Ученые открыли новый способ, которым изменение климата угрожает хладнокровным животным

Всем животным для жизни нужна энергия. Они используют его, чтобы дышать, циркулировать кровь, переваривать пищу и двигаться. Молодые животные используют энергию для роста, а в более позднем возрасте — для размножения.

Повышенная температура тела увеличивает скорость, с которой животное использует энергию. Поскольку хладнокровные животные полагаются на тепловые условия окружающей среды для регулирования температуры своего тела, ожидается, что им потребуется больше энергии по мере нагревания планеты.

Однако наше новое исследование, опубликованное сегодня в Изменение климата природы, предполагает, что температура — не единственный фактор окружающей среды, влияющий на будущие энергетические потребности хладнокровных животных. То, как они взаимодействуют с другими видами, также будет играть роль.

Наши результаты показывают, что хладнокровным животным потребуется даже больше энергии в более теплом мире, чем считалось ранее. Это может увеличить риск их исчезновения.

Что мы уже знаем

Количество энергии, которую животные используют за определенный промежуток времени, называется скоростью их метаболизма.

На скорость метаболизма влияет множество факторов, в том числе размер тела и уровень активности. У более крупных животных скорость метаболизма выше, чем у мелких животных, а у активных животных скорость метаболизма выше, чем у неактивных животных.

Скорость метаболизма также зависит от температуры тела. Это связано с тем, что температура влияет на скорость, с которой протекают биохимические реакции, участвующие в энергетическом обмене. Как правило, если температура тела животного повышается, скорость его метаболизма увеличивается в геометрической прогрессии.

Большинство живущих сегодня животных являются хладнокровными или «эктотермами». Насекомые, черви, рыбы, ракообразные, земноводные и рептилии — практически все существа, кроме млекопитающих и птиц, — являются экзотермами.

Поскольку изменение климата, вызванное деятельностью человека, повышает глобальные температуры, ожидается, что температура тела хладнокровных животных также повысится.

Исследователи говорят, что скорость метаболизма некоторых наземных экзотермов, возможно, уже увеличилась на 3,5–12% из-за уже произошедшего потепления климата. Но этот прогноз не учитывает способность животных физиологически «акклиматизироваться» к более высоким температурам.

Акклиматизация относится к способности животного перестроить свою физиологию, чтобы справиться с изменением окружающей среды.

Но редко акклиматизация может полностью свести на нет влияние температуры на обменные процессы. По этой причине прогнозируется, что к концу века наземные эктотермы будут иметь скорость метаболизма примерно на 20–30% выше, чем сейчас.

Более высокая скорость метаболизма означает, что животным потребуется больше пищи. Это означает, что они могут голодать, если больше еды не будет доступно, и у них останется меньше энергии для поиска пары и размножения.

Наше исследование

Предыдущие исследовательские попытки понять энергетические затраты на потепление климата для эктотермов были ограничены в одном важном отношении. В основном они использовали животных, которых изучали в относительно простых лабораторных условиях, где единственной проблемой, с которой они сталкивались, было изменение температуры.

Однако животные сталкиваются со многими другими проблемами в природе. Это включает в себя взаимодействие с другими видами, например, конкуренцию за пищу и отношения хищник-жертва.

Несмотря на то, что виды постоянно взаимодействуют в природе, мы редко изучаем, как это влияет на скорость метаболизма.

Мы хотели изучить, как взаимодействие видов может изменить прогнозы об энергетических затратах на потепление климата для хладнокровных животных. Для этого мы обратились к плодовой мушке (из рода Drosophila).

Виды плодовых мух откладывают яйца в гниющем растительном материале. Личинки, которые вылупляются из этих яиц, взаимодействуют и конкурируют за пищу.

Наше исследование включало выращивание видов плодовых мух по отдельности или вместе при разных температурах. Мы обнаружили, что когда два вида личинок плодовых мух конкурируют за пищу при более высоких температурах, они были более активны во взрослом состоянии, чем взрослые особи, которые не конкурировали с другими видами в качестве личинок. Это означает, что они также использовали больше энергии.

Исходя из этого, мы использовали моделирование, чтобы сделать вывод, что взаимодействие видов при более высоких глобальных температурах увеличивает будущие энергетические потребности плодовых мух на 3-16%.

Эти результаты показывают, что предыдущие исследования недооценивали энергетические затраты на потепление климата для эктотермов. Это означает, что чисто физиологические подходы к пониманию последствий изменения климата для хладнокровных животных, вероятно, будут недостаточными.

давай по-настоящему

Понимание энергетических потребностей животных важно для понимания того, как они будут выживать, размножаться и развиваться в сложных условиях.

В более теплом мире более горячим экзотермам потребуется больше энергии для выживания и размножения. Если еды недостаточно для удовлетворения энергетических потребностей их тела, риск их исчезновения может возрасти.

Ясно, что мы должны более точно прогнозировать, как потепление климата будет угрожать биоразнообразию. Это означает изучение реакции животных на изменение температуры в более реальных условиях.

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочитайте оригинальную статью.