Снимок богатого разнообразия растений Атлантического леса Бразилии. Ги Беккер, CC BY-SA
Кажется, что каждый день ученые сообщают о более ужасных последствиях изменения климата для животных и растений во всем мире. Птицы, которые миграция позже в год не могу найти достаточно еды. Растения цветение до их насекомые-опылители вылупляются. У видов-жертв есть меньше выносливости чтобы спастись от хищников. Короче говоря, климатические сдвиги, влияющие на один организм, могут вызвать волновые эффекты, которые могут нарушить структуру и функционирование целых экосистем.
Одним из компонентов здоровья животных, который в значительной степени отражает окружающую среду, является микробиомом, консорциум микробов, который, как известно, помогает переваривать пищу, регулирует иммунную систему и защищает от патогенов. Виды бактерий, составляющие микробиом, в основном попадают в окружающую среду. Таким образом, пищевые сети и другие взаимодействия животных, влияющие на бактерии в окружающей среде, могут формировать микробиомы животных.
Но что происходит, когда изменение климата нарушает окружающую среду, вызывая сдвиги в микробиомах животных, которые мешают микробам выполнять ключевые функции, необходимые животным для выживания и процветания?
Я эколог в лаборатории Ги Беккер специализируется на тропических исследованиях на стыке возникающих болезней амфибий и изменения климата. Сотни амфибий в тропиках мира сталкиваются с растущим давлением болезней и изменения климата. И появляется все больше свидетельств того, что факторы, вызывающие экологический стресс, меняют микробиомы животных, усугубляя проблемы, с которыми они сталкиваются.
Создание экосистемы
В недавний эксперимент Разработанный, чтобы выяснить, как на микробиом головастиков влияют другие виды животных в окружающей среде, мои коллеги и я изучили здоровые сообщества пресноводных бактерий, ракообразных и насекомых из мест обитания водно-болотных угодий в Атлантическом лесу Бразилии. Мы сосредоточились на их кормлении - как они фильтровали воду, чтобы получить пищу, и расщепляли мертвый растительный материал.
Хорошо известно, что эти виды кормления необходимы для таких функций экосистемы, как разложение. Но мы обнаружили, что эти пищевые сети служат и другой цели: они способствуют росту «хороших» видов бактерий в окружающей среде, например видов, которые борются с патогенными микробами.
В результате головастики, делящие экосистему с этими микроорганизмами и беспозвоночными, имели более здоровые микробиомы кишечника. Это обеспечивало сильную защиту от патогенов по сравнению с головастиками, которые не делили свою среду обитания с различными сетями организмов.
Наша последняя работа пошли дальше этого исследования, проверив, как такое нарушение, как потепление климата, может повлиять на эти пищевые сети, которые помогают обеспечить здоровье микробиомов позвоночных в дикой природе.
Картирование взаимодействий видов в различных экосистемах затруднено в полевых условиях, когда окружающая среда непредсказуема, а повторение экспериментов для подтверждения результатов затруднительно.
Чтобы решить эту проблему, мы использовали растения из семейства бромелиевых в качестве мини-экосистем, чтобы мои коллеги и я могли изучать влияние потепления климата на взаимодействие видов в более контролируемых условиях лаборатории.
Плотно завитые листья бромелиевых растений служат мини-аквариумом для головастиков, беспозвоночных и микроорганизмов. Саша Гринспен, CC BY-SA
Бромелии идеальны для экспериментальной работы по взаимодействию с сообществами, потому что они являются естественными микрокосмами, а их небольшие размеры позволяют нам выращивать многие из них на небольшом пространстве. Наши исследовательские площадки в тропических лесах Бразилии поддерживают чрезвычайно высокую плотность бромелиевых от земли до полога, часто напоминающую страну чудес доктора Сьюссена.
Чтобы воссоздать естественные экосистемы для нашего эксперимента, мы посадили сад из 60 идентичных бромелиевых на открытом воздухе в тени небольшого тропического леса в Сан-Паулу, Бразилия. Затем мы позволили бромелиевым естественным образом заселить беспозвоночные и микроорганизмы в течение трех месяцев. Некоторые растения подвергались воздействию температуры окружающей среды, а другие были нагреты на шесть градусов выше температуры окружающей среды с помощью специальной системы наружного отопления, чтобы соответствовать прогнозируемым тенденциям глобального изменения климата.
Рядом мы собрали наши модельные виды-хозяева для эксперимента - головастиков вида древесных лягушек. Ололигон перпусилла которые размножаются только в мини-аквариумах, созданных листьями бромелиевых.
Затем мы перенесли бромелиевые растения с улицы в лабораторию, добавили головастика в крошечный бассейн с водой в центре каждого растения и применили ту же систему обогрева для имитации потепления. Через несколько недель мы провели инвентаризацию видов бактерий в кишечнике головастиков, а также видов бактерий и беспозвоночных, обитающих в бромелиях.
Настройка эксперимента с 60 бромелиями и индивидуальной системой обогрева. Ги Беккер, CC BY-SA
Эффект домино от изменения климата
в этом исследовании, опубликованной в журнале Nature Climate Change, мы обнаружили, что воздействие потепления на сети экологического сообщества, включая экологические бактерии, червей, личинок комаров и других водных беспозвоночных, нарушает флору кишечника головастиков, что приводит к замедлению роста, что является показателем приспособленности.
Здоровье микробиомов кишечника головастиков было определенно связано с изменениями в сообществе водных бактерий и беспозвоночных, живущих вместе с головастиками в пределах бромелиевых. То есть потепление поддерживало рост и размножение определенных видов бактерий и беспозвоночных и подавляло другие, и эти изменения окружающей среды нарушали микробиом кишечника головастиков.
Более высокие температуры также привели к более быстрому развитию личинок москитов, питающихся фильтром. Наши результаты предполагают, что более высокие скорости фильтрации также изменили видовой состав бактерий в окружающей среде, что еще больше нарушило микробиом головастиков.
Фактически, рост головастиков - показатель здоровья вида - был более тесно связан с вызванными потеплением сдвигами в микробиомах их кишечника, чем с прямым влиянием потепления на рост, которое ожидается у хладнокровных животных, таких как головастики, или с воздействием потепления на кормовые ресурсы водорослей головастиков.
Наша работа демонстрирует как изменение климата в глобальном масштабе может повлиять даже на мельчайшие уровни биологической организации, включая симбиотические бактерии, живущие в пищеварительном тракте крошечных видов лягушек.
Взгляд на эти процессы в контексте всего экологического сообщества помогает расширить наши взгляды на здоровье микробиома в условиях глобальных изменений.
Исследования Исследование воздействия потепления на микробиомы позвоночных обычно сосредоточено на прямых температурных реакциях флоры-хозяина, а не на размещении хозяев в сложных и взаимосвязанных сообществах, где они живут в дикой природе.
Наши выводы подтверждают Среди ученых растет консенсус в отношении того, что, хотя ожидается, что потепление климата подтолкнет некоторых животных к превышению их температурных пороговых значений, гораздо более повсеместным последствием потепления является то, что оно может вызвать эффект экологического домино, нарушая взаимодействия видов, необходимые экосистемам для правильного функционирования.
Об авторе
Саша Гринспен, научный сотрудник, Университет Алабамы
Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.
Книги по этой теме
Необитаемая Земля: Жизнь после потепления Kindle Edition
Дэвид Уоллес-Уэллс
Это хуже, намного хуже, чем вы думаете. Если в вашей тревоге по поводу глобального потепления преобладают опасения по поводу повышения уровня моря, вы едва царапаете поверхность возможных ужасов. В Калифорнии пожары бушуют сейчас круглый год, разрушая тысячи домов. По всему США «год 500» каждый месяц нападает на сообщества, и наводнения ежегодно смещают десятки миллионов. Это всего лишь предварительный просмотр предстоящих изменений. И они идут быстро. Без революции в том, как миллиарды людей ведут свою жизнь, части Земли могут стать почти необитаемыми, а другие - ужасно неприветливыми, как только к концу этого столетия. Доступно на Amazon
Конец льда: свидетельство и обретение смысла на пути разрушения климата
Дар Джамай
После почти десятилетия работы за рубежом в качестве военного репортёра известный журналист Дар Джамай вернулся в Америку, чтобы возобновить свою страсть к альпинизму, но обнаружил, что склоны, по которым он когда-то поднимался, были безвозвратно изменены в результате разрушения климата. В ответ Джамайл отправляется в путешествие к географическим линиям фронта этого кризиса - от Аляски до Большого барьерного рифа Австралии через тропический лес Амазонки - чтобы обнаружить последствия для природы и для людей потери льда. Доступно на Amazon
Наша Земля, Наши Виды, Наши Я: Как Процветать, Создавая Устойчивый Мир
Эллен Мойер
Наш самый скудный ресурс - время. С решимостью и действиями мы можем реализовывать решения, а не оставаться в стороне, испытывая вредное воздействие. Мы заслуживаем и можем иметь лучшее здоровье и более чистую окружающую среду, стабильный климат, здоровые экосистемы, устойчивое использование ресурсов и меньшую потребность в контроле за ущербом. У нас есть так много, чтобы получить. Посредством науки и историй «Наша Земля, Наши виды, Наши Я» дают основания для надежды, оптимизма и практических решений, которые мы можем принять индивидуально и коллективно для экологизации наших технологий, экологизации нашей экономики, укрепления нашей демократии и создания социального равенства. Доступно на Amazon
От издателя:
Покупки на Amazon идут, чтобы покрыть стоимость привлечения вас InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, и ClimateImpactNews.com бесплатно и без рекламодателей, которые отслеживают ваши привычки просмотра. Даже если вы нажмете на ссылку, но не купите эти выбранные продукты, все остальное, что вы купите в этом же посещении Amazon, платит нам небольшую комиссию. Никаких дополнительных затрат для вас нет, поэтому, пожалуйста, внесите свой вклад. Вы также можете пройдите по этой ссылке использовать в Amazon в любое время, чтобы вы могли помочь поддержать наши усилия.
