Az éghajlatváltozás az éghajlat bármely időbeli változására utal , akár a természetes változékonyság, akár az emberi tevékenység következtében.
A XXI . Században az antropogén eredetű gyanújú éghajlatváltozást általában globális felmelegedés néven ismerik . 1906 és 2005 között a felmelegedési tendenciát 0,74 ° C-ra becsülték . Ez a felmelegedés erősen az üvegházhatású gázok koncentrációjának növekedésének tudható be , különösen antropogén tevékenységek révén (e gázok körülbelül 80% -os növekedése 1970 és 2004 között).
A legújabb klímaváltozások hatással vannak az élőlényekre: tanulmányok azt mutatják, hogy a fő taxonómiai csoportok többségét földrajzi elhelyezkedésétől függetlenül ez érinti. Az állatok és a növények egyaránt reagálnak ezekre a változásokra, amelyek befolyásolják az ökoszisztémák működését a fajtól a közösségi szintig.
Ezek az új környezeti feltételek új szelekciós nyomást jelentenek az organizmusokra. Ez utóbbiakat a természetes szelekció mechanizmusán keresztül választják ki , különböző karaktereik és evolúciós stratégiáik szerint. Ezeket a karaktereket és stratégiákat részben a fenotípus plaszticitás és a genetikai változások (mikroevolúciós válasz a természetes szelekcióra) határozzák meg.
A fenotípusos plaszticitás a genotípus azon képessége, hogy megváltoztassa fenotípusát a környezeti viszonyokra reagálva. Ez egy fontos mechanizmus, amellyel a genotípus gyorsan reagálhat az éghajlatváltozásra, amely többek között biztosítja túlélését és maximalizálja alkalmasságát . Ez az egyén viselkedésének, fiziológiájának vagy morfológiájának módosulását eredményezheti annak a környezetnek a körülményeitől függően, amelyben az egyén él. A növények alkalmazkodni tudnak a környezeti stresszekhez, például méretük korlátozásával vagy kevesebb energia elosztásával a szaporodáshoz (a megtermelt vetőmagok minőségének és mennyiségének csökkenése).
Ez a mechanizmus ezért egyéni szinten, nagyon rövid idő alatt működik, lehetővé téve az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodó válasz állandó kiigazítását.
A természetes szelekció előnyben részesítené a magas fenotípusú plaszticitású egyéneket, ami olyan populációkat eredményezne, amelyek plasztikusabbak, mint mások, ezért potenciálisan jobban alkalmazkodnak az éghajlatváltozáshoz.
1970 és 2010 között kimutatták, hogy az állat- és növényfajok alkalmazkodtak az éghajlatváltozáshoz. A fenotípusos plaszticitáson kívül a legújabb vizsgálatok kimutatták, hogy az éghajlatváltozás genetikai változásokat okozott az olyan állatpopulációkban, mint a madarak, emlősök (mókusok) és a rovarok (szúnyogok).
Ezeket a természetes szelekcióval választottuk ki, amely mikroevolúciót generál . Ezek a genetikai változások megfelelnek az allélfrekvenciák variációinak a populációkon belül. Néhány egyénnek vannak olyan génjei, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy a legjobban reagáljanak a környezeti korlátokra, ami jobb alkalmazkodási vagy fitneszértéket jelent számukra, mint társaik. Például a globális felmelegedés összefüggésében a jobb hőmérséklet-toleranciát kínáló genotípussal rendelkező egyének előnyben részesülnek azokkal szemben, akik nem rendelkeznek ilyen genetikai jellemzőkkel.
Ezeket a folyamatokat a rovarokban (a lárvák nyugalmi ideje ) és a növényekben (a magok nyugalmi ideje) figyeljük meg . Ezek a rögzített genetikai variációk modulálhatják az éghajlatváltozás helyi hatásait, bár kevés bizonyíték van arra, hogy ez fajszinten enyhítheti a negatív hatásokat.
Ez a két mechanizmus tehát lehetővé teszi az organizmusok számára, hogy alkalmazkodjanak a klímaváltozáshoz, többé-kevésbé hosszú reakcióidővel. Egyszerre fordulhatnak elő az egyénekben, és azonos típusú adaptív válaszra konvergálhatnak. Ez a helyzet például a vörös mókus esetében, ahol bebizonyosodott, hogy a szaporodási dátum variációját az esetek 62% -ában a fenotípus plaszticitása, 13% -ban pedig a populáció genetikai változásai okozták.
A globális felmelegedés tehát erős szelekciós nyomást jelent, amely befolyásolja a fenotípusokat és kiválasztja a genotípusokat. Ezek a genotípusos módosítások és ez a fenotípusos plaszticitás lehetővé teszik a fajok számára, hogy alkalmazkodjanak a környezet jellemzőinek változásához. Ennek tehát következményei lesznek a fajok ökológiájára és ökoszisztémáira.
Philip Gingerich és kollégái paleontológusok szerint , ha a melegedési tendencia hosszú távon folytatódik, akkor bizonyos vadállatok ( emlősök , például főemlősök , lovak és szarvasok) méretének csökkenése, vagy akár valódi törpéje is megjelenhet az adaptációban forró éghajlatra. Ilyen jelenség már bekövetkezett a paleocén-eocén átjáró hőmaximumakor, amely körülbelül 56 millió évvel ezelőtt történt és körülbelül 160 000 évig tartott, és a globális hőmérséklet emelkedése csúcsán 9–14 Fahrenheit fokot ért el. Hasonlóképpen, egy másik kisebb nagyságrendű (maximum + 5 ° F) és rövidebb (80 000–100 000 év) globális felmelegedés során, amely az ETM2 (eocén termikus maximum 2), amely körülbelül 2 millió d évvel a PETM után következett be (azaz 53 millió évvel ezelőtt). E két globális felmelegedés során lovaink őseinek nagysága (a kutya méretű Hyracotherium ) 30% -ról 19% -ra csökkent a PETm, majd az ETM2 során. Ez a jelenség a talajfaunára és a vízben élőkre is vonatkozik, ahol a hőmérséklet emelkedése a CO 2 növekedéséhez és savanyuláshoz vezet, amely módosítja a vas biológiai hozzáférhetőségét a tengeri fitoplanktonban, és mindenhol megnöveli számos mérgező fémét. Az aszály vagy az ektotermák fokozott metabolizmusa a nagy egyedeket hátrányos helyzetbe hozza, és úgy tűnik, hogy az organizmusok többsége kisebb növekedéssel alkalmazkodik, ennek eredményeként egy lépcsőzetes zsugorodási hatás révén (az őstermelőktől a fogyasztókig). lánc.
A fenológia a szezonális események tanulmányozása. Ezt jellemzi például tavasszal a szaporodás, az állatok fészkelése vagy a növények virágzása és bimbózása. Ősszel ez megfelel a madarak vándorlásának, a hibernáció kezdetének vagy a fák levélszínének változásának. Ezek az események az év későbbi részében fordulnak elő. Ezzel a témával kapcsolatban azonban kevés kutatást végeznek, ezért jelenleg nincsenek számszerűsített értékek.
Ezeket az eseményeket a földrajzi szélességtől vagy magasságtól függő globális felmelegedés nem fogja ugyanúgy befolyásolni. Az éghajlatváltozás jobban hangsúlyos az északi félteke nagy szélességi fokain, ezért Európában és Észak-Amerikában számos tanulmány fenológiai tendenciákról számol be, amelyek tükrözik a közelmúlt globális felmelegedésére adott válaszokat. Megfigyelés szerint a tavaszi tevékenység az év elején, az 1960-as évektől kezdve fokozatosan következik be. Így megfigyelhetjük a vándorló madarak visszatérésének dátumának előrehaladását, a lepkék korábbi megjelenését vagy akár a szaporodás dátumát. Becslések szerint tízévente a tavasz 2,3 nappal halad előre.
A tartományok határait a globális felmelegedés módosítja a faj bizonyos hőmérsékleti tartományainak tűrése szerint. A legérzékenyebb fajok tehát azok, amelyek specifikus hőmérsékleti és csapadéktűrési küszöbértékekkel rendelkeznek.
A hőmérséklet emelésére reagálva a tartományok magasabb szélességi fokokba vagy magasságokba kerülnek, amelynek következménye a már nagy magasságban vagy szélességen fekvő fajok tartományainak csökkentése és összehúzódása. Átlagosan 10 évente 6,1 km-es tartományban tapasztalunk elmozdulást a magasabb szélességi fokok felé. Míg a trópusi és az egyenlítői zónából származó fajok esetében az elterjedési területek bizonyos fajoknál jobban megváltoznak, vagy akár jobban kiterjednek.
De kérdéses, hogy a fajok tartományainak mozgása (és ezért a vándorlás és szétszóródás) elég gyors-e az éghajlati modellek által előre jelzett globális felmelegedés sebességéhez képest. Ezenkívül figyelembe kell vennünk a kedvező élőhely megtalálásának lehetőségét is.
Ugyanez a jelenség figyelhető meg a paraziták és a paraziták vektorai esetében is. A vektorok és parazitáik mozgatják, eltolják vagy kiterjesztik tartományukat magasabb szélességi fokokra (vagy magasságokra). Ezek a vektorok és ezek a paraziták ekkor érintkeznek olyan populációkkal, amelyek nem alkalmazkodtak, és alig vagy egyáltalán nem védekeznek ezen paraziták vagy betegségek ellen, ezért sebezhetőbbé válnak.
A paraziták és a vektorok bőségének és tartományának eltérései tehát elkezdik befolyásolni az emberi betegség dinamikáját.
Néhány emblematikus példaA fenyőmeneti hernyó lelőhelye például Észak-Franciaország felé terjeszkedési fázist tapasztal. 1992-ben elérte Orléans-t, 2005-ben Fontainebleau-t, és csatlakozhat Párizshoz. Az INRA szerint ez a fejlődés jelképezi az erdei fajok kártevőinek klímaváltozással járó terjeszkedését.
A tengeren sok halfaj halad felfelé a pólusok felé
Az Országos Természettudományi Múzeum több éven át fajfigyelő rendszereket hozott létre. A közönséges madarak időbeli megfigyelése (STOC) azt mutatja például, hogy húsz év alatt a madárközösségek Franciaországban globálisan 100 km-re északra mozdultak el.
Az éghajlatváltozásra adott fenológiai válaszok fent leírt eltérései a fajok kölcsönhatását eredményezik, mivel a ragadozó-ragadozó és a növény-beporzó rendszerek megzavarják az utóbbiakat. Például egy ragadozó-ragadozó rendszer esetében bizonyos változások (például a zsákmányállomány elterjedési területe, a viselkedés stb.) Hatással vannak az utóbbiak bőségére egy környezetben, ezért hatással lesz a ragadozó alkalmasságára. Az éghajlat felmelegedésére adott eltérő válaszok aszinkronitást okoznak a fajok között.
Az élőlények esetében gyakran korlátozott idő áll rendelkezésre abban az évben, amikor a körülmények kedvezőbbek a szaporodásra vagy a fejlődésre. Ha a szaporodás vagy növekedés ezen időablakon kívül történik, ez hatással van az egyén fitneszére (fitneszére). Például a madarak tenyészideje a legerősebb. A szinkron és az ételmennyiség szükségessége döntő fontosságú. Így azok a fajok, amelyek képesek ívási időszakukat a zsákmányuk csúcs biomasszájához igazítani, garantálják utódaiknak és maguknak a jobb túlélést. Akik ezt elmulasztják, elveszítik az alkalmasságukat, mert nem találnak elegendő ételt bőségesen.
A klímaváltozással összefüggő élelmiszerlánc-változásokat nemcsak az aszinkron, hanem az élőhelyek romlása is okozza. Íme egy példa a Bering-tenger alaszkai pollójáról. Az éghajlatváltozás okozta légköri cirkuláció a Bering-tenger felett ingadozta az óceán áramlatait, ami elválasztotta a fiatalkorúakat és a felnőtteket a populáción belül. Ez befolyásolja a kannibalizmus intenzitását a népességen belül, következésképpen a számok megoszlását a különböző korcsoportokban. Ez a faj számos más halfaj, emlős és tengeri madár táplálékalapját képezi. Az alaszkai közönséges populáció ingadozása a Bering-tenger teljes élelmiszerláncát érinti.
A globális felmelegedés és az ebből fakadó ökoszisztémákra gyakorolt következmények számos faj kihalásához vezethetnek. A kihalás jelensége nem az egyetlen következménye a hőmérséklet növekedésének, hanem számos tényező együttes következménye, például az eloszlási területekre gyakorolt hatások és a trofikus kölcsönhatások aszinkroniája. Ezenkívül a fajok új kedvezőbb éghajlatú területté való terjeszkedési képességét gátolhatja az élőhelyek széttöredezettsége és az emberi tevékenység által okozott pusztulás. Míg a fajok kedvezőtlen környezetben való túlélési képességét potenciálisan akadályozzák az invazív fajok.
Megjósolták a klímaváltozás miatti kihalás kockázatát 2050-re. A globális kihalás kockázata 2050-re legalább 18% lenne, de az eredmények erős amplitúdójúak, az érintett régiótól, a modellben figyelembe vett globális felmelegedés intenzitásától, az érintett taxonoktól, a szétszóródás lehetőségétől függően. vagy nem.
A szétszóródás valóban csökkenti a kihalás kockázatát, mivel ez lehetővé teszi a fajok számára, hogy kedvezőtlen környezetből meneküljenek. A csökkent hatótávolságú fajok, különösen a sarki vagy hegyvidéki fajok, erőteljesebb tartomány-csökkenést mutatnak, mint más csoportokban, és valószínűleg a jelenlegi éghajlatváltozás következtében elsőként pusztulnak el.
A korallzátonyok és a kétéltűek a leginkább negatívan érintett taxonómiai csoportok. A víz hőmérsékletének emelkedése és az óceánok savanyulása a CO2 növekedése miatt a korallzátonyok jelenlegi csökkenésének két fő oka, ami a faj teljes kihalásához vezethet. A globális felmelegedés miatt a jég megolvad. A jeges fajok (jegesmedve, császárpingvin, stb.) Eloszlási területeinek csökkenése a szétszóródás lehetősége nélkül valószínűsíthetően gyors kihalásnak teszi ki ezeket a populációkat.
A globális felmelegedés erős szelekciós nyomást jelent, amely számos adaptív válasz oka. Az új környezeti feltételekre való tekintettel új adaptációkat kell megjelenítenünk, amelyek lehetővé teszik a fajok életben maradását. hosszú távon. Az elmúlt 15 év megfigyelései azt mutatják, hogy bár az éghajlatváltozással szembeni adaptív válaszok gyakorisága növekszik, nincs bizonyíték arra, hogy ez elegendő lenne a fajok éghajlati toleranciájának gyors változásához. Ezt támasztja alá a fajok nagyszámú kihalása. Manapság az emberi tevékenységek által uralt modern tájak olyan nyomást gyakorolnak az ökoszisztémákra, hogy folyamatosan alkalmazkodó mechanizmusokat alkalmaznak, hogy lépést tartsanak a közelmúlt klímaváltozásának sebességével.
A jelenleg ismert folyamatok alapján azonban nagyon nehéz megjósolni a jövőbeni fajválaszokat. Az óceán-légkör folyamatok teljes mértékben változnak, válaszul az antropogén korlátokra. Az olyan jelenségek, mint az El Nino (ENSO) vagy az észak-atlanti oszcilláció (NAO), általában kevésbé relevánsak a jövőbeli klímaváltozások és azok biológiai hatásainak előrejelzésében.