Тревожные последствия: Глобальное потепление повышает риск тепловой недостаточности эктотерм

Климатические модели предсказывают, что к 2100 г. максимальная температура на суше повысится почти на 3°C, а в водной среде — в среднем чуть более чем на 1°C. На региональном уровне возможны гораздо более значительные изменения.

Глобальное потепление может иметь тяжелые последствия для эктотерм (холоднокровных животных) на суше и в воде по всему миру. Согласно последним исследованиям, частота тепловых травм среди эктотермов удваивается с каждым градусом повышения температуры.

Может показаться очевидным, что эктотермные животные сильно страдают от глобального потепления. Хорошо известно, что температура их тела и, соответственно, биохимические процессы зависят от температуры окружающей среды и солнечного света.

Однако тот факт, что тепловые повреждения удваиваются на каждый градус превышения температуры окружающей среды над допустимым для животных пределом, удивил даже исследователей, проводивших новое исследование.

Исследователи — пять зоофизиологов Орхусского университета — недавно опубликовали свои выводы в известном научном журнале Nature, где это исследование вынесено на обложку. Свои выводы ученые основывали на данных предыдущих исследований эктотермических животных.

Хорошо известна зависимость между географическим распространением эктотерм и их способностью переносить температурные условия окружающей среды. Они могут выжить только при температурах, позволяющих им развиваться и размножаться, а также при суровых зимних и летних температурах, которые не являются ни слишком холодными, ни слишком жаркими в течение длительных периодов времени.

Частота тепловых травм у рыб, подобных этим Monodactylus argenteus, плавающим на Мадагаскаре, вероятно, возрастет в среднем на 180% при ожидаемом повышении максимальных температур в связи с глобальным потеплением. Credit: Brocken Inaglory, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Животные получают травмы, если температура превышает порог переносимой ими температуры. Эти повреждения накапливаются со временем и в конечном итоге определяют, сможет ли данный вид выжить в сложившихся температурных условиях.

«И чем выше температура превышает допустимый уровень для данного вида, тем быстрее у него накапливаются повреждения», — поясняет один из соавторов исследования, постдок Лиза Бьеррегаард Йоргенсен (Lisa Bjerregaard Jørgensen).

Исследователи проанализировали температурную чувствительность к тепловому стрессу 112 эктотермных видов. Анализ показал, что скорость накопления тепловых травм увеличивается более чем в два раза при повышении температуры всего на 1°C.

А поскольку это экспоненциальный рост, то при повышении температуры на 2°C скорость накопления тепловых повреждений увеличивается более чем в четыре раза, а при повышении на 3°C — более чем в восемь раз.

Такие рептилии, как эта черепаха из пустыни Соноран в Аризоне, являются эктотермами, но не обязательно холоднокровными; температура их крови зависит от температуры окружающей среды. А она становится опасно жаркой. Credit: U.S. Fish Wildlife Service Southwest Region

Затем исследователи сравнили свои данные по чувствительности к температуре с моделями ожидаемого повышения максимальных температур в связи с глобальным потеплением. Полученные данные свидетельствуют о том, что скорость теплового поражения эктотерм на глобальном уровне может увеличиться в среднем на 700%, а во многих средах на суше — более чем на 2000%.

Для водных эктотерм соответствующие показатели составляют 180% и 500%.

Региональный анализ позволяет говорить о значительных последствиях, особенно в северной умеренной зоне, охватывающей большую часть Европы и Северной Америки, а также в океане вокруг Арктики.

Несмотря на то, что исследователям неизвестны физиологические и биохимические реакции, приводящие к тепловому стрессу и смерти, их исследование показывает, что эти процессы чрезвычайно чувствительны к температуре у всех групп эктотермов. Это может свидетельствовать о том, что сходные процессы определяют степень тепловой травмы.

«Мы также не можем предсказать, сколько видов и особей рискует погибнуть от повышения температуры, поскольку порог теплового стресса у разных видов существенно различается. Кроме того, многие наземные эктотермические животные могут регулировать свою температуру, находясь в тени, что снижает риск получения тепловой травмы. Для водных животных это не так просто», — говорит профессор Йоханнес Овергаард, соавтор исследования.

И добавляет: «Дело в том, что такая высокая чувствительность к тепловым повреждениям означает, что мы рискуем недооценить последствия будущих тепловых волн. Наши результаты указывают на то, что будущие тепловые волны будут иметь серьезные последствия — даже если не все виды будут затронуты в одинаковой степени».

Ссылка: «Экстремальная эскалация интенсивности тепловых волн у эктотермов при глобальном потеплении» Лиза Бьеррегаард Йоргенсен, Майкл Эрстед, Ханс Мальте, Тобиас Ванг и Йоханнес Овергаард, 26 октября 2022 г., Nature . DOI: 10.1038/s41586-022-05334-4

Исследование финансировалось Датским советом по независимым исследованиям