إن تغير المناخ الذي يسببه الإنسان يشكل بشكل متزايد البيئات المعيشية على الأرض. إن ارتفاع درجات الحرارة، والتحولات السريعة في هطول الأمطار والموسمية، وتحمض المحيطات، كلها عوامل تشكل بيئات متغيرة للعديد من الأنواع الحيوانية. كيف تتكيف الحيوانات مع هذه الظروف الجديدة والمتطرفة في كثير من الأحيان؟
تلعب الأجهزة العصبية الحيوانية دورًا مركزيًا في تمكين والحد من كيفية استجابتها للمناخ المتغير. باعتباري عالم أحياء وعالم أعصاب، فإن اثنين من اهتماماتي البحثية الرئيسية يتعلقان بفهم كيفية تأقلم الحيوانات مع درجات الحرارة القصوى وتحديد القوى التي تشكل بنية ووظيفة الجهاز العصبي الحيواني، وخاصة الأدمغة. قادني تقاطع هذه الاهتمامات إلى استكشاف تأثيرات المناخ على الجهاز العصبي وكيف ستستجيب الحيوانات على الأرجح للبيئات المتغيرة بسرعة.
تعتبر جميع الوظائف الرئيسية للجهاز العصبي – اكتشاف الحواس والمعالجة العقلية وتوجيه السلوك – بالغة الأهمية. فهي تسمح للحيوانات بالتنقل في بيئاتها بطرق تمكنها من البقاء والتكاثر. ومن المرجح أن يؤثر تغير المناخ على هذه الوظائف، وغالباً نحو الأسوأ.
تغيير البيئات الحسية
يؤدي تغير درجات الحرارة إلى تغيير توازن الطاقة في النظم البيئية – من النباتات التي تنتج الطاقة من ضوء الشمس إلى الحيوانات التي تستهلك النباتات والحيوانات الأخرى – وبالتالي تغيير العوالم الحسية التي تعيشها الحيوانات. ومن المرجح أن يتحدى تغير المناخ جميع حواسهم، من البصر والذوق إلى الشم واللمس.
تدرك الحيوانات مثل الثدييات درجة الحرارة جزئيًا من خلال بروتينات مستقبلات خاصة في أجهزتها العصبية التي تستجيب للحرارة والبرودة، وتميز بين درجات الحرارة المعتدلة والمتطرفة. تساعد بروتينات المستقبلات هذه الحيوانات في البحث عن الموائل المناسبة وقد تلعب دورًا حاسمًا في كيفية استجابة الحيوانات لدرجات الحرارة المتغيرة.
يؤدي تغير المناخ إلى تعطيل الإشارات البيئية التي تعتمد عليها الحيوانات لحل مشكلات مثل اختيار الموطن والعثور على الطعام واختيار الشركاء. وتعتمد بعض الحيوانات، مثل البعوض الذي ينقل الطفيليات ومسببات الأمراض، على التدرجات الحرارية لتوجيه نفسها إلى بيئتها. تغير التغيرات في درجات الحرارة مكان وزمان بحث البعوض عن المضيفين، مما يؤدي إلى تغيرات في انتقال الأمراض.
إن كيفية تأثير تغير المناخ على الإشارات الكيميائية التي تستخدمها الحيوانات للتواصل مع بعضها البعض أو الإضرار بالمنافسين يمكن أن تكون معقدة بشكل خاص لأن المركبات الكيميائية حساسة للغاية لدرجة الحرارة.
مصادر المعلومات الموثوقة سابقًا مثل التغيرات الموسمية في ضوء النهار يمكن أن تفقد فائدتها عندما تصبح غير منفصلة. قد يتسبب هذا في انهيار العلاقة بين طول النهار وازدهار النباتات وإثمارها، وانقطاع سلوك الحيوانات مثل السبات والهجرة عندما لا يعد طول النهار يتنبأ بتوافر الموارد.
تغيير العقول والإدراك
قد يؤدي ارتفاع درجات الحرارة إلى تعطيل كيفية تطور وعمل أدمغة الحيوانات، مع آثار سلبية محتملة على قدرتها على التكيف بفعالية مع بيئاتها الجديدة.
لقد وثق الباحثون كيف يمكن لدرجات الحرارة القصوى أن تغير الخلايا العصبية الفردية على المستويات الجينية والهيكلية، وكذلك كيفية تنظيم الدماغ ككل.
في البيئات البحرية، وجد الباحثون أن التغيرات الناجمة عن المناخ في كيمياء المياه مثل تحمض المحيطات يمكن أن تؤثر على الأداء الإدراكي العام للحيوانات وقدراتها الحسية، مثل تتبع الرائحة في أسماك الشعاب المرجانية وأسماك القرش.
اضطرابات السلوك
قد تستجيب الحيوانات للشدائد المناخية عن طريق تغيير مواقعها، بدءًا من تغيير الموائل الدقيقة التي تستخدمها وحتى تغيير نطاقاتها الجغرافية.
يمكن أيضًا أن ينتقل النشاط إلى فترات مختلفة من اليوم أو إلى مواسم جديدة. يمكن أن يكون لهذه الاستجابات السلوكية آثار كبيرة على المحفزات البيئية التي ستتعرض لها الحيوانات.
على سبيل المثال، انتقلت الأسماك في البحار الدافئة إلى مياه أكثر برودة وأعمق تتميز بكثافة ضوء ونطاق ألوان مختلفين بشكل كبير عما اعتادت عليه أنظمتها البصرية. علاوة على ذلك، نظرًا لأنه لن تغير جميع الأنواع سلوكياتها بنفس الطريقة، فإن الأنواع التي تنتقل إلى موطن جديد، في أي وقت من اليوم أو الموسم، ستواجه كائنات جديدة، بما في ذلك النباتات الغذائية والحيوانات الفرائس، والمنافسين والحيوانات المفترسة، ومسببات الأمراض.
إن التحولات السلوكية الناجمة عن تغير المناخ ستعمل على إعادة هيكلة النظم البيئية في جميع أنحاء العالم، مع نتائج معقدة ولا يمكن التنبؤ بها.
اللدونة والتطور
أدمغة الحيوانات مرنة بشكل ملحوظ، وتم تطويرها لتتناسب مع الخبرة البيئية الفردية. بل إنهم قادرون بشكل كبير على التغيير في مرحلة البلوغ.
لكن الدراسات التي تقارن بين الأنواع شهدت تأثيرات بيئية قوية على تطور الدماغ. تتطور الأجهزة العصبية الحيوانية لتتناسب مع البيئات الحسية لمساحة نشاط كل نوع. تشير هذه الأنماط إلى أن الأنظمة المناخية الجديدة ستشكل في نهاية المطاف الأجهزة العصبية من خلال إجبارها على التطور.
عندما يكون للوراثة تأثيرات قوية على نمو الدماغ، فإن الأجهزة العصبية التي تتكيف بشكل جيد مع البيئة المحلية قد تفقد قدرتها على التكيف مع تغير المناخ. وقد يمهد هذا الطريق لحلول تكيفية جديدة. مع تغير نطاق وأهمية المحفزات الحسية والإشارات الموسمية، فإن الانتقاء الطبيعي سوف يفضل أولئك الذين لديهم قدرات حسية أو معرفية جديدة.
بعض أجزاء الجهاز العصبي مقيدة بالتكيفات الجينية بينما البعض الآخر أكثر مرونة واستجابة للظروف البيئية. إن الفهم الأكبر لكيفية تكيف الجهاز العصبي الحيواني مع البيئات المتغيرة بسرعة سيساعد على التنبؤ بكيفية تأثر جميع الأنواع بتغير المناخ.
تم إعادة نشر هذا المقال من The Conversation، وهي منظمة إخبارية مستقلة غير ربحية تقدم لك حقائق وتحليلات لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد.
كتب بواسطة: شون أودونيل، جامعة دريكسيل.
اقرأ أكثر:
لا يعمل شون أودونيل في أي شركة أو مؤسسة أو يستشيرها أو يمتلك أسهمًا فيها أو يتلقى تمويلًا منها قد تستفيد من هذه المقالة، ولم يكشف عن أي انتماءات ذات صلة بعد تعيينه الأكاديمي.