Gambaran kepelbagaian tumbuhan yang kaya di Hutan Atlantik Brazil. Gui Becker, CC BY-SA
Sepertinya setiap hari para saintis melaporkan akibat yang lebih buruk dari perubahan iklim pada haiwan dan tumbuhan di seluruh dunia. Burung yang berhijrah kemudian pada tahun tidak dapat mencari makanan yang mencukupi. Tumbuhan adalah berbunga sebelum ini pendebunga serangga mereka menetas. Spesies mangsa mempunyai kurang stamina untuk melepaskan diri dari pemangsa. Singkatnya, perubahan iklim yang mempengaruhi satu organisma cenderung mencetuskan kesan riak yang boleh mengganggu struktur dan fungsi keseluruhan ekosistem.
Salah satu komponen kesihatan haiwan yang sebahagian besarnya mencerminkan persekitaran sekitarnya adalah mikrobiotik, konsortium mikroba yang kini diketahui membantu dalam pencernaan makanan, mengatur sistem kekebalan tubuh dan melindungi terhadap patogen. Spesies bakteria yang membentuk mikrobioma terutama direkrut dari persekitaran. Oleh itu, jaring makanan dan interaksi haiwan lain yang mempengaruhi bakteria alam sekitar berpotensi membentuk mikrobiom haiwan.
Tetapi apa yang berlaku ketika perubahan iklim mengganggu lingkungan, menyebabkan pergeseran mikrobiom haiwan yang mencegah mikroba melakukan fungsi utama yang perlu dilakukan oleh haiwan untuk bertahan hidup dan berkembang maju?
Saya seorang ahli ekologi di makmal Gui Becker mengkhususkan diri dalam penyelidikan tropika di persimpangan penyakit amfibi dan perubahan iklim. Ratusan amfibi di seluruh kawasan tropika global menghadapi tekanan yang meningkat dari penyakit dan perubahan iklim. Dan terdapat banyak bukti yang menunjukkan bahawa tekanan persekitaran mengubah mikrobiom haiwan, menyumbang kepada cabaran yang mereka hadapi.
Membina ekosistem
Dalam pakej percubaan baru-baru ini dirancang untuk mengetahui bagaimana mikrobiom berudu dipengaruhi oleh spesies haiwan lain di persekitaran, saya dan rakan sekerja saya mengkaji komuniti sihat bakteria air tawar, krustasea dan serangga dari habitat tanah basah di Hutan Atlantik Brazil. Kami memberi tumpuan kepada aktiviti pemberian makanan mereka - bagaimana mereka menyaring air untuk mendapatkan makanan mereka dan memecahkan bahan tanaman yang mati.
Telah diketahui bahawa aktiviti pemberian makanan ini penting untuk fungsi ekosistem seperti penguraian. Tetapi kami mendapati bahawa jaring makanan ini juga mempunyai tujuan lain: Mereka meningkatkan pertumbuhan spesies bakteria "baik" di persekitaran, seperti spesies yang melawan mikrob patogen.
Akibatnya, berudu yang berkongsi ekosistem dengan mikroorganisma dan invertebrata ini mempunyai mikrobiom usus yang lebih sihat. Ini memberikan pertahanan yang kuat terhadap patogen, dibandingkan dengan berudu yang tidak berbagi habitat mereka dengan pelbagai rangkaian organisma.
Karya terbaru kami membuat kajian ini selangkah lebih jauh dengan menguji bagaimana gangguan seperti pemanasan iklim dapat mempengaruhi jaringan makanan ini yang membantu memastikan kesihatan mikrobiom vertebrata di alam liar.
Memetakan interaksi spesies dalam pelbagai ekosistem sukar dalam keadaan di lapangan, di mana persekitarannya tidak dapat diramalkan, dan mengulangi eksperimen untuk mengesahkan penemuan adalah sesuatu yang mencabar.
Untuk mengatasi masalah ini, kami menggunakan tanaman dari keluarga bromeliad untuk berfungsi sebagai ekosistem mini sehingga saya dan rakan sekerja dapat mengkaji kesan iklim pemanasan terhadap interaksi spesies dalam keadaan makmal yang lebih terkawal.
Daun daun bromeliad yang berputar ketat menyediakan akuarium mini untuk berudu, invertebrata dan mikroorganisma. Sasha Greenspan, CC BY-SA
Bromeliad sangat sesuai untuk kerja eksperimen mengenai interaksi komuniti kerana mikrokosmos semula jadi dan dimensi kecilnya memungkinkan kita menumbuhkan banyak daripadanya di ruang kecil. Laman kajian kami di hutan hujan tropika Brazil menyokong kepadatan bromeliad yang sangat tinggi dari tanah ke kanopi, sering menyerupai kawasan ajaib Dr.
Untuk mencipta semula ekosistem semula jadi untuk percubaan kami, kami menanam sebuah taman dengan 60 bromeliad yang sama di luar rumah di bawah naungan hutan tropika kecil di São Paulo, Brazil. Kami kemudian membiarkan bromeliad dijajah secara semula jadi oleh invertebrata dan mikroorganisma selama tiga bulan. Sebilangan tanaman terkena suhu persekitaran, dan yang lain dipanaskan hingga enam darjah di atas ambien - dengan sistem pemanasan luaran khusus - untuk menyesuaikan dengan tren perubahan iklim global yang diramalkan.
Di sekitar, kami mengumpulkan spesies inang model kami untuk eksperimen - berudu spesies pokok nangka Ololygon perpusilla yang berkembang biak hanya di akuarium mini yang dihasilkan oleh daun bromeliad.
Kami kemudian memindahkan bromeliad dari luar ke dalam makmal, menambahkan berudu ke kolam air kecil di tengah setiap kilang dan menggunakan sistem pemanasan yang sama untuk mensimulasikan pemanasan. Setelah beberapa minggu, kami mencipta spesies bakteria di usus berudu serta bakteria dan spesies invertebrata yang tinggal di bromeliad.
Persiapan eksperimen dengan 60 bromeliad dan sistem pemanasan tersuai. Gui Becker, CC BY-SA
Kesan domino dari perubahan iklim
Dalam kajian ini, yang diterbitkan dalam Perubahan Iklim Alam, kami mendapati bahawa kesan pemanasan pada rangkaian komuniti ekologi - termasuk bakteria alam sekitar, cacing, larva nyamuk dan invertebrata akuatik lain - flora usus berudu yang dikompromikan, yang menyebabkan penurunan pertumbuhan, yang merupakan proksi untuk kecergasan.
Kesihatan mikrobiom usus berudu secara khusus dikaitkan dengan perubahan dalam komuniti bakteria akuatik dan invertebrata yang tinggal di samping berudu di bromeliad. Iaitu, pemanasan menyokong pertumbuhan dan pembiakan spesies bakteria dan invertebrata tertentu dan menghambat yang lain, dan perubahan persekitaran ini mengganggu mikrobioma berudu.
Suhu yang lebih tinggi juga menyebabkan perkembangan larva nyamuk yang menyaring dengan lebih cepat. Hasil kami menunjukkan bahawa kadar pemberian saringan yang lebih tinggi juga mengubah komposisi bakteria spesies di persekitaran dengan cara yang mengganggu mikrobioma berudu.
Sebenarnya, pertumbuhan berudu - proksi untuk kesihatan spesies - lebih berkaitan dengan pergeseran pemanasan pada mikrobiom usus mereka daripada dengan kesan langsung pemanasan pada pertumbuhan yang diharapkan pada haiwan berdarah sejuk seperti berudu atau kesan pemanasan pada sumber makanan alga berudu.
Kerja kami menunjukkan bagaimana perubahan iklim skala global dapat mempengaruhi bahkan tahap terkecil dari organisasi biologi, termasuk bakteria simbiotik yang hidup di dalam saluran pencernaan spesies katak kecil.
Melihat proses ini dalam konteks keseluruhan komuniti ekologi membantu memperluas perspektif kita mengenai kesihatan mikrobioma di bawah perubahan global.
Kajian menyiasat kesan pemanasan pada mikrobiom vertebrata biasanya menumpukan pada tindak balas suhu langsung flora inang daripada menempatkan inang dalam komuniti yang kompleks dan terjalin di mana mereka tinggal di alam liar.
Penemuan kami menyokong peningkatan konsensus di kalangan saintis bahawa, walaupun pemanasan iklim diharapkan dapat mendorong beberapa haiwan melebihi ambang terma mereka, akibat pemanasan yang jauh lebih banyak adalah bahawa ia boleh mencetuskan kesan domino ekologi, mengganggu interaksi spesies yang perlu berfungsi dengan baik ekosistem.
Tentang Pengarang
Sasha Greenspan, Penyelidik, Universiti Alabama
Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.
Buku-buku yang berkaitan
Bumi yang tidak boleh didiami: Kehidupan Selepas Edisi Kindle Pemanasan
oleh David Wallace-Wells
Lebih buruk lagi, lebih buruk daripada yang anda fikirkan. Sekiranya kebimbangan anda tentang pemanasan global dikuasai oleh ketakutan kenaikan paras laut, anda tidak menggaru permukaan teror yang mungkin. Di California, kebakaran hutan kini marah sepanjang tahun, memusnahkan ribuan rumah. Di seluruh Amerika Syarikat, ribut "500-year" memmel komuniti bulan demi bulan, dan banjir menggantikan puluhan juta setiap tahun. Ini hanya pratonton perubahan yang akan datang. Dan mereka akan datang dengan cepat. Tanpa revolusi bagaimana berbilion manusia menjalankan kehidupan mereka, sebahagian Bumi dapat menjadi hampir tidak dapat didiami, dan bahagian-bahagian lain yang tidak menyenangkan, secepat akhir abad ini. Tersedia di Amazon
Akhir Ais: Mempunyai Kesaksian dan Menemukan Maksud di Jalan Gangguan Iklim
oleh Dahr Jamail
Selepas hampir sedekad di luar negara sebagai wartawan perang, wartawan yang terkenal, Dahr Jamail kembali ke Amerika untuk memperbaharui keghairahannya untuk mendaki gunung, hanya untuk mengetahui bahawa cerun yang pernah ditinggikannya telah berubah secara tidak berubah oleh gangguan iklim. Sebagai tindak balas, Jamail memulakan perjalanan ke garis depan geografi krisis ini-dari Alaska ke Great Barrier Reef Australia, melalui hutan hujan Amazon-untuk mengetahui kesan alam dan manusia akibat kehilangan ais. Tersedia di Amazon
Bumi Kita, Spesies-Spesies Kita, Seluruh Kita: Bagaimana Meningkatkan Sedang Mewujudkan Dunia yang Mampan
oleh Ellen Moyer
Sumber yang paling sukar adalah masa. Dengan tekad dan tindakan, kami boleh melaksanakan penyelesaian dan bukannya duduk di luar menanggung kesan yang berbahaya. Kita layak, dan boleh mempunyai, kesihatan yang lebih baik dan persekitaran yang lebih bersih, iklim yang stabil, ekosistem yang sihat, penggunaan sumber yang mampan, dan kurang memerlukan kawalan kerosakan. Kami mempunyai banyak manfaat. Melalui sains dan cerita, Bumi kami, Spesies kami, Selves kami menjadikan kes harapan, optimis, dan penyelesaian praktikal yang kami dapat mengambil secara individu dan kolektif untuk menghidupkan teknologi kami, hijau ekonomi kami, menguatkan demokrasi kami, dan mewujudkan kesetaraan sosial. Tersedia di Amazon
Dari Penerbit:
Pembelian di Amazon pergi untuk membiayai kos membawa anda InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, and ClimateImpactNews.com tanpa sebarang kos dan tanpa pengiklan yang mengesan tabiat melayari anda. Walaupun anda mengklik pada pautan tetapi tidak membeli produk-produk terpilih ini, apa-apa lagi yang anda beli dalam lawatan yang sama di Amazon memberi kami komisen kecil. Tiada kos tambahan untuk anda, jadi sila sumbangkan kepada usaha. Anda juga boleh gunakan pautan ini untuk digunakan untuk Amazon pada bila-bila masa supaya anda boleh membantu menyokong usaha kami.
