Klimaatsverwarming verander die derm-mikrobes van diere, wat van kritieke belang is vir hul gesondheid en oorlewing - Klimaatimpaknuus | Klimaatsimpaknuus
Klimaatsverwarming verander die ingewande-mikrobes van diere, wat van kritieke belang is vir hul gesondheid en oorlewing
Geskryf deur Sasha Greenspan
'N Kiekie van die ryk plantdiversiteit in die Brasiliaanse Atlantiese woud. Gui Becker, CC BY-SA
Dit lyk asof wetenskaplikes elke dag meer ernstige gevolge van klimaatsverandering op diere en plante wêreldwyd rapporteer. Voëls wat is later migreer in die jaar kan nie genoeg kos kry nie. Plante is blom voor hul insekbestuiwers broei uit. Prooi spesies het minder uithouvermoë om roofdiere te ontsnap. Kortom, klimaatsverskuiwings wat een organisme beïnvloed, sal waarskynlik rimpeleffekte veroorsaak wat die struktuur en funksionering van die hele ekosisteme kan versteur.
Een komponent van dieregesondheid wat die omliggende omgewing grotendeels weerspieël, is die microbiome, die konsortium van mikrobes wat nou bekend is om voedselvertering te help, die immuunstelsel te reguleer en teen patogene te beskerm. Die spesie bakterieë waaruit die mikrobioom bestaan, word hoofsaaklik uit die omgewing gewerf. Voedselwebbe en ander dierinteraksies wat omgewingsbakterieë beïnvloed, kan dus die mikrobiome van diere vorm.
Maar wat gebeur as klimaatsverandering die omgewing versteur en verskuiwings in die mikrobiome van diere veroorsaak, wat voorkom dat die mikrobes die belangrikste funksies verrig wat diere nodig het om te oorleef en te floreer?
Ek is 'n ekoloog in die laboratorium van Gui Becker spesialiseer in tropiese navorsing op die kruising van opkomende amfibiese siektes en klimaatsverandering. Honderde amfibieë dwarsoor die wêreldwye trope staar toenemende druk van siektes en klimaatsverandering in die gesig. En daar is toenemend bewyse dat omgewingsstressors die mikrobiome van diere verander, wat bydra tot die uitdagings wat hulle in die gesig staar.
Die bou van 'n ekosisteem
in 'n onlangse eksperiment Ek en my kollegas, wat ontwerp is om uit te vind hoe die mikrobioom van paddavissies deur ander dierspesies in die omgewing beïnvloed is, het gesonde gemeenskappe van varswaterbakterieë, skaaldiere en insekte van vleilandhabitats in die Brasiliaanse Atlantiese woud bestudeer. Ons het gefokus op hul voedingsaktiwiteite - hoe hulle water gefiltreer het om voedsel te kry en dooie plantmateriaal afgebreek het.
Dit is bekend dat hierdie voedingsaktiwiteite noodsaaklik is vir ekosisteemfunksies soos ontbinding. Maar ons het gevind dat hierdie voedselwebbe ook 'n ander doel dien: dit het die groei van "goeie" bakteriese spesies in die omgewing bevorder, soos spesies wat patogene mikrobes beveg.
Gevolglik het kikkervadjies wat die ekosisteem met hierdie mikro-organismes en ongewerweldes deel, gesonder derm-mikrobiome gehad. Dit bied 'n sterk verdediging teen patogene in vergelyking met kikkervisjes wat nie hul habitat met verskillende netwerke van organismes deel nie.
Ons nuutste werk het hierdie navorsing 'n stap verder geneem deur te toets hoe 'n steuring soos klimaatsverwarming hierdie voedselwebbe kan beïnvloed wat die gesondheid van gewerwelde mikrobiome in die natuur kan verseker.
Die interaksie van spesies in verskillende ekosisteme is moeilik onder veldtoestande, waar die omgewing onvoorspelbaar is, en om eksperimente te herhaal om bevindinge te bevestig, is moeilik.
Demokratiese 2020 hoopvolles verdeel oor die aanpak van die klimaatskrisis
Om hierdie probleem die hoof te bied, het ons plante uit die bromelia-familie gebruik om as mini-ekosisteme te funksioneer, sodat ek en my kollegas die gevolge van 'n verwarmende klimaat op spesie-interaksies in die meer beheerde toestande van 'n laboratorium kon bestudeer.
Styf gekorrelde blare van bromelia-plante bied 'n mini-akwarium vir paddavissies, ongewerwelde diere en mikro-organismes. Sasha Greenspan, CC BY-SA
Bromelia's is ideaal vir eksperimentele werk aan gemeenskapsinteraksies, want dit is natuurlike mikrokosmos en hul klein afmetings laat ons toe om baie daarvan in 'n klein ruimte te laat groei. Ons studiegebiede in die tropiese reënwoude in Brasilië ondersteun baie hoë digtheid van bromelia's van grond tot afdak, wat dikwels lyk soos 'n dr. Seussiese wonderland.
Om natuurlike ekosisteme vir ons eksperiment te herskep, het ons 'n tuin van 60 identiese bromelia's buite geplant in die skaduwee van 'n klein tropiese woud in São Paulo, Brasilië. Ons het toe toegelaat dat die bromelia's drie maande natuurlik deur ongewerweldes en mikro-organismes gekoloniseer word. Sommige van die plante is blootgestel aan omgewingstemperatuur, en ander is tot ses grade hoër as die omgewing - met 'n aangepaste buitenshuise verwarmingstelsel - om te voorsien in die voorspelde wêreldwye klimaatsveranderingstendense.
In die omgewing het ons ons modelgasheer-spesies vir die eksperiment versamel - kikkervadjies van die boomkikker-spesies Ololygon perpusilla wat net broei in die mini-akwariums wat deur die blare van bromelia's geskep word.
Basters beter vir klimaat as blare, Tesla in meeste lande
Daarna het ons die bromelia's van buite na die laboratorium oorgedra, 'n kikkertjie bygevoeg in die klein waterpoel in die middel van elke plant en dieselfde verwarmingstelsel toegepas om die opwarming na te boots. Na 'n paar weke het ons die bakteriespesies in die ingewande van die paddavissies uitgevind, asook die bakterieë en ongewerwelde soorte wat in die broomeliads woon.
Die opstel van die eksperiment met 60 bromelia's en 'n aangepaste verwarmingstelsel. Gui Becker, CC BY-SA
Die domino-effekte van klimaatsverandering
In hierdie studie, gepubliseer in Nature Climate Change, het ons gevind dat die verwarmingseffekte op ekologiese gemeenskapsnetwerke - insluitend omgewingsbakterieë, wurms, muskietlarwes en ander ongewerwelde diere in die water - die kikkervlies van die ingewande in die gedrang gebring het, wat gelei het tot verminderde groei, wat 'n voorkeur vir fiksheid is.
Die gesondheid van kikkervaddermikrobiome was spesifiek gekoppel aan veranderinge in die gemeenskap van waterbakterieë en ongewerwelde diere wat langs paddavissies in die broomeliads woon. Opwarming het die groei en voortplanting van sekere soorte bakterieë en ongewerweldes ondersteun en ander gestrem, en hierdie omgewingsveranderinge het die mikrobioom van die dermkanaal versteur.
Die hoër temperature het ook gelei tot 'n vinniger ontwikkeling van muskietlarwes wat deur filter gevoer word. Ons resultate dui daarop dat hoër dosisse filtervoeding ook die spesiesamestelling van bakterieë in die omgewing verander het op 'n manier wat die kikkervliesmikrobioom verder versteur.
In werklikheid was die groei van kikkervleis - 'n voorstander vir die gesondheid van die spesie - sterker geassosieer met verskuiwings deur hul opwarming van hul ingewande, as met direkte effekte van verwarming op groei wat verwag word by koelbloedige diere soos kikkervleise of effekte van opwarming op die paddavissies se algvoedingsbronne.
Ons werk demonstreer hoe klimaatsverandering wêreldwyd selfs die kleinste vlakke van biologiese organisasie kan beïnvloed, insluitend die simbiotiese bakterieë wat in die spysverteringskanaal van 'n klein paddasoort voorkom.
As ons na hierdie prosesse kyk binne die konteks van 'n hele ekologiese gemeenskap, kan dit ons perspektief op mikrobioomgesondheid onder wêreldwye verandering verbreed.
studies die effekte van opwarming op gewerwelde mikrobiome fokus gewoonlik op direkte temperatuurrespons van gasheerflora eerder as om gashere in die komplekse en verweefde gemeenskappe waar hulle in die natuur woon, te plaas.
Ons bevindings ondersteun 'n toenemende konsensus onder wetenskaplikes dat, hoewel daar verwag word dat klimaatsverhitting sommige diere buite hul termiese drempels sal stoot, 'n baie alomteenwoordiger gevolg van verwarming is dat dit 'n ekologiese domino-effek kan veroorsaak, wat die interaksies tussen spesies wat ekosisteme nodig het om behoorlik te funksioneer, kan ontwrig.