تغییرات آب و هوایی عاملی برای تهدید حیات حیوانات خونسرد

همه حیوانات برای زندگی به انرژی نیاز دارند. آنها از آن برای تنفس، گردش خون، هضم غذا و حرکت استفاده می‌کنند. حیوانات جوان از انرژی برای رشد و در مراحل بعدی زندگی برای تولید مثل استفاده می‌کنند

افزایش دمای بدن باعث افزایش سرعت مصرف انرژی حیوان می‌شود. از آنجایی که حیوانات خونسرد برای تنظیم دمای بدن خود به شرایط حرارتی محیط خود متکی هستند، انتظار می‌رود با گرم شدن سیاره به انرژی بیشتری نیاز داشته باشند.

با این حال، تحقیقات جدید محققان استرالیایی که به تازگی در مجله «Nature Climate Change» منتشر شد، نشان می‌دهد که دما تنها عامل محیطی نیست که بر نیاز انرژی حیوانات خونسرد در آینده تأثیر می‌گذارد. نحوه تعامل آنها با گونه‌های دیگر نیز نقش دارد.

یافته‌های جدید محققان نشان داده است که حیوانات خونسرد در دنیای گرم‌تر به انرژی بیشتری نیاز دارند که این امر ممکن است خطر انقراض آنها را افزایش دهد.

مقدار انرژی مصرف شده توسط حیوانات در یک زمان معین، نرخ متابولیسم آنها نامیده می‌شود. میزان متابولیک تحت تأثیر عوامل مختلفی از جمله اندازه بدن و سطح فعالیت قرار دارد. حیوانات بزرگتر نسبت به حیوانات کوچکتر متابولیسم بیشتری دارند و حیوانات فعال نسبت به حیوانات غیرفعال نرخ متابولیک بالاتری دارند.

میزان متابولیسم نیز به دمای بدن بستگی دارد. این به این دلیل است که دما بر سرعت انجام واکنش‌های بیوشیمیایی درگیر در متابولیسم انرژی تأثیر می‌گذارد. به طور کلی، اگر دمای بدن حیوان افزایش یابد، سرعت متابولیسم آن به طور تصاعدی افزایش می‌یابد.

اکثر جانورانی که امروزه زنده هستند خون‌سرد یا برون‌گرما(Ectotherm) هستند. خونسرد یا برون‌گرما، جانداری است که در آن منابع فیزیولوژیکی درونی گرما در کنترل دمای بدن اهمیت نسبتاً کوچک یا کاملاً ناچیز دارند. چنین جاندارانی به منابع گرمای محیطی وابسته هستند، که این امر به آنها اجازه می‌دهد تا با نرخ‌های سوخت‌وساز بسیار اقتصادی کار کنند.

حشرات، کرم‌ها، ماهی‌ها، سخت پوستان، دوزیستان و خزندگان(اساساً همه موجودات به جز پستانداران و پرندگان) خون‌سرد هستند.

از آنجایی که تغییرات آب و هوایی ناشی از انسان دمای جهانی را افزایش می‌دهد، انتظار می‌رود دمای بدن حیوانات خونسرد نیز افزایش یابد.

محققان می‌گویند نرخ متابولیک برخی از خونسردهای زمینی ممکن است به دلیل گرم شدن آب و هوا که قبلا رخ داده است، بین ۳.۵ تا ۱۲ درصد افزایش یافته باشد. اما این پیش‌بینی دلیل ظرفیت بالای جانوران برای سازگاری فیزیولوژیکی با دماهای گرم‌تر نیست. سازگاری به توانایی حیوان در بازسازی فیزیولوژی خود برای مقابله با تغییر محیط خود اشاره دارد.

اما به ندرت سازگاری می‌تواند اثر دما را بر فرآیندهای متابولیک به طور کامل نفی کند. به همین دلیل، تا پایان قرن پیش‌بینی می‌شود که خونسردهای زمینی در حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد بیشتر از آنچه اکنون هستند، نرخ متابولیک داشته باشند.

داشتن نرخ متابولیسم بالاتر به این معنی است که حیوانات به غذای بیشتری نیاز دارند. این بدان معناست که اگر غذای بیشتری در دسترس نباشد ممکن است گرسنه بمانند و انرژی کمتری برای یافتن جفت و تولیدمثل داشته باشند.

تلاش‌های تحقیقاتی قبلی برای درک هزینه‌های انرژی گرمایش آب و هوا برای خونسردها از یک جنبه مهم محدود بود. آن‌ها عمدتاً از حیواناتی که در محیط‌های آزمایشگاهی نسبتاً ساده مطالعه می‌شدند استفاده می‌کردند که تنها چالشی که با آن مواجه بودند تغییر دما بود.

با این حال، حیوانات با چالش‌های بسیاری در طبیعت روبرو هستند. این شامل تعامل با گونه‌های دیگر، مانند رقابت برای غذا و روابط شکارچی و طعمه است. محققان گفتند: حتی اگر گونه‌ها همیشه در طبیعت با هم تعامل داشته باشند، ما به ندرت مطالعه می‌کنیم که چگونه این امر روی نرخ متابولیک آنها تأثیر می‌گذارد.

در این مطالعه ما می‌خواستیم بررسی کنیم که چگونه فعل و انفعالات گونه‌ها ممکن است پیش بینی‌ها در مورد میزان انرژی گرمایش آب و هوا برای حیوانات خونسرد را تغییر دهد. برای این کار به مگس میوه(از جنس مگس سرکه) روی آوردیم.

گونه‌های مگس میوه تخم‌های خود را در مواد گیاهی پوسیده می‌گذارند. لاروهایی که از این تخم‌ها بیرون می‌آیند با هم تعامل دارند و برای کسب غذا با هم رقابت می‌کنند.

مطالعه ما شامل پرورش گونه‌های مگس میوه به تنهایی یا با هم در دماهای مختلف بود. ما متوجه شدیم که وقتی دو گونه از لارو مگس میوه برای غذا در دماهای گرمتر رقابت می‌کنند، در بزرگسالی نسبت به بزرگسالانی که با گونه‌های دیگر به عنوان لارو رقابت نمی‌کنند، فعال‌تر بودند. این بدان معناست که آنها همچنین انرژی بیشتری مصرف می‌کردند.

در این روش ما از مدل‌سازی استفاده کردیم تا استنباط کنیم که فعل و انفعالات گونه‌ها در دمای گرم‌تر جهانی، نیاز انرژی آتی مگس‌های میوه را بین سه تا ۱۶ درصد افزایش می‌دهد.

این یافته‌ها نشان می‌دهد که مطالعات قبلی میزان انرژی گرمایش آب و هوا بر خونسردها را دست کم گرفته‌اند. این بدان معناست که رویکردهای صرفاً فیزیولوژیکی برای درک پیامدهای تغییرات آب و هوایی برای حیوانات خونسرد احتمالاً ناکافی است.

درک نیازهای انرژی حیوانات برای درک چگونگی زنده ماندن، تولید مثل و تکامل آن‌ها در محیط‌های چالش برانگیز مهم است. در دنیای گرم‌تر، خونسردهای گرم‌تر برای بقا و تولید مثل به انرژی بیشتری نیاز دارند. اگر غذای کافی برای تامین انرژی مورد نیاز بدن آن‌ها وجود نداشته باشد، خطر انقراض آنها ممکن است افزایش یابد. واضح است که ما باید با دقت بیشتری پیش بینی کنیم که چگونه گرم شدن آب و هوا تنوع زیستی را تهدید می‌کند.