氣候變化正在改變動物的大腦。一位專家解釋道。

以人為本氣候變化越來越多塑造地球的生存環境.氣溫上升、降雨量和季節性的快速變化以及海洋酸化正在改變許多動物物種的環境。動物如何適應這些新的、通常是極端的條件？

動物神經系統在促進和限制它們對氣候變化的反應方面發揮著核心作用。我的兩個主要研究興趣是生物學家和神經科學家涉及了解如何動物容納極端溫度并確定塑造結構與功能動物神經系統，尤其是大腦。

這些興趣的交集使我探索了氣候對神經系統的影響，以及動物如何應對快速變化的環境。

神經系統的所有主要功能——感官檢測、心理處理和行為指導——都至關重要。它們允許動物以使其生存和繁殖的方式在環境中導航。氣候變化可能會影響這些功能，而且往往會變得更糟。

不斷變化的感官環境

溫度的變化改變了生態系統的能量平衡——從從陽光產生能量的植物到消耗植物和其他動物的動物——隨后改變了動物所經歷的感官世界。氣候變化很可能會挑戰他們所有的感官，從視覺和味覺到嗅覺和觸覺。

哺乳動物等動物對溫度的感知部分特殊受體蛋白在他們的神經系統中對熱和冷做出反應，區分中等和極端溫度。這些受體蛋白幫助動物尋找合適的棲息地并且可能在動物如何應對溫度變化方面發揮關鍵作用。

氣候變化破壞了動物賴以解決選擇棲息地、尋找食物和選擇配偶等問題所依賴的環境線索。

一些動物，例如蚊科傳輸寄生蟲和病原體，依靠溫度梯度來定位自己對環境。溫度變化正在改變蚊子尋找宿主的地點和時間，導致疾病傳播的變化。

氣候變化如何影響動物使用的化學信號相互溝通或傷害競爭對手可能特別復雜，因為化合物對溫度高度敏感。

以前可靠的信息來源，如日光的季節性變化，隨著它們變得不耦合，可能會失去其效用。這可能會導致晝長和植物開花結果和中斷動物行為就像休眠和遷移一樣，當白天長度不再預測資源可用性時。

改變大腦和認知

氣溫上升可能會擾亂動物大腦的發育和功能，對它們有效適應新環境的能力產生潛在的負面影響。

研究人員已經記錄了極端溫度如何改變單個神經元遺傳和結構層面，以及如何大腦是有組織的作為一個整體。

在海洋環境中，研究人員發現，氣候引起的水化學變化，如海洋酸化，會影響動物的一般認知能力和感官能力，例如氣味跟蹤。珊瑚魚和鯊魚.

行為中斷

動物可以通過改變位置來應對氣候逆境，從改變微生境他們使用自改變他們的地理范圍.

活動也可以轉移到一天中的不同時段或新賽季.這些行為反應可能對動物將要接觸到的環境刺激產生重大影響。

例如，在變暖的海洋中，魚類已經轉移到更涼爽、更深的水域，這些水域有著截然不同的差異光強度和顏色范圍比他們的視覺系統習慣的要多。

此外，由于并非所有物種都會以相同的方式改變其行為，因此確實會遷移到新的棲息地、一天中的時間或季節的物種會面對新的挑戰，包括食用植物和獵物、競爭對手和捕食者以及病原體。

氣候變化導致的行為轉變將重構全球生態系統，帶來復雜和不可預測的結果。

可塑性和進化

動物的大腦非常靈活，可以與之相匹配個人環境經驗.他們甚至相當能夠改變成年后.

但是比較物種的研究有看得很強環境影響關于大腦進化。動物神經系統的進化與每個物種活動空間的感官環境相匹配。這些模式表明，新的氣候制度最終將通過迫使神經系統進化來塑造神經系統。

當遺傳學對大腦發育有強烈影響時，適應當地環境的神經系統可能會隨著氣候變化而失去適應性優勢。這可能為新的自適應解決方案鋪平道路。隨著感官刺激和季節性線索的范圍和意義的變化，自然選擇將有利于那些具有新感官或認知能力的人。

神經系統的某些部分受到以下因素的限制遺傳適應而另一些則更具可塑性，對環境條件有反應。更好地了解動物神經系統如何適應快速變化的環境將有助于預測所有物種將如何受到氣候變化的影響。

肖恩·奧唐納，生物多樣性、地球與環境科學和生物學教授，德雷塞爾大學

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