氣候變化正在重塑大腦
變化的溫度擾亂了動物體內(nèi)賴以生存的“導航系統(tǒng)”。
由人類活動驅動的氣候變化正日益重塑著地球的生存環(huán)境。氣溫上升、降雨量和季節(jié)性的快速變化以及海洋酸化正在改變許多動物物種的生存環(huán)境。動物如何適應這些新的且常常是極端的條件呢？
動物的神經(jīng)系統(tǒng)在促進和限制它們應對氣候變化的能力上發(fā)揮了核心作用。作為一名生物學家和神經(jīng)科學家，我的兩個主要研究興趣包括分析動物如何適應極端溫度，以及確定塑造動物神經(jīng)系統(tǒng)（尤其是大腦）結構和功能的因素。這些研究興趣之間的交集促使我開始探索氣候對神經(jīng)系統(tǒng)的影響，以及動物應對環(huán)境快速變化的可能方式。
神經(jīng)系統(tǒng)的所有主要功能——知覺檢測、思維處理和行為指導都至關重要。它們指引著動物按照有利于生存和繁衍的方式在環(huán)境中航行。氣候變化可能會影響這些功能，而且往往使其變得更糟。
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感官世界的改變
從依靠光合作用產(chǎn)生能量的植物到以動植物為食的動物，氣溫的變化改變了生態(tài)系統(tǒng)的能量平衡，從而改變了動物的感官世界。氣候變化很可能會挑戰(zhàn)它們所有的感官，包括視覺、味覺、嗅覺和觸覺。
像哺乳動物這樣的動物能夠感知溫度，部分是因為它們的神經(jīng)系統(tǒng)中特有的受體蛋白可以對冷熱做出反應，區(qū)分出適宜和極端的溫度。這些受體蛋白幫助動物尋找合適的棲息地，并在動物應對溫度變化方面發(fā)揮著關鍵作用。
動物需要解決許多生存問題，例如選擇棲息地、尋找食物和選擇配偶，而氣候變化擾亂了它們解決這些問題時所依賴的環(huán)境線索。一些動物，例如傳播寄生蟲和病原體的蚊子，依靠溫度梯度來適應環(huán)境。氣溫變化正在改變蚊子尋找宿主的地點和時間，導致疾病傳播發(fā)生變化。
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動物順利獲得化學信號來相互研討或傷害敵人，而氣候變化對化學信號影響的機制可能特別復雜，因為這些化合物對溫度是高度敏感的。
以前可靠的信息來源，如陽光的季節(jié)變化，會因變得不再可靠而失去效用。這可能導致日照時長與植物開花結果之間不再相關，當日照時長不再能用于預測環(huán)境中資源的豐富程度，動物諸如冬眠和遷移的行為也會受到干擾。
改變大腦和認知
氣溫上升可能會擾亂動物大腦的發(fā)育和功能，這可能對它們有效適應新環(huán)境的能力產(chǎn)生負面影響。
研究人員記錄了極端溫度在基因和結構層面對單個神經(jīng)元的改變，以及改變了大腦作為一個整體的組織方式。
研究人員發(fā)現(xiàn)，在海洋環(huán)境中，氣候變化會引起水的化學變化。例如，海洋酸化會影響動物的一般認知表現(xiàn)和感知能力，如礁魚和鯊魚對氣味的追蹤。
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行為干擾
動物可能順利獲得多種方式改變棲息地來應對氣候災難，例如改變棲息地的微環(huán)境，或是改變地理位置。
動物活動也會換到一天中的不同時段或換個季節(jié)，這些行為反應可能對動物面臨的環(huán)境刺激產(chǎn)生重大影響。
例如，在變暖的海洋中，魚類已經(jīng)轉移到更冷、更深的水域，那里的光強度和顏色范圍與它們視覺系統(tǒng)所習慣的大不相同。此外，由于不是所有的物種都會像這樣改變自己的行為，那些遷移到新棲息地或更換時節(jié)的物種會面臨新的挑戰(zhàn)，包括食用植物和獵物、競爭對手和捕食者以及病原體。
氣候變化導致的動物行為轉變將重構全球生態(tài)系統(tǒng)，帶來復雜且不可預測的后果。
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可塑性與演化
動物的大腦非常靈活，能夠適應不同的環(huán)境體驗。它們甚至能在成年后有很大的改變。
但是，順利獲得比較不同的物種，研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)境對大腦的演化有很強的影響。動物的神經(jīng)系統(tǒng)順利獲得演化來適應每個物種活動空間的感知環(huán)境。這些模式表明，新的氣候狀況將最終迫使神經(jīng)系統(tǒng)自我演化而重塑。
遺傳學對大腦發(fā)育有很大影響，這些神經(jīng)系統(tǒng)原本對當?shù)丨h(huán)境適應良好，可能會隨著氣候變化而失去適應優(yōu)勢，這可能為新的適應性解決方案鋪平道路。隨著感官刺激和季節(jié)線索的范圍和重要性發(fā)生變化，自然選擇將有利于那些具有新的感知或認知能力的生物。
部分神經(jīng)系統(tǒng)會受限于遺傳適應性，而另一些則在面對環(huán)境條件時更具可塑性和靈敏度。順利獲得深入分析動物神經(jīng)系統(tǒng)如何適應快速變化的環(huán)境，將有助于 ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 預測氣候變化對所有物種的影響。
原文鏈接：http://theconversation.com/climate-change-is-altering-animal-brains-and-behavior-a-neuroscientist-explains-how-215035
文章來源：環(huán)球科學
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