اكتشف العلماء طريقة جديدة يهدد بها تغير المناخ الحيوانات ذوات الدم البارد

كل الحيوانات تحتاج إلى طاقة لتعيش. يستخدمونه للتنفس وتدوير الدم وهضم الطعام والتحرك. تستخدم الحيوانات الصغيرة الطاقة للنمو ، ولاحقًا في الحياة للتكاثر.

تؤدي زيادة درجة حرارة الجسم إلى زيادة معدل استخدام الحيوان للطاقة. نظرًا لأن الحيوانات ذوات الدم البارد تعتمد على الظروف الحرارية لبيئتها لتنظيم درجة حرارة أجسامها ، فمن المتوقع أن تحتاج إلى المزيد من الطاقة مع ارتفاع درجة حرارة الكوكب.

ومع ذلك ، فإن بحثنا الجديد ، الذي نُشر اليوم في Nature Climate Change ، يشير إلى أن درجة الحرارة ليست العامل البيئي الوحيد الذي يؤثر على احتياجات الطاقة المستقبلية للحيوانات ذوات الدم البارد. كيف تتفاعل مع الأنواع الأخرى ستلعب أيضًا دورًا.

تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن الحيوانات ذوات الدم البارد ستحتاج إلى طاقة أكثر في عالم أكثر دفئًا مما كان يعتقد سابقًا. هذا قد يزيد من خطر الانقراض.

ما نعرفه بالفعل

كمية الطاقة التي تستخدمها الحيوانات في فترة زمنية معينة تسمى معدل الأيض.

يتأثر معدل التمثيل الغذائي بمجموعة متنوعة من العوامل ، بما في ذلك حجم الجسم ومستويات النشاط. تتمتع الحيوانات الأكبر حجمًا بمعدلات استقلاب أعلى من الحيوانات الصغيرة ، والحيوانات النشطة لديها معدلات أيض أعلى من الحيوانات غير النشطة.

يعتمد معدل الأيض أيضًا على درجة حرارة الجسم. وذلك لأن درجة الحرارة تؤثر على معدل تقدم التفاعلات الكيميائية الحيوية المشاركة في استقلاب الطاقة. بشكل عام ، إذا ارتفعت درجة حرارة جسم الحيوان ، فإن معدل الأيض الخاص به سوف يتسارع بشكل كبير.

معظم الحيوانات التي تعيش اليوم هي من ذوات الدم البارد أو “ectotherms”. الحشرات والديدان والأسماك والقشريات والبرمائيات والزواحف – بشكل أساسي جميع الكائنات باستثناء الثدييات والطيور – هي ectotherms.

نظرًا لأن تغير المناخ بفعل الإنسان يرفع درجات الحرارة العالمية ، فمن المتوقع أيضًا أن ترتفع درجات حرارة أجسام الحيوانات ذوات الدم البارد.

يقول الباحثون إن معدل التمثيل الغذائي لبعض الحرارة الخارجية الأرضية ربما يكون قد زاد بالفعل بنسبة تتراوح بين 3.5٪ و 12٪ بسبب ارتفاع درجة حرارة المناخ الذي حدث بالفعل. لكن هذا التنبؤ لا يأخذ في الحسبان قدرة الحيوانات على “التأقلم” من الناحية الفسيولوجية مع درجات الحرارة الأكثر دفئًا.

يشير التأقلم إلى قدرة الحيوان على إعادة تشكيل فسيولوجيته للتعامل مع التغيير في بيئته.

ولكن نادرًا ما يمكن أن يؤدي التأقلم إلى إبطال تأثير درجة الحرارة على عمليات التمثيل الغذائي. لهذا السبب ، بحلول نهاية القرن ، لا يزال يُتوقع أن تكون معدلات التمثيل الغذائي في الأرض أعلى بحوالي 20٪ إلى 30٪ مما هي عليه الآن.

إن الحصول على معدل استقلاب أعلى يعني أن الحيوانات ستحتاج إلى المزيد من الطعام. هذا يعني أنهم قد يتضورون جوعًا إذا لم يتوفر المزيد من الطعام ، ويتركهم طاقة أقل للعثور على رفيقة والتكاثر.

اقرأ المزيد: لماذا تعتبر الحيوانات الكبيرة أكثر كفاءة في استخدام الطاقة؟ إجابة جديدة لأحجية بيولوجية عمرها قرون

ابحاثنا

كانت محاولات البحث السابقة لفهم التكاليف النشطة لارتفاع درجة حرارة المناخ بالنسبة للإيكتثرمس محدودة من جانب واحد مهم. استخدموا في الغالب حيوانات تمت دراستها في بيئات معملية بسيطة نسبيًا حيث كان التحدي الوحيد الذي واجهوه هو تغيير درجة الحرارة.

ومع ذلك ، تواجه الحيوانات العديد من التحديات الأخرى في الطبيعة. يتضمن ذلك التفاعل مع الأنواع الأخرى ، مثل التنافس على الغذاء والعلاقات بين المفترس والفريسة.

على الرغم من أن الأنواع تتفاعل طوال الوقت في الطبيعة ، إلا أننا نادرًا ما ندرس كيف يؤثر ذلك على معدلات التمثيل الغذائي.

أردنا أن نفحص كيف يمكن لتفاعلات الأنواع أن تغير التنبؤات حول التكاليف النشطة لارتفاع درجة حرارة المناخ للحيوانات ذوات الدم البارد. للقيام بذلك ، لجأنا إلى ذبابة الفاكهة (من الجنس ذبابة الفاكهة).

تضع أنواع ذباب الفاكهة بيضها في مواد نباتية متعفنة. تتفاعل اليرقات التي تفقس من هذا البيض وتتنافس على الطعام.

تضمنت دراستنا تربية أنواع ذباب الفاكهة بمفردها أو معًا في درجات حرارة مختلفة. وجدنا أنه عندما يتنافس نوعان من يرقات ذبابة الفاكهة على الغذاء في درجات حرارة أكثر دفئًا ، كانا أكثر نشاطًا كبالغين من البالغين الذين لم يتنافسوا مع الأنواع الأخرى مثل اليرقات. هذا يعني أنهم استخدموا أيضًا المزيد من الطاقة.

من هذا ، استخدمنا النمذجة لاستنتاج أن تفاعلات الأنواع في درجات حرارة عالمية أكثر دفئًا تزيد من احتياجات الطاقة المستقبلية لذباب الفاكهة بنسبة تتراوح بين 3٪ و 16٪.

تشير هذه النتائج إلى أن الدراسات السابقة قد قللت من تقدير التكلفة النشطة لارتفاع درجة حرارة المناخ بالنسبة للحرارة الخارجية. وهذا يعني أن الأساليب الفسيولوجية البحتة لفهم عواقب تغير المناخ على الحيوانات ذوات الدم البارد من المرجح ألا تكون كافية.

اقرأ المزيد: وجد البحث أن الحيوانات الصغيرة ذوات الدم البارد هي الأكثر معاناة مع ارتفاع درجة حرارة الأرض

لنكن واقعيين

يعد فهم احتياجات الحيوانات من الطاقة أمرًا مهمًا لفهم كيفية بقائها على قيد الحياة وتكاثرها وتطورها في البيئات الصعبة.

في عالم أكثر دفئًا ، ستحتاج الحرارة الخارجية الأكثر سخونة إلى مزيد من الطاقة للبقاء والتكاثر. إذا لم يكن هناك ما يكفي من الطعام لتلبية احتياجات الجسم من الطاقة ، فقد يزداد خطر الانقراض.

من الواضح أننا يجب أن نتنبأ بدقة أكبر بكيفية تهديد ارتفاع درجة حرارة المناخ للتنوع البيولوجي. وهذا يعني دراسة استجابات الحيوانات لتغير درجة الحرارة في ظل ظروف أكثر واقعية.

اقرأ المزيد: تحرك ، نحل العسل: النحل الأسترالي يسرق العرض بسلوكيات اجتماعية فريدة وسلوكيات البحث عن الطعام