Foto: Pixabay
Životinje podnose temperature unutar određenog raspona. Gornja i donja temperatura ovog raspona nazivaju se kritičnim toplinskim granicama. Ako se ove granice prekorače, životinje se moraju prilagoditi ili migrirati u hladniju klimu.
Međutim, temperature rastu diljem svijeta velikom brzinom. Indikativni za to su rekordni toplinski valovi koji su ovog ljeta zabilježeni diljem Europe. Toplinski valovi poput ovog mogu uzrokovati da temperature redovito prelaze kritične toplinske granice, na taj način ugrožavajući mnoge vrste.
U novoj studiji moji kolege i ja analizirali smo u kojoj mjeri se 102 vrste insekata mogu prilagoditi svoje kritične toplinske granice kako bi preživjeli ekstremne temperature. Otkrili smo da su insekti slabo sposobni za to, što ih čini posebno osjetljivima na klimatske promjene.
Utjecaj klimatskih promjena na insekte mogao bi imati duboke posljedice za ljudsku rasu. Mnoge vrste kukaca služe važnim ekološkim funkcijama, dok migracije drugih kukaca mogu poremetiti ravnotežu ekosustava.
Kako se životinje prilagođavaju ekstremnim temperaturama?
Životinje mogu promijeniti svoje kritične toplinske granice kroz privikavanje ili prilagodbu.
Privikavanje se događa tijekom životnog vijeka – često u samo nekoliko sati. To je proces u kojem prethodna izloženost pomaže zaštiti životinje ili kukca od stresa koji dolazi iz okoliša. Ljudi se privikavaju na intenzivno izlaganje UV zračenju kroz postupno tamnjenje koje kasnije štiti kožu od štetnih UV zraka.
Jedan od načina na koji se kukci aklimatiziraju je proizvodnja proteina za toplinski šok kao odgovor na izlaganje toplini. To sprječava odumiranje stanica pod ekstremnim temperaturama.
Neki kukci također koriste boje za aklimatizaciju. Bubamare koje se razvijaju u toplim okruženjima izlaze iz stadija kukuljice s manje točkica nego kukci koji se razvijaju na hladnoći. Budući da tamnije mrlje apsorbiraju toplinu, manji broj mrlja održava insekta hladnijim.
Prilagodba se događa kada se korisni geni prenose kroz generacije putem evolucije. Postoji više primjera životinja koje su evoluirale kao odgovor na klimatske promjene.
U proteklih 150 godina, neke vrste australskih papiga, kao što su kakadui i papige s crvenim trbušcima, razvile su veće kljunove. Kako se veća količina krvi može preusmjeriti u veći kljun, više se topline može ispustiti u okolni okoliš.
Međutim, evolucija iziskuje više vremena od aklimatizacije, što možda neće dopustiti kritičnim toplinskim granicama da se prilagode u skladu s trenutnim tempom rasta temperatura. Gornje toplinske granice posebno se sporo razvijaju, što može biti posljedica velikih genetskih promjena potrebnih za veću toleranciju na toplinu.
Stoga je istraživanje o tome kako bi aklimatizacija mogla pomoći životinjama da prežive izniman porast temperature postalo područje sve većeg znanstvenog interesa.
Slaba sposobnost prilagodbe na ekstremne temperature
Kada su bili izloženi promjeni temperature od 1 ℃, otkrili smo da kukci mogu u prosjeku promijeniti svoju gornju temperaturnu granicu samo za oko 10%, a donju za oko 15%. Za usporedbu, zasebna studija pokazala je da ribe i rakovi mogu promijeniti svoje granice za oko 30%.
Ali otkrili smo da postoje periodi tijekom razvoja kada kukac ima veću toleranciju prema toplini. Budući da su mladi kukci manje pokretni od odraslih, manje su sposobni koristiti ponašanje za promjenu svoje temperature. Primjerice, gusjenica u fazi čahure ne može se pomaknuti u sjenu kako bi pobjegla od vrućine.
Izložena većim temperaturnim varijacijama, ova nepomična životna faza suočila se sa snažnim evolucijskim pritiskom da razvije mehanizme za podnošenje temperaturnog stresa. Mladi kukci općenito imaju veću sposobnost privikavanja na rastuće temperature od odraslih kukaca. Mlade jedinke su mogle modificirati svoju gornju temperaturnu granicu u prosjeku za 11%, u usporedbi sa 7% za odrasle.
Ali s obzirom na to da je njihova sposobnost prilagodbe još uvijek relativno slaba i može pasti kako kukac napušta ovu životnu fazu, utjecaj će vjerojatno biti ograničen za prilagodbu budućim klimatskim promjenama.
Što to znači za budućnost?
Slaba sposobnost prilagodbe višim temperaturama značit će da će mnogi kukci morati migrirati u hladnije klime kako bi preživjeli. Kretanje insekata u nova okruženja moglo bi poremetiti osjetljivu ravnotežu ekosustava.
Kukci štetnici uzrokuju gubitak 40% globalne proizvodnje usjeva . Kako se njihova geografska rasprostranjenost mijenja, štetnici mogu dodatno ugroziti sigurnost hrane. U izvješću UN-a iz 2021. zaključeno je da su populacije jesenskih crva, koji se hrane usjevima poput kukuruza, već proširile svoj raspon zbog klimatskih promjena.
Migracija kukaca također može imati veliki utjecaj na ljudsko zdravlje. Mnoge od glavnih bolesti koje pogađaju ljude, uključujući malariju, prenose kukci. Migracija kukaca vremenom povećava mogućnost unošenja zaraznih bolesti u više geografske širine.
U Europi je ove godine zabilježeno preko 770 slučajeva virusa Zapadnog Nila . Talijanska regija Veneto, odakle potječe većina slučajeva, pokazala se kao idealno stanište za komarce Culex , koji mogu ugostiti i prenijeti virus. Ranije ove godine znanstvenici su otkrili da se broj komaraca u regiji povećao za 27%.
Vrste kukaca koje ne mogu migrirati mogu izumrijeti. To je zabrinjavajuće jer mnogi kukci obavljaju važne ekološke funkcije. Tri četvrtine usjeva proizvedenih u svijetu oplode kukci oprašivači. Njihov gubitak mogao bi uzrokovati naglo smanjenje globalne proizvodnje hrane.
Osjetljivost kukaca na ekstremne temperature znači da se suočavamo s neizvjesnom i zabrinjavajućom budućnošću ako ne mognemo obuzdati tempo klimatskih promjena. Jasan način zaštite ovih vrsta je usporavanje tempa klimatskih promjena smanjenjem potrošnje fosilnih goriva. U manjem opsegu, stvaranje sjenovitih staništa, koja sadrže hladniju mikroklimu, moglo bi pružiti neophodan predah za kukce koji se suočavaju s rastućim temperaturama.
Hester Weaving, The Conversation