Perubahan iklim yang disebabkan oleh manusia semakin meningkat membentuk lingkungan hidup di bumi. Meningkatnya suhu, perubahan cepat curah hujan dan musim, serta pengasaman laut menyebabkan perubahan lingkungan bagi banyak spesies hewan. Bagaimana hewan menyesuaikan diri dengan kondisi baru yang sering kali ekstrem ini?
Sistem saraf hewan memainkan peran sentral dalam mengaktifkan dan membatasi cara mereka merespons perubahan iklim. Dua minat penelitian utama saya sebagai a ahli biologi dan ahli saraf melibatkan pemahaman bagaimana hewan menampung suhu ekstrem dan mengidentifikasi kekuatan-kekuatan yang membentuk struktur dan fungsi sistem saraf hewan, terutama otak. Perpotongan kepentingan ini mendorong saya untuk mengeksplorasi dampak iklim terhadap sistem saraf dan bagaimana hewan akan merespons lingkungan yang berubah dengan cepat.
Semua fungsi utama sistem saraf – deteksi indra, pemrosesan mental, dan pengarahan perilaku – sangatlah penting. Mereka memungkinkan hewan untuk menavigasi lingkungannya dengan cara yang memungkinkan kelangsungan hidup dan reproduksinya. Perubahan iklim kemungkinan besar akan mempengaruhi fungsi-fungsi ini, bahkan seringkali menjadi lebih buruk.
Pergeseran lingkungan sensorik
Perubahan suhu menggeser keseimbangan energi ekosistem – dari tumbuhan yang menghasilkan energi dari sinar matahari ke hewan yang mengonsumsi tumbuhan dan hewan lainnya – yang kemudian mengubah dunia sensorik yang dialami hewan. Kemungkinan besar perubahan iklim akan menantang seluruh indera mereka, mulai dari penglihatan dan pengecapan hingga penciuman dan sentuhan.
Hewan seperti mamalia juga merasakan suhu protein reseptor khusus dalam sistem saraf mereka yang merespons panas dan dingin, membedakan antara suhu sedang dan ekstrim. Protein reseptor ini membantu hewan mencari habitat yang sesuai dan mungkin memainkan peran penting dalam cara hewan merespons perubahan suhu.
Perubahan iklim mengganggu isyarat lingkungan yang diandalkan hewan untuk memecahkan masalah seperti memilih habitat, mencari makanan, dan memilih pasangan. Beberapa hewan, seperti nyamuk yang mentransmisikan parasit dan patogen, mengandalkan gradien suhu untuk menyesuaikan diri dengan lingkungannya. Pergeseran suhu mengubah tempat dan waktu nyamuk mencari inangnya, sehingga menyebabkan perubahan dalam penularan penyakit.
Perubahan iklim mendorong semakin banyak nyamuk yang menjadikan manusia sebagai inang pilihan mereka.
Bagaimana perubahan iklim mempengaruhi sinyal kimia yang digunakan hewan berkomunikasi satu sama lain atau merugikan pesaing bisa menjadi sangat kompleks karena senyawa kimia sangat sensitif terhadap suhu.
Sumber informasi yang sebelumnya dapat diandalkan seperti perubahan musim di siang hari dapat kehilangan kegunaannya jika tidak digabungkan. Hal ini dapat menyebabkan terputusnya hubungan antara panjang hari dan tanaman berbunga dan berbuahdan interupsi ke perilaku binatang seperti hibernasi dan migrasi ketika lamanya hari tidak lagi dapat memprediksi ketersediaan sumber daya.
Mengubah otak dan kognisi
Meningkatnya suhu dapat mengganggu perkembangan dan fungsi otak hewan, yang berpotensi berdampak negatif pada kemampuan mereka beradaptasi secara efektif dengan lingkungan baru.
Para peneliti telah mendokumentasikan bagaimana suhu ekstrem dapat mengubah neuron individu di otak genetik dan tingkat strukturalserta bagaimana otak terorganisir secara keseluruhan.
Di lingkungan laut, para peneliti telah menemukan bahwa perubahan kimiawi air yang disebabkan oleh iklim seperti pengasaman laut dapat memengaruhi kinerja kognitif umum dan kemampuan sensorik hewan, seperti pelacakan bau di perairan. ikan karang Dan hiu.
Gangguan perilaku
Hewan mungkin merespons kesulitan iklim dengan berpindah lokasi, dari mengubah habitat mikro mereka menggunakan ke mengubah mereka rentang geografis.
Aktivitas juga bisa bergeser ke periode yang berbeda dalam sehari atau untuk musim baru. Respons perilaku ini dapat mempunyai implikasi besar terhadap rangsangan lingkungan yang akan dihadapi hewan.
(Kredit: Rapeepong Puttakumwong/Moment via Getty Images) Pergeseran iklim mendorong beberapa spesies ular ke habitat hutan, dan peningkatan predasi terhadap burung yang bersarang mungkin akan melampaui tingkat berkelanjutan.
Misalnya, ikan-ikan di lautan yang memanas telah berpindah ke perairan yang lebih dingin dan lebih dalam, yang mempunyai kondisi yang sangat berbeda intensitas cahaya dan rentang warna daripada yang biasa dilakukan sistem visual mereka. Selain itu, karena tidak semua spesies akan mengubah perilakunya dengan cara yang sama, spesies yang berpindah ke habitat, waktu, atau musim baru akan mengalami perubahan perilaku yang sama. menghadapi yang barutermasuk tanaman pangan dan hewan mangsa, pesaing dan predator, serta patogen.
Pergeseran perilaku yang disebabkan oleh perubahan iklim akan merestrukturisasi ekosistem di seluruh dunia dengan akibat yang kompleks dan tidak dapat diprediksi.
Plastisitas dan evolusi
Otak hewan sangat fleksibel dan dikembangkan untuk menyesuaikan diri pengalaman lingkungan individu. Bahkan secara substansial mampu berubah di masa dewasa.
Namun penelitian yang membandingkan spesies telah dilakukan terlihat kuat dampak lingkungan tentang evolusi otak. Sistem saraf hewan berevolusi untuk menyesuaikan lingkungan sensorik ruang aktivitas masing-masing spesies. Pola-pola ini menunjukkan bahwa rezim iklim baru pada akhirnya akan membentuk sistem saraf dengan memaksa sistem tersebut berevolusi.
Ketika genetika berdampak kuat pada perkembangan otak, sistem saraf yang telah beradaptasi dengan baik terhadap lingkungan setempat mungkin kehilangan daya adaptasinya akibat perubahan iklim. Hal ini mungkin membuka jalan bagi solusi adaptif baru. Ketika jangkauan dan pentingnya rangsangan sensorik dan isyarat musiman bergeser, seleksi alam akan menguntungkan mereka yang memiliki kemampuan sensorik atau kognitif baru.
Beberapa bagian sistem saraf dibatasi oleh adaptasi genetik sementara yang lain lebih plastik dan responsif terhadap kondisi lingkungan. Pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana sistem saraf hewan beradaptasi terhadap lingkungan yang berubah dengan cepat akan membantu memprediksi bagaimana semua spesies akan terkena dampak perubahan iklim.
Sean O’Donnell adalah Profesor Keanekaragaman Hayati, Ilmu Bumi dan Lingkungan serta Biologi di Universitas Drexel. Artikel ini diterbitkan ulang dari Percakapan di bawah a Lisensi Creative Commons. Membaca artikel asli.