficzne. Może to również dotyczyć drapieżników żywiących się gatunkami roślinożernymi, wywołując szereg kaskadowych skutków w obrębie społeczności. Naukowcy obserwują, że zasięg niektórych gatunków może się zmniejszyć, gdy inne nowe gatunki skolonizują ich terytorium, tworząc nową dynamikę konkurencji.

Zrozumienie związku między zmianą klimatu a ewolucją gatunków jest niezwykle istotne, aby móc przewidzieć zmiany, jakie mogą wystąpić w ekosystemach. Niedawne badania, takie jak praca z rybami w siedliskach wodnych, wykazały, że organizmy w tych środowiskach są szczególnie narażone na zmiany klimatyczne, ponieważ ich działanie zależy bezpośrednio od temperatury i jakości wody.

Szybkie adaptacje i przyspieszona selekcja naturalna

Zmiana klimatu oznacza nie tylko powolne i stopniowe zmiany, z którymi gatunki mogą sobie stopniowo radzić, ale w niektórych przypadkach tempo globalnego ocieplenia wymaga szybkie adaptacje. Badanie przeprowadzone na Uniwersytecie Dartmouth (USA) pokazuje, że niektóre gatunki gadów tropikalnych, takie jak jaszczurki brunatne, zaczęły przystosowywać się do rosnących temperatur znacznie szybciej, niż oczekiwano. Ta przyspieszona ewolucja wynika z doboru naturalnego zachodzącego w czasie rzeczywistym, gdzie przeżywają i rozmnażają się tylko osobniki najlepiej przystosowane do nowych warunków.

W tym przypadku zaobserwowano, że jaszczurki, które potrafiły biegać szybciej w wyższych temperaturach, charakteryzowały się większą przeżywalnością, gdyż były w stanie utrzymać aktywność w trudnych warunkach środowiskowych, co pozwalało im na większe żerowanie i unikanie drapieżników. Ten przykład pokazuje, jak niektóre gatunki mogą szybko ewoluować w bezpośredniej reakcji na zmiany środowiskowe, co do niedawna wydawało się niemożliwe. Tego typu badania dają nadzieję, ale także podkreślają, jak złożone i niepewne może być przewidywanie reakcji gatunków na zmianę klimatu.

Wnioski na temat wpływu zmian klimatycznych na dobór naturalny

Zmiana klimatu zmienia proces doboru naturalnego w głęboki i w wielu przypadkach nieoczekiwany sposób. Czy to ze względu na zmiany w strukturze opadów, przedłużające się susze, czy rosnące globalne temperatury, gatunki na całym świecie zmuszone są przystosować się do nowej rzeczywistości. Chociaż wydaje się, że niektóre gatunki są w stanie szybko i skutecznie reagować, wiele innych może nie być w stanie tego zrobić, co stanowi poważne wyzwanie dla globalnej różnorodności biologicznej.

Zdolność gatunku do adaptacji może zależeć od wielu czynników, w tym od jego różnorodności genetycznej, niszy ekologicznej i zasobów dostępnych w zmieniającym się środowisku. Jedno jest jednak jasne: zmiany klimatyczne nie tylko zmieniają klimat, ale także przekształcają mechanizmy ewolucji i doboru naturalnego, które działały przez miliony lat.

Zatem zrozumienie powiązań między zmianą klimatu, doborem naturalnym i ewolucją ma kluczowe znaczenie, aby móc przewidzieć, jak ekosystemy mogą zmienić się w nadchodzących dziesięcioleciach i które gatunki odniosą sukces w przyszłym świecie klimatycznym. Tymczasem badania naukowe wciąż postępują, ujawniając złożone mechanizmy, dzięki którym przyroda reaguje, dostosowuje się lub, w niektórych przypadkach, ginie w obliczu nowych wyzwań środowiskowych.