Klimavarme ændrer dyrenes tarmmikrober, som er kritiske for deres helbred og overlevelse

Klimavarme ændrer dyrenes tarmmikrober, som er kritiske for deres helbred og overlevelse Et øjebliksbillede af den rige plantediversitet i den brasilianske Atlanterhavsskov. Gui Becker, CC BY-SA

Det ser ud til, at forskere hver dag rapporterer mere alvorlige konsekvenser af klimaændringer på dyr og planter over hele verden. Fugle der er migrerer senere i året kan ikke finde nok mad. Planter er blomstrer før deres insektbestøvere klækkes. Byttearter har mindre udholdenhed at undslippe rovdyr. Kort sagt, klimaforandringer, der påvirker en organisme, vil sandsynligvis udløse krusningseffekter, der kan forstyrre strukturen og funktionen af ​​hele økosystemer.

En komponent i dyresundheden, der i vid udstrækning afspejler det omgivende miljø, er microbiome, konsortiet af mikrober, der nu er kendt for at hjælpe med fordøjelsen af ​​fødevarer, regulere immunsystemet og beskytte mod patogener. De bakterier, der udgør mikrobiomet, rekrutteres primært fra miljøet. Fødevarer og andre dyreinteraktioner, der påvirker miljøbakterier, har således potentialet til at forme dyrenes mikrobiomer.

Men hvad sker der, når klimaændringer forstyrrer miljøet og forårsager forskydninger i dyrenes mikrobiomer, der forhindrer mikroberne i at udføre de nøglefunktioner, som dyr har brug for for at overleve og trives?

Jeg er økolog i laboratoriet hos Gui Becker med speciale i tropisk forskning i krydset mellem den nye padderygdom og klimaændringer. Hundredvis af padder overalt i de globale troper står over for stigende pres fra sygdom og klimaændringer. Og der er voksende bevis for, at miljøstressorer ændrer dyrs mikrobiomer og bidrager til de udfordringer, de står over for.

Opbygning af et økosystem

I en nyligt eksperiment designet til at finde ud af, hvordan mikrobiomet fra haletudser blev påvirket af andre dyrearter i miljøet, studerede mine kolleger og jeg sunde samfund af ferskvandsbakterier, krebsdyr og insekter fra vådområder i den brasilianske Atlanterhavsskov. Vi fokuserede på deres fodringsaktiviteter - hvordan de filtrerede vand for at få deres mad og nedbrudte dødt plantemateriale.

Det er velkendt, at disse fodringsaktiviteter er essentielle for økosystemfunktioner såsom nedbrydning. Men vi fandt ud af, at disse madweb også tjente et andet formål: De øgede væksten af ​​"gode" bakteriearter i miljøet, såsom arter, der bekæmper patogene mikrober.

Som et resultat havde haletudser, der delte økosystemet med disse mikroorganismer og hvirvelløse dyr, sundere tarmmikrobiomer. Dette gav et stærkt forsvar mod patogener sammenlignet med haletudser, der ikke delte deres habitat med forskellige netværk af organismer.

Vores seneste arbejde tog denne forskning et skridt videre ved at teste, hvordan en forstyrrelse som klimaopvarmning kunne påvirke disse madbaner, der hjælper med at sikre helbredet hos hvirveldyrsmikrobiomer i naturen.

Kortlægning af artsinteraktioner i forskellige økosystemer er vanskelig under feltforhold, hvor miljøet er uforudsigeligt, og replikering af eksperimenter for at bekræfte fund er udfordrende.

For at løse dette problem brugte vi planter fra bromeliafamilien til at fungere som mini-økosystemer, så mine kolleger og jeg kunne studere virkningerne af et opvarmningsklima på artsinteraktioner under de mere kontrollerede forhold i et laboratorium.

Klimavarme ændrer dyrenes tarmmikrober, som er kritiske for deres helbred og overlevelse Tæt hvirvlede blade af bromeliaplanter giver et mini-akvarium til haletudser, hvirvelløse dyr og mikroorganismer. Sasha Greenspan, CC BY-SA

Bromeliads er ideelle til eksperimentelt arbejde med samfundsinteraktioner, fordi de er naturlige mikrokosmos, og deres små dimensioner tillader os at dyrke mange af dem i et lille rum. Vores undersøgelsessteder i Brasiliens tropiske regnskove understøtter ekstremt høje tætheder af bromelia fra jord til baldakin, der ofte ligner et Dr.Seussisk vidunderland.

For at genskabe naturlige økosystemer til vores eksperiment plantede vi en have med 60 identiske bromeliaer i skyggen af ​​en lille tropisk skov i São Paulo, Brasilien. Derefter lod vi bromeliaderne naturligt koloniseres af hvirvelløse dyr og mikroorganismer i tre måneder. Nogle af planterne blev udsat for omgivelsestemperaturer, og andre blev opvarmet til seks grader over omgivelserne - med et brugerdefineret udendørs opvarmningssystem - for at matche forudsagte globale klimaforandringstendenser.

I nærheden samlet vi vores modelværtsarter til eksperimentet - haletudser af treefrog-arten Ololygon perpusilla der kun yngler i mini-akvarier skabt af bladene af bromeliaer.

Derefter overførte vi bromeliaderne udefra til laboratoriet, tilføjede en haletudse til den lille vandpøl i midten af ​​hvert anlæg og anvendte det samme varmesystem for at simulere opvarmning. Efter et par uger opfandt vi bakteriearterne i tadpole-tarmene såvel som bakterierne og hvirvelløse arter, der lever i bromeliaderne.

Klimavarme ændrer dyrenes tarmmikrober, som er kritiske for deres helbred og overlevelse Opsætning af eksperimentet med 60 bromeliaer og et brugerdefineret varmesystem. Gui Becker, CC BY-SA

Dominoeffekterne af klimaændringer

i dette studie, offentliggjort i Nature Climate Change, fandt vi, at opvarmningseffekter på økologiske samfundsnetværk - inklusive miljøbakterier, orme, myggelarver og andre hvirvelløse vanddyr - kompromitterede tadpole tarmflora, hvilket førte til reduceret vækst, hvilket er en proxy for fitness.

Tadpole tarmmikrobiomeres sundhed var specifikt knyttet til ændringer i samfundet af akvatiske bakterier og hvirvelløse dyr, der lever sammen med haletudser i bromeliaderne. Opvarmning understøttede vækst og reproduktion af visse arter af bakterier og hvirvelløse dyr og hæmmede andre, og disse miljømæssige ændringer forstyrrede tadpole tarmmikrobiomet.

De højere temperaturer førte også til hurtigere udvikling af filterfodrende myggelarver. Vores resultater tyder på, at højere hastigheder med filterfodring også ændrede artssammensætningen af ​​bakterier i miljøet på måder, der yderligere forstyrrede haletudse-mikrobiomet.

Faktisk var haletudsvækst - en proxy for artens sundhed - stærkere forbundet med opvarmningsinducerede skift i deres tarmmikrobiomer end med direkte effekter af opvarmning på vækst, som forventes hos koldblodede dyr som haletudser eller effekter af opvarmning på haletudser 'algefoderressourcer.

Vores arbejde demonstrerer hvordan klimaforandringer på verdensplan kan påvirke selv de mindste niveauer af biologisk organisation, herunder de symbiotiske bakterier, der lever i fordøjelseskanalen hos en lille frøart.

At se på disse processer inden for rammerne af et helt økologisk samfund hjælper med at udvide vores perspektiv på mikrobiomsundhed under global forandring.

Undersøgelser undersøgelse af effekterne af opvarmning på hvirveldyrs mikrobiomer fokuserer typisk på direkte temperaturrespons fra værtsflora snarere end at placere værter i de komplekse og sammenflettede samfund, hvor de bor i naturen.

Vores fund understøtter en voksende konsensus blandt forskere om, at selv om det forventes, at klimaopvarmning vil skubbe nogle dyr ud over deres termiske tærskler, er en langt mere allestedsnærværende konsekvens af opvarmning, at den kan udløse en økologisk dominoeffekt, der forstyrrer de artsinteraktioner, som økosystemer har brug for for at fungere korrekt.The Conversation

Om forfatteren

Sasha Greenspan, forskningsassistent, University of Alabama

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.

Relaterede bøger

Den ubeboelige jord: Life After Warming Kindle Edition

af David Wallace-Wells
0525576703Det er værre, meget værre, end du tror. Hvis din angst for global opvarmning domineres af frygt for stigning i havniveau, skraber du næppe overfladen på, hvilke frygt der er muligt. I Californien raser nu ildebrande året rundt og ødelægger tusinder af hjem. Overalt i USA stormer "500-år" pummelsamfund måned efter måned, og oversvømmelser fortrænger titusinder af millioner årligt. Dette er kun en forhåndsvisning af de kommende ændringer. Og de kommer hurtigt. Uden en revolution i, hvordan milliarder af mennesker dirigerer deres liv, kunne dele af Jorden blive tæt på ubeboelig og andre dele uhyggeligt uvurderlige, så snart slutningen af ​​dette århundrede. Fås på Amazon

Isens ende: At bære vidne og finde mening i vejen for klimaforstyrrelse

af Dahr Jamail
1620972344Efter næsten et årti oversøisk som krigsreporter, vendte den anerkendte journalist Dahr Jamail tilbage til Amerika for at fornye sin lidenskab for bjergbestigning, kun for at finde ud af, at skråningerne, han engang havde klatret, er uigenkaldeligt ændret af klimaforstyrrelser. Som svar tager Jamail ud på en rejse til de geografiske frontlinier af denne krise - fra Alaska til Australiens Great Barrier Reef via Amazonas regnskov - for at opdage konsekvenserne for naturen og mennesker for tabet af is.  Fås på Amazon

Vores jord, vores arter, vores selv: Hvordan man trives, mens man skaber en bæredygtig verden

af Ellen Moyer
1942936559Vores knapeste ressource er tid. Med beslutsomhed og handling kan vi implementere løsninger snarere end at sidde på sidelinjen med skadelige virkninger. Vi fortjener og kan have et bedre helbred og et renere miljø, et stabilt klima, sunde økosystemer, bæredygtig brug af ressourcer og mindre behov for skadekontrol. Vi har så meget at vinde. Gennem videnskab og historier, Our Earth, Our Species, Our Selves gør sagen til håb, optimisme og praktiske løsninger, vi kan tage individuelt og kollektivt for at gøre vores teknologi grønn, grøn vores økonomi, styrke vores demokrati og skabe social lighed. Fås på Amazon

Fra udgiveren:
Køb på Amazon går til at bekæmpe omkostningerne ved at bringe dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, og sort ClimateImpactNews.com uden omkostninger og uden annoncører, der sporer dine browservaner. Selv hvis du klikker på et link, men ikke køber disse valgte produkter, betaler alt andet, du køber i det samme besøg på Amazon, en lille provision. Der er ingen ekstra omkostninger for dig, så vær venlig at bidrage til indsatsen. Du kan også bruge dette link at bruge til Amazon når som helst, så du kan hjælpe med at støtte vores indsats.

 

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

følg InnerSelf på

facebook-ikonTwitter-ikonrss-ikon

 Få det nyeste via e-mail

{Emailcloak = off}

SENESTE VIDEOER

Fem klimatroer: Et nedbrudskurs i forkert information om klimaet
De fem klimatro: Et nedbrudskurs i forkert information om klimaet
by John Cook
Denne video er et nedbrudskurs i misinformation om klimaet, der opsummerer de vigtigste argumenter, der bruges til at rejse tvivl om virkeligheden ...
Arktis har ikke været så varm i 3 millioner år, og det betyder store ændringer for planeten
Arktis har ikke været så varm i 3 millioner år, og det betyder store ændringer for planeten
by Julie Brigham-Grette og Steve Petsch
Hvert år krymper havisen i det arktiske hav til et lavt punkt i midten af ​​september. I år måler den kun 1.44 ...
Hvad er en stormstorm, og hvorfor er det så farligt?
Hvad er en stormstorm, og hvorfor er det så farligt?
by Anthony C. Didlake Jr.
Da orkanen Sally satte kursen mod den nordlige Golfkyst tirsdag den 15. september 2020 advarede prognosemænd mod en…
Havopvarmning truer koralrev og kan snart gøre det sværere at gendanne dem
Havopvarmning truer koralrev og kan snart gøre det sværere at gendanne dem
by Shawna Foo
Enhver, der plejer en have lige nu, ved, hvad ekstrem varme kan gøre for planter. Varme er også en bekymring for en ...
Solpletter påvirker vores vejr, men ikke så meget som andre ting
Solpletter påvirker vores vejr, men ikke så meget som andre ting
by Robert McLachlan
Er vi på vej mod en periode med lavere solaktivitet, dvs. solpletter? Hvor længe varer det? Hvad sker der med vores verden ...
Beskidte tricks Klimaforskere stod over for i tre årtier siden den første IPCC-rapport
Beskidte tricks Klimaforskere stod over for i tre årtier siden den første IPCC-rapport
by Marc Hudson
For XNUMX år siden, i en lille svensk by ved navn Sundsvall, blev det mellemstatslige panel for klimaændringer (IPCC) ...
Metanemissioner ramte rekordbrydende niveauer
Metanemissioner ramte rekordbrydende niveauer
by Josie Garthwaite
Forskning viser, at globale emissioner af metan har nået de højeste niveauer.
tare forrest 7 12
Hvordan skove i verdenshavene bidrager til at lindre klimakrisen
by Emma Bryce
Forskere søger at tare for hjælp til opbevaring af kuldioxid langt under havoverfladen.

SENESTE ARTIKLER

Kreativ destruktion: Den økonomiske krise i Covid-19 fremskynder dødsfaldet af fossile brændstoffer
Kreativ destruktion: Den økonomiske krise i Covid-19 fremskynder dødsfaldet af fossile brændstoffer
by Peter Newman
Kreativ ødelæggelse “er den væsentlige kendsgerning om kapitalismen”, skrev den store østrigske økonom Joseph Schumpeter i ...
Globale emissioner falder med en hidtil uset 7% - men start ikke med at fejre endnu
Globale emissioner falder med en hidtil uset 7% - men start ikke med at fejre endnu
by Pep Canadell et al
Globale emissioner forventes at falde med ca. 7% i 2020 (eller 2.4 milliarder ton kuldioxid) sammenlignet med 2019 ...
Årtiers uholdbar vandanvendelse har udtørret søer og forårsaget ødelæggelse af miljøet
Årtiers uholdbar vandanvendelse har udtørret søer og forårsaget miljøødelæggelse i Iran
by Zahra Kalantari et al
Saltstorme er en voksende trussel for millioner af mennesker i det nordvestlige Iran takket være katastrofen i søen ...
Klimaskeptiker eller klimafornægter? Det er ikke så simpelt, og her er hvorfor
Klimaskeptiker eller klimafornægter? Det er ikke så simpelt, og her er hvorfor
by Peter Ellerton
Klimaforandringer er nu klimakrise og en klimaskeptiker nu en klimafornægter, ifølge den for nylig opdaterede ...
2020-orkanens sæson i Atlanterhavet var en rekordstop, og det giver flere bekymringer om klimaændringer
2020-orkanens sæson i Atlanterhavet var en rekordstop, og det giver flere bekymringer om klimaændringer
by James H. Ruppert Jr. og Allison Wing
Vi ser tilbage på et spor af ødelagte rekorder, og stormene er muligvis stadig ikke forbi, selvom sæsonen officielt ...
Hvorfor klimaændringer får efterårsblade til at ændre farve tidligere
Hvorfor klimaændringer får efterårsblade til at ændre farve tidligere
by Philip James
Temperatur og daglængde blev traditionelt accepteret som de vigtigste faktorer for, hvornår bladene skiftede farve og faldt, ...
Vær forsigtig: Vinternes drukning kan øges, når isen tyndes med klimaændringer
Vær forsigtig: Vinternes drukning kan øges, når isen tyndes med klimaændringer
by Sapna Sharma
Hver vinter understøtter isen, der dannes på søer, floder og oceaner, samfund og kultur. Det giver…
Der er ingen tidsrejse klimatologer: hvorfor vi bruger klimamodeller
Der er ingen tidsrejse klimatologer: hvorfor vi bruger klimamodeller
by Sophie Lewis og Sarah Perkins-Kirkpatrick
De første klimamodeller blev bygget på grundlæggende fysiske og kemiske love og designet til at studere klimaet ...