Климатическая адаптация
Климатическая адаптация относится к адаптациям организма, которые вызываются закономерностями изменения абиотических факторов , определяющих конкретный климат . Среднегодовые значения, сезонные колебания и ежедневные закономерности абиотических факторов — это свойства климата, к которым организмы могут адаптироваться. Изменения в поведении, физическом строении, внутренних механизмах и обмене веществ являются формами адаптации, вызванной свойствами климата. Организмы одного и того же вида, обитающие в разных климатических условиях, можно сравнить, чтобы определить, какие адаптации обусловлены климатом, а на какие в основном влияют другие факторы. Климатические адаптации ограничиваются установленными адаптациями, характеризующими виды, обитающие в конкретном климате. Это отличается от адаптации к изменению климата , которая подразумевает способность адаптироваться к постепенным изменениям климата. После изменения климата адаптацию к изменению климата, которая привела к выживанию конкретных организмов как вида, можно рассматривать как климатическую адаптацию. Климатическая адаптация ограничена генетической изменчивостью рассматриваемых видов. [ 1 ] [ самостоятельно опубликованный источник? ]
Климатические модели
[ редактировать ]Закономерности изменения абиотических факторов определяют климат и, следовательно, климатическую адаптацию. В мире много разных климатов, каждый из которых имеет свои уникальные особенности. Из-за этого в способах климатической адаптации наблюдаются большие различия между климатами. Например, в субарктическом климате наиболее важными факторами являются дневное время суток и колебания температуры, тогда как в климате тропических лесов наиболее важным фактором является стабильно высокий уровень осадков и высокая средняя температура, которая не сильно колеблется. [ 1 ] [ 2 ] [ самостоятельно опубликованный источник? ] Влажный континентальный климат характеризуется сезонными колебаниями температуры, которые обычно приводят к сезонной адаптации климата. [ 3 ] Поскольку изменчивость этих абиотических факторов различается в зависимости от типа климата, ожидаются различия в способах климатической адаптации.
Исследовать
[ редактировать ]Исследования климатической адаптации в основном направлены на виды, живущие в разных климатических условиях, чтобы понять, какие из этих видов будут иметь больше шансов пережить изменение климата , исходя из их текущей климатической адаптации. [ 4 ] [ 5 ] В климате с более сильными абиотическими колебаниями, как правило, встречаются виды с более высокой устойчивостью к колебаниям и, следовательно, способные лучше адаптироваться к изменению климата. [ 6 ] Другие вопросы исследования включают выяснение явных различий между родственными видами, таких как средний размер и модели поведения. [ 7 ]
Измерение климатической адаптации
[ редактировать ]Как правило, экспериментальные меры по адаптации к климату проводятся путем воздействия на экспериментальную популяцию различных стимулов окружающей среды. Успешные исследования за пределами лабораторных условий проводятся в местах с переменным годовым климатом. Районы, где годовые температуры и экстремальные погодные условия сильно различаются, могут дать представление об адаптивности к климату живущих там организмов. [ 8 ] Например, тропический или арктический микроклимат был бы идеальным местом для экспериментов, поскольку годовая температура и погода могут сильно различаться. Кроме того, лабораторные условия могут работать с некоторыми существами, у которых есть защитные механизмы для определенных изменений окружающей среды, таких как адаптация дрозофилы к холодовой коме. [ 7 ]
Затем производительность или поведение населения можно сопоставить с проверяемым эколого-климатическим фактором. Высокие изменения индивидуального поведения в ответ на изменение окружающей среды позволяют сделать вывод о высокой климатической адаптивности популяции. Задержка адаптации может возникнуть, когда местное население работает значительно лучше, чем население из других сред; однако это отставание можно компенсировать, если рассматриваемый вид обладает очень высоким генетическим разнообразием. [ нужна ссылка ]
Примеры
[ редактировать ]Многие виды имеют разный уровень климатической адаптации. Различия в среднегодовых температурах могут по-разному влиять на среднюю температуру тела населения, скорость метаболизма или размер тела. Но реальный эффект климатической адаптации во многом зависит от рассматриваемого вида и часто от степени генетической изменчивости внутри этого вида.
- Тела некоторых животных, таких как лесные крысы, обратно пропорциональны среднегодовой температуре окружающей среды. [ 9 ] Это прикладной пример правила Бергмана.
- Виды дрозофилы встречаются как в тропическом климате, где температура теплая, так и в умеренном климате, где температура холоднее. Когда обе группы видов доводятся до коматозного состояния, вызванного холодом, виды тропического климата в любом случае не выживают или восстанавливаются значительно медленнее из коматозного состояния, вызванного холодом, при возвращении к комнатной температуре по сравнению с видами дрозофилы умеренного климата. . Способность быстро восстанавливаться после холодового коматозного состояния указывает на климатическую адаптацию, которую можно назвать толерантностью к холодовой коме. [ 7 ]
- Многие арктические птицы и млекопитающие могут менять теплоотдачу и скорость метаболизма в ответ на изменения температуры, поскольку разные популяции одного и того же вида демонстрируют разные средние показатели в зависимости от текущего климата. [ 8 ]
- Эксперименты по голоданию на песцах ( Alopex lagopus ) показывают, что масса тела песца регулируется в соответствии с сезонными изменениями, а не наличием пищи. Базовый уровень метаболизма варьируется в зависимости от сезона: зимой он ниже, чем летом. Толщина меха может увеличиваться на 140% от лета к зиме. [ 10 ]
См. также
[ редактировать ]
- Адаптация к глобальному потеплению , способы, которыми социальные и биологические системы могут реагировать на изменение климата , чтобы уменьшить свою уязвимость к его последствиям.
- Изменение климата (общая концепция)
- Глобальное потепление (недавнее потепление)
- Эволюция
- Эволюционная биология
- Меланизм по отношению к «промышленному меланизму»
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Вудворд, Сьюзан Л. «Бореальный лес (Тайга)» . Биомы мира .
- ^ Вудворд, Сьюзен Л. «Тропический лес» . Биомы мира .
- ^ Пил, MC; Финлейсон, БЛ; МакМахон, штат Калифорния (11 октября 2007 г.). «Обновленная карта мира климатической классификации Кеппена-Гейгера» . Гидрология и науки о системе Земли . 11 (5): 1633–1644. Бибкод : 2007HESS...11.1633P . doi : 10.5194/hess-11-1633-2007 .
- ^ Янсен, М.; Гертс, АН; Раго, А.; Спаниер, К.И.; Денис, К.; Де Мистер, Л.; Орсини, Л. (апрель 2017 г.). «Термическая толерантность ключевого вида Daphnia magna — ген-кандидат и подход к анализу выбросов» (PDF) . Молекулярная экология . 26 (8): 2291–2305. дои : 10.1111/mec.14040 . ПМИД 28146303 . S2CID 28924078 .
- ^ Ван Дорслаер, Венди; Стокс, Робби; Дювивье, Кэти; Беднарска, Анна; Де Мистер, Люк (июль 2009 г.). к температуре «Популяционная динамика определяет генетическую адаптацию дафний ». Эволюция . 63 (7): 1867–1878. дои : 10.1111/j.1558-5646.2009.00679.x . ПМИД 19473405 . S2CID 29673871 .
- ^ Аддо-Бедиако, А; Чоун, СЛ; Гастон, KJ (22 апреля 2000 г.). «Термическая толерантность, изменчивость климата и широта» . Труды Королевского общества B: Биологические науки . 267 (1445): 739–745. дои : 10.1098/rspb.2000.1065 . ПМК 1690610 . ПМИД 10819141 .
- ^ Перейти обратно: а б с Гиберт, Патрисия; Моро, Бриджит; Петави, Жорж; Каран, Дев; Дэвид, Жан Р. (9 мая 2007 г.). «Толерантность к холодовой коме, основная климатическая адаптация среди видов дрозофил ». Эволюция . 55 (5): 1063–1068. дои : 10.1111/j.0014-3820.2001.tb00623.x . JSTOR 2680319 . ПМИД 11430643 .
- ^ Перейти обратно: а б Шоландер, П.Ф.; Хок, Раймонд; Уолтерс, Владимир; Ирвинг, Лоуренс (1950). «Адаптация к холоду у арктических и тропических млекопитающих и птиц в зависимости от температуры тела, изоляции и скорости основного обмена» . Биологический бюллетень . 99 (2): 259–271. дои : 10.2307/1538742 . JSTOR 1538742 . ПМИД 14791423 . S2CID 147068 .
- ^ Браун, Джеймс Х.; Ли, Энтони К. (1969). «Правило Бергмана и климатическая адаптация в Вудрате (Неотома)». Эволюция . 23 (2): 329–338. дои : 10.2307/2406795 . JSTOR 2406795 . ПМИД 28562890 .
- ^ Bird Roast, Бритт Н.; Хага, Ойвинд Э.; Фолков, Ларс П.; Фуглей, Ева; Бликс, Арнольд Шитте (22 сентября 2005 г.). «Сезонные колебания основного обмена веществ, более низкая критическая температура и реакция на временное голодание у песца (Alopex lagopus) со Шпицбергена». Полярная биология . 29 (4): 308–319. дои : 10.1007/ s00300-005-0054-9 S2CID 31158070 .