Животные могут переносить температуру только в заданном диапазоне. Верхние и нижние температуры этого диапазона называются его критическими тепловыми пределами. Когда эти пределы превышены, насекомое должно либо приспособиться, либо мигрировать в более прохладный климат, сообщает «Тhe conversation».
Тем не менее, температура растет во всем мире быстрыми темпами. Рекордные волны тепла, пережитые по всей Европе этим летом, свидетельствуют об этом. Тепловые волны, подобные этим, могут привести к тому, что температуры регулярно превышают критические тепловые пределы, подвергая опасности многие виды насекомых.
В новом исследовании специалисты оценили, насколько хорошо 102 вида насекомых могут корректировать свои критические тепловые пределы, чтобы пережить экстремальные температуры. Ученые обнаружили, что насекомые имеют слабую способность делать это, что делает их особенно уязвимыми к изменению климата.
Воздействие изменения климата на насекомых может иметь глубокие последствия для жизни человека. Многие виды насекомых выполняют важные экологические функции, в то время как миграция других в более подходящие температурные условия может нарушить баланс экосистем.
Акклиматизация происходит в течение жизни животного или насекомого (часто в течение нескольких часов). Это процесс, с помощью которого предыдущее воздействие помогает дать защиту от последующего экологического стресса. Люди приспосабливаются к интенсивному воздействию ультрафиолета путем постепенного загара, который позже защищает кожу от вредных ультрафиолетовых лучей.
Одним из способов акклиматизации насекомых является производство белков теплового шока в ответ на тепловое воздействие. Это предотвращает гибель клеток при экстремальных температурах.
Некоторые насекомые также могут использовать цвет для акклиматизации. Божьи коровки, которые развиваются в теплой среде, выходят из стадии куколки с меньшим количеством пятен, чем насекомые, которые развиваются на холоде. Поскольку более темные пятна поглощают тепло, меньшее количество пятен наоборот охлаждает насекомое.
Адаптация происходит, когда полезные гены передаются из поколения в поколение через эволюцию. Существует множество примеров эволюции животных в ответ на изменение климата.
За последние 150 лет некоторые виды австралийских попугаев, такие как какаду банды и краснобрюхие попугаи, развили более крупные клювы. Поскольку большее количество крови может быть перенаправлено на больший клюв, больше тепла может быть высвобождено для охлаждения в окружающую среду.
Но эволюция происходит в течение более длительного периода, чем акклиматизация, и может не успеть критическим тепловым ограничениям корректироваться в соответствии с текущими темпами глобального повышения температуры. Верхние тепловые пределы переносимости у животных, птиц, рыб и насекомых развиваются особенно медленно, что может быть связано с большими генетическими изменениями, необходимыми для большей термостойкости.
Поэтому исследования того, как акклиматизация может помочь животным пережить исключительное повышение температуры, стали областью растущего научного интереса.
При воздействии изменения температуры на 1 ° C ученые обнаружили, что насекомые могут изменять свой верхний тепловой предел только примерно на 10% и нижний предел в среднем примерно на 15%. Для сравнения, отдельное исследование показало, что рыба и ракообразные могут изменить свои пределы примерно на 30%.
Группа специалистов обнаружила, что во время развития есть окна, где насекомое имеет большую устойчивость к теплу.
Поскольку молодые насекомые менее подвижны, чем взрослые, они менее способны использовать свое поведение для изменения температуры. Например, гусеница в стадии кокона не может переместиться в тень, чтобы избежать жары.
Подвергаясь большим колебаниям температуры, эта неподвижная стадия жизни столкнулась с сильным эволюционным давлением, чтобы разработать механизмы, чтобы противостоять температурному стрессу. Молодые насекомые, как правило, обладали большей способностью акклиматизироваться к повышению температуры, чем взрослые насекомые. Молодые особи смогли изменить свой верхний тепловой предел в среднем на 11%, по сравнению с 7% для взрослых.
Слабая способность приспосабливаться к более высоким температурам будет означать, что многим насекомым придется мигрировать в более прохладный климат, чтобы выжить. Перемещение насекомых в новые среды может нарушить хрупкий баланс экосистем.
Виды насекомых, неспособные к миграции, также могут вымереть. Это вызывает беспокойство, потому что многие насекомые выполняют важные экологические функции. Три четверти сельскохозяйственных культур, производимых во всем мире, удобряются опылителями. Их потеря может привести к резкому сокращению мирового производства продовольствия.
Создание человеком небольших уголков для мест обитания, которые содержат более прохладный микроклимат, может обеспечить необходимую передышку для насекомых, сталкивающихся с повышением температуры.