ستكافح الحشرات لمواكبة ارتفاع درجة الحرارة العالمية – وهو ما قد يكون خبرًا سيئًا للبشر

يمكن للحيوانات فقط تحمل درجات الحرارة ضمن نطاق معين. تسمى درجات الحرارة العلوية والسفلية لهذا النطاق بحدودها الحرارية الحرجة. مع تجاوز هذه الحدود ، يجب على الحيوان إما التكيف أو الهجرة إلى مناخ أكثر برودة.

ومع ذلك ، ترتفع درجات الحرارة في جميع أنحاء العالم بوتيرة سريعة. تشير موجات الحر التي حطمت الرقم القياسي في جميع أنحاء أوروبا هذا الصيف إلى هذا. يمكن لموجات الحرارة مثل هذه أن تتسبب في تجاوز درجات الحرارة بانتظام الحدود الحرارية الحرجة ، مما يعرض العديد من الأنواع للخطر.

في دراسة جديدة ، قمنا بتقييم مدى قدرة 102 نوع من الحشرات على تعديل حدودها الحرارية الحرجة للبقاء على قيد الحياة في درجات الحرارة القصوى. وجدنا أن الحشرات لديها قدرة ضعيفة على القيام بذلك ، مما يجعلها عرضة بشكل خاص لتغير المناخ.

يمكن أن يكون لتأثير تغير المناخ على الحشرات عواقب وخيمة على حياة الإنسان. تخدم العديد من أنواع الحشرات وظائف بيئية مهمة بينما يمكن أن تؤدي حركة الأنواع الأخرى إلى تعطيل توازن النظم البيئية.

كيف تتكيف الحيوانات مع درجات الحرارة القصوى؟

يمكن للحيوان أن يوسع حدوده الحرارية الحرجة إما من خلال التأقلم أو التكيف.

يحدث التأقلم خلال حياة الحيوان (غالبًا في غضون ساعات). إنها العملية التي يساعد بها التعرض السابق في توفير حماية للحيوان أو الحشرات من الإجهاد البيئي اللاحق. يتأقلم البشر مع التعرض المكثف للأشعة فوق البنفسجية من خلال الدباغة التدريجية التي تحمي البشرة لاحقًا من الأشعة فوق البنفسجية الضارة.

تتمثل إحدى طرق تأقلم الحشرات في إنتاج بروتينات الصدمة الحرارية استجابةً للتعرض للحرارة. هذا يمنع الخلايا من الموت تحت درجات الحرارة القصوى.

يمكن لبعض الحشرات أيضًا استخدام اللون للتأقلم. تظهر الدعسوقة التي تنمو في البيئات الدافئة من طور العذراء مع وجود بقع أقل من الحشرات التي تنمو في البرد. نظرًا لأن البقع الداكنة تمتص الحرارة ، فإن وجود عدد أقل من البقع يبقي الحشرة أكثر برودة.

يحدث التكيف عندما تنتقل الجينات المفيدة عبر الأجيال عبر التطور. هناك العديد من الأمثلة على الحيوانات التي تتطور استجابة لتغير المناخ.

على مدار الـ 150 عامًا الماضية ، طورت بعض أنواع الببغاوات الأسترالية مثل عصابة كوكاتو الببغاوات والببغاوات ذات الردف الأحمر مناقير أكبر. نظرًا لأنه يمكن تحويل كمية أكبر من الدم إلى منقار أكبر ، يمكن فقد المزيد من الحرارة في البيئة المحيطة.

لكن التطور يحدث على مدى فترة أطول من التأقلم وقد لا يسمح بحدود حرارية حرجة بالتكيف بما يتماشى مع الوتيرة الحالية لارتفاع درجة الحرارة العالمية. الحدود الحرارية العليا بطيئة بشكل خاص في التطور ، والتي قد تكون بسبب التغيرات الجينية الكبيرة المطلوبة لتحمل أكبر للحرارة.

أصبح البحث في كيفية مساعدة التأقلم للحيوانات على النجاة من ارتفاع درجات الحرارة بشكل استثنائي مجالًا ذا اهتمام علمي متزايد.

ضعف القدرة على التكيف مع درجات الحرارة القصوى

عند التعرض لتغير درجة الحرارة بمقدار 1 ، وجدنا أن الحشرات يمكنها فقط تعديل حدها الحراري الأعلى بحوالي 10٪ والحد الأدنى بحوالي 15٪ في المتوسط. في المقابل ، وجدت دراسة منفصلة أن الأسماك والقشريات يمكن أن تعدل حدودها بحوالي 30٪.

لكننا وجدنا أن هناك نوافذ أثناء التطور تكون فيها الحشرة أكثر تحملًا للحرارة. نظرًا لأن حشرات الأحداث أقل حركة من البالغين ، فهي أقل قدرة على استخدام سلوكها لتعديل درجة حرارتها. على سبيل المثال ، لا تستطيع كاتربيلر في مرحلة الشرنقة أن تتحرك في الظل لتهرب من الحرارة.

تعرضت هذه المرحلة من الحياة غير المتحركة ، التي تعرضت لتغيرات أكبر في درجات الحرارة ، لضغط تطوري قوي لتطوير آليات لتحمل الإجهاد الناتج عن درجات الحرارة. تتمتع الحشرات اليافعة عمومًا بقدرة أكبر على التأقلم مع درجات الحرارة المرتفعة أكثر من الحشرات البالغة. استطاعت الأحداث تعديل حدها الحراري الأعلى بنسبة 11٪ في المتوسط ​​، مقابل 7٪ للبالغين.

ولكن نظرًا لأن قدرتها على التأقلم لا تزال ضعيفة نسبيًا وقد تنخفض عندما تغادر الحشرة هذه المرحلة من الحياة ، فمن المرجح أن يكون التأثير محدودًا للتكيف مع تغير المناخ في المستقبل.

ماذا يعني هذا للمستقبل؟

تعني القدرة الضعيفة على التكيف مع درجات الحرارة المرتفعة أن العديد من الحشرات ستحتاج إلى الهجرة إلى مناخات أكثر برودة من أجل البقاء على قيد الحياة. قد يؤدي انتقال الحشرات إلى بيئات جديدة إلى الإخلال بالتوازن الدقيق للنظم البيئية.

تتسبب الآفات الحشرية في خسارة 40٪ من إنتاج المحاصيل العالمي. مع تغير توزيعها الجغرافي ، يمكن للآفات أن تهدد الأمن الغذائي بشكل أكبر. خلص تقرير للأمم المتحدة من عام 2021 إلى أن أعداد دودة الحشد الخريفية ، التي تتغذى على محاصيل مثل الذرة ، قد وسعت بالفعل نطاقها بسبب تغير المناخ.

قد يكون لهجرة الحشرات أيضًا تأثيرات عميقة على صحة الإنسان. العديد من الأمراض الرئيسية التي تصيب الإنسان ، بما في ذلك الملاريا ، تنتقل عن طريق الحشرات. تزيد حركة الحشرات بمرور الوقت من إمكانية إدخال الأمراض المعدية إلى خطوط العرض العليا.

تم تسجيل أكثر من 770 حالة إصابة بفيروس غرب النيل في أوروبا هذا العام. ظهرت منطقة فينيتو الإيطالية ، حيث نشأت غالبية الحالات ، كموطن مثالي لـ كوليكس البعوض ، الذي يمكنه استضافة الفيروس ونقله. في وقت سابق من هذا العام ، وجد العلماء أن عدد البعوض في المنطقة زاد بنسبة 27٪.

قد تنقرض أنواع الحشرات غير القادرة على الهجرة. هذا مصدر قلق لأن العديد من الحشرات تؤدي وظائف بيئية مهمة. يتم تخصيب ثلاثة أرباع المحاصيل المنتجة عالميًا بواسطة الملقحات. يمكن أن يؤدي خسارتهم إلى انخفاض حاد في إنتاج الغذاء العالمي.

تعرض الحشرات لدرجات الحرارة القصوى يعني أننا نواجه مستقبلًا غير مؤكد ومثير للقلق إذا لم نتمكن من كبح وتيرة تغير المناخ. تتمثل إحدى الطرق الواضحة لحماية هذه الأنواع في إبطاء وتيرة تغير المناخ عن طريق تقليل استهلاك الوقود الأحفوري. على نطاق أصغر ، يمكن أن يوفر إنشاء موائل مظللة ، والتي تحتوي على مناخات مناخية أكثر برودة ، فترة راحة أساسية للحشرات التي تواجه ارتفاع درجات الحرارة.