Ảnh chụp nhanh về sự đa dạng thực vật phong phú trong Rừng Đại Tây Dương của Brazil. Quý Becker, CC BY-SA
Có vẻ như mỗi ngày các nhà khoa học lại báo cáo nhiều hậu quả nghiêm trọng hơn của biến đổi khí hậu đối với động vật và thực vật trên toàn thế giới. Những con chim được di cư sau trong năm không tìm đủ thức ăn. Thực vật là ra hoa trước côn trùng của chúng thụ phấn nở. Các loài săn mồi có sức chịu đựng kém hơn để thoát khỏi những kẻ săn mồi. Tóm lại, những thay đổi khí hậu ảnh hưởng đến một sinh vật có khả năng gây ra các hiệu ứng gợn sóng có thể làm xáo trộn cấu trúc và hoạt động của toàn bộ hệ sinh thái.
Một thành phần của sức khỏe động vật phản ánh phần lớn môi trường xung quanh là vi sinh vật, một nhóm vi sinh hiện nay được biết đến với vai trò hỗ trợ tiêu hóa thức ăn, điều chỉnh hệ thống miễn dịch và bảo vệ chống lại các tác nhân gây bệnh. Các loài vi khuẩn tạo nên hệ vi sinh vật chủ yếu được tuyển chọn từ môi trường. Do đó, lưới thức ăn và các hoạt động tương tác khác của động vật ảnh hưởng đến vi khuẩn trong môi trường có khả năng hình thành các quần xã vi sinh vật của động vật.
Nhưng điều gì sẽ xảy ra khi biến đổi khí hậu làm xáo trộn môi trường, gây ra sự thay đổi trong quần xã vi sinh vật khiến vi sinh vật không thể thực hiện các chức năng chính mà động vật cần để tồn tại và phát triển?
Tôi là một nhà sinh thái học trong phòng thí nghiệm của Quý Becker chuyên nghiên cứu về nhiệt đới ở giao điểm của bệnh lưỡng cư mới nổi và biến đổi khí hậu. Hàng trăm loài lưỡng cư trên khắp các vùng nhiệt đới toàn cầu đang phải đối mặt với áp lực ngày càng lớn từ dịch bệnh và biến đổi khí hậu. Và ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy các tác nhân gây căng thẳng môi trường đang thay đổi hệ vi sinh vật của động vật, góp phần vào những thách thức mà chúng phải đối mặt.
Xây dựng hệ sinh thái
Trong một thí nghiệm gần đây được thiết kế để tìm ra cách hệ vi sinh vật của nòng nọc bị ảnh hưởng bởi các loài động vật khác trong môi trường, các đồng nghiệp của tôi và tôi đã nghiên cứu các cộng đồng vi khuẩn nước ngọt, động vật giáp xác và côn trùng khỏe mạnh từ các môi trường đất ngập nước ở Rừng Đại Tây Dương của Brazil. Chúng tôi tập trung vào các hoạt động kiếm ăn của chúng - cách chúng lọc nước để lấy thức ăn và phân hủy các thực vật chết.
Ai cũng biết rằng những hoạt động kiếm ăn này rất cần thiết cho các chức năng của hệ sinh thái như phân hủy. Nhưng chúng tôi nhận thấy rằng những lưới thức ăn này còn phục vụ một mục đích khác: Chúng thúc đẩy sự phát triển của các loài vi khuẩn “tốt” trong môi trường, chẳng hạn như các loài chống lại vi khuẩn gây bệnh.
Kết quả là, nòng nọc chia sẻ hệ sinh thái với các vi sinh vật và động vật không xương sống này có hệ vi sinh vật đường ruột khỏe mạnh hơn. Điều này cung cấp một sự bảo vệ mạnh mẽ chống lại mầm bệnh, so với những con nòng nọc không chia sẻ môi trường sống của chúng với các mạng lưới sinh vật đa dạng.
Công việc mới nhất của chúng tôi Nghiên cứu này đã tiến một bước xa hơn bằng cách thử nghiệm xem một sự xáo trộn như khí hậu ấm lên có thể ảnh hưởng như thế nào đến các lưới thức ăn giúp đảm bảo sức khỏe của các vi sinh vật có xương sống trong tự nhiên.
Việc lập bản đồ tương tác giữa các loài trong các hệ sinh thái đa dạng là khó khăn trong điều kiện thực địa, nơi môi trường không thể đoán trước và việc lặp lại các thí nghiệm để xác nhận các phát hiện là một thách thức.
Để giải quyết vấn đề này, chúng tôi đã sử dụng các loài thực vật thuộc họ bromeliad để hoạt động như một hệ sinh thái nhỏ để các đồng nghiệp của tôi và tôi có thể nghiên cứu ảnh hưởng của khí hậu ấm lên đối với sự tương tác giữa các loài trong điều kiện được kiểm soát hơn của phòng thí nghiệm.
Những chiếc lá bìm bịp chặt chẽ của cây bromeliad cung cấp một bể cá mini cho nòng nọc, động vật không xương sống và vi sinh vật. Sasha Greenspan, CC BY-SA
Bromeliads lý tưởng cho công việc thử nghiệm về tương tác cộng đồng vì chúng là các mô hình thu nhỏ tự nhiên và kích thước nhỏ của chúng cho phép chúng ta trồng nhiều trong số chúng trong một không gian nhỏ. Các địa điểm nghiên cứu của chúng tôi trong các khu rừng mưa nhiệt đới của Brazil có mật độ cực kỳ cao của bromeliads từ mặt đất đến tán cây, thường giống như một xứ sở thần tiên của Tiến sĩ Seussian.
Để tái tạo hệ sinh thái tự nhiên cho thí nghiệm của mình, chúng tôi đã trồng một khu vườn gồm 60 cây bìm bịp giống hệt nhau ngoài trời dưới bóng râm của một khu rừng nhiệt đới nhỏ ở São Paulo, Brazil. Sau đó, chúng tôi cho phép các bromeliad được động vật không xương sống và vi sinh vật xâm chiếm tự nhiên trong ba tháng. Một số cây được tiếp xúc với nhiệt độ môi trường xung quanh và những cây khác được làm ấm lên đến XNUMX độ so với môi trường xung quanh - với hệ thống sưởi ngoài trời tùy chỉnh - để phù hợp với xu hướng thay đổi khí hậu toàn cầu được dự đoán.
Gần đó, chúng tôi đã thu thập các loài ký chủ mô hình của mình để làm thí nghiệm - nòng nọc của loài ếch cây Ololygon perpusilla chỉ sinh sản trong các bể cá mini được tạo ra bởi các lá của cây bìm bịp.
Sau đó, chúng tôi chuyển bromeliad từ ngoài trời vào phòng thí nghiệm, thêm một con nòng nọc vào hồ nước nhỏ ở trung tâm của mỗi cây và áp dụng cùng một hệ thống sưởi để mô phỏng sự nóng lên. Sau một vài tuần, chúng tôi đã kiểm kê các loài vi khuẩn trong ruột nòng nọc cũng như các loài vi khuẩn và động vật không xương sống sống trong bromeliads.
Thiết lập thử nghiệm với 60 bromeliad và hệ thống sưởi ấm tùy chỉnh. Quý Becker, CC BY-SA
Các tác động domino của biến đổi khí hậu
Trong nghiên cứu này, được công bố trên tạp chí Nature Climate Change, chúng tôi nhận thấy rằng các tác động ấm lên mạng lưới cộng đồng sinh thái - bao gồm vi khuẩn môi trường, giun, ấu trùng muỗi và các động vật không xương sống dưới nước khác - làm tổn hại đến hệ thực vật đường ruột của nòng nọc, dẫn đến giảm tốc độ tăng trưởng, đây là một đại diện cho sức khỏe.
Sức khỏe của các vi sinh vật đường ruột của nòng nọc có liên quan đặc biệt đến những thay đổi trong cộng đồng vi khuẩn thủy sinh và động vật không xương sống sống cùng với nòng nọc trong bromeliads. Đó là, sự ấm lên đã hỗ trợ sự phát triển và sinh sản của một số loài vi khuẩn và động vật không xương sống và ức chế những loài khác, và những thay đổi môi trường này đã làm xáo trộn hệ vi sinh vật đường ruột của nòng nọc.
Nhiệt độ cao hơn cũng dẫn đến sự phát triển nhanh hơn của ấu trùng muỗi ăn màng lọc. Kết quả của chúng tôi cho thấy tỷ lệ cho ăn qua bộ lọc cao hơn cũng làm thay đổi thành phần loài vi khuẩn trong môi trường theo những cách làm xáo trộn thêm hệ vi sinh vật nòng nọc.
Trên thực tế, sự phát triển của nòng nọc - một đại diện cho sức khỏe của loài - có liên quan chặt chẽ với sự thay đổi do sự nóng lên trong các vi sinh vật đường ruột của chúng hơn là với những tác động trực tiếp của sự ấm lên đối với sự tăng trưởng được mong đợi ở động vật máu lạnh như nòng nọc hoặc ảnh hưởng của sự ấm lên nguồn thức ăn tảo của nòng nọc.
Công việc của chúng tôi thể hiện sự thay đổi khí hậu quy mô toàn cầu có thể tác động đến mức độ nhỏ nhất của tổ chức sinh học như thế nào, bao gồm cả vi khuẩn cộng sinh sống trong đường tiêu hóa của một loài ếch nhỏ.
Nhìn vào các quá trình này trong bối cảnh của toàn bộ cộng đồng sinh thái giúp mở rộng quan điểm của chúng ta về sức khỏe hệ vi sinh vật dưới sự thay đổi toàn cầu.
Nghiên cứu điều tra tác động của sự ấm lên đối với các vi sinh vật có xương sống thường tập trung vào phản ứng nhiệt độ trực tiếp của hệ thực vật ký chủ hơn là vật chủ định vị trong các quần xã phức tạp và đan xen nơi chúng sống trong tự nhiên.
Phát hiện của chúng tôi hỗ trợ Các nhà khoa học ngày càng đồng thuận rằng, trong khi khí hậu ấm lên dự kiến sẽ đẩy một số loài động vật vượt quá ngưỡng nhiệt của chúng, thì hậu quả phổ biến hơn nhiều của sự ấm lên là nó có thể gây ra hiệu ứng domino sinh thái, phá vỡ sự tương tác giữa các loài mà hệ sinh thái cần hoạt động bình thường.
Giới thiệu về Tác giả
Sasha Greenspan, Cộng tác viên Nghiên cứu, Đại học Alabama
Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.
Sách liên quan
Trái đất không thể sống: Cuộc sống sau khi sưởi ấm phiên bản Kindle
của David Wallace-Wells
Nó tồi tệ hơn, tồi tệ hơn nhiều so với bạn nghĩ. Nếu sự lo lắng của bạn về sự nóng lên toàn cầu bị chi phối bởi nỗi sợ nước biển dâng, bạn hầu như không làm trầy xước bề mặt của những gì khủng khiếp có thể xảy ra. Tại California, các vụ cháy rừng hiện đang hoành hành quanh năm, phá hủy hàng ngàn ngôi nhà. Trên khắp nước Mỹ, những cơn bão bùng nổ trong cộng đồng hàng tháng, hàng tháng, và lũ lụt thay thế hàng chục triệu người mỗi năm. Đây chỉ là một bản xem trước của những thay đổi sắp tới. Và họ đang đến nhanh. Nếu không có một cuộc cách mạng trong cách hàng tỷ người tiến hành cuộc sống của họ, các phần của Trái đất có thể trở nên gần gũi với người dân và những phần khác không thể sống được một cách khủng khiếp, ngay khi kết thúc thế kỷ này. Có sẵn trên Amazon
Sự kết thúc của băng: Nhân chứng mang và tìm ý nghĩa trong con đường của sự gián đoạn khí hậu
bởi Dahr Jamail
Sau gần một thập kỷ ở nước ngoài với tư cách là một phóng viên chiến trường, nhà báo nổi tiếng Dahr Jamail trở về Mỹ để làm mới niềm đam mê leo núi của mình, chỉ để thấy rằng những con dốc mà anh ta từng leo lên đã bị thay đổi không thể phục hồi do sự gián đoạn của khí hậu. Để đáp lại, Jamail bắt đầu cuộc hành trình đến chiến tuyến địa lý của cuộc khủng hoảng này từ Alaska đến Rạn san hô Great Barrier của Úc, thông qua rừng mưa nhiệt đới Amazon để khám phá hậu quả đối với thiên nhiên và con người do mất băng. Có sẵn trên Amazon
Trái đất của chúng ta, loài của chúng ta, thần của chúng ta: Làm thế nào để phát triển trong khi tạo ra một thế giới bền vững
bởi Ellen Moyer
Tài nguyên hiếm nhất của chúng ta là thời gian. Với quyết tâm và hành động, chúng ta có thể thực hiện các giải pháp thay vì ngồi bên lề chịu các tác động có hại. Chúng tôi xứng đáng, và có thể có, sức khỏe tốt hơn và môi trường trong sạch hơn, khí hậu ổn định, hệ sinh thái lành mạnh, sử dụng tài nguyên bền vững và ít cần kiểm soát thiệt hại. Chúng tôi có rất nhiều để đạt được. Thông qua khoa học và câu chuyện, Trái đất của chúng ta, Loài của chúng ta, Selves của chúng ta tạo ra hy vọng, sự lạc quan và các giải pháp thiết thực, chúng ta có thể sử dụng cá nhân và tập thể để phủ xanh công nghệ, phủ xanh nền kinh tế, tăng cường dân chủ và tạo sự bình đẳng xã hội. Có sẵn trên Amazon
Từ Nhà xuất bản:
Mua hàng trên Amazon để giảm chi phí mang lại cho bạn InsideSelf.comelf.com, MightyNatural.com, và ClimateImpactNews.com miễn phí và không có nhà quảng cáo theo dõi thói quen duyệt web của bạn. Ngay cả khi bạn nhấp vào một liên kết nhưng không mua các sản phẩm được chọn này, bất kỳ thứ gì khác bạn mua trong cùng một lượt truy cập trên Amazon đều trả cho chúng tôi một khoản hoa hồng nhỏ. Không có chi phí bổ sung cho bạn, vì vậy hãy đóng góp cho nỗ lực. Bạn cũng có thể sử dụng liên kết này sử dụng cho Amazon bất cứ lúc nào để bạn có thể giúp hỗ trợ những nỗ lực của chúng tôi.
