ดูเหมือนว่าในแต่ละวันนักวิทยาศาสตร์จะรายงานผลที่เลวร้ายมากขึ้นของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศต่อสัตว์และพืชทั่วโลก นกที่อพยพในช่วงปลายปีไม่สามารถหาอาหารได้เพียงพอ พืชจะออกดอกก่อนที่แมลงผสมเกสรจะฟักออกมา เหยื่อชนิดมีพละกำลังน้อยกว่าเพื่อหนีผู้ล่า กล่าวโดยสรุป การเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศที่ส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตหนึ่งมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดคลื่นกระเพื่อมที่อาจรบกวนโครงสร้างและการทำงานของระบบนิเวศทั้งหมด

องค์ประกอบหนึ่งของสุขภาพสัตว์ที่สะท้อนสภาพแวดล้อมโดยรอบเป็นส่วนใหญ่คือmicrobiomeซึ่งเป็นกลุ่มของจุลินทรีย์ที่รู้จักกันในปัจจุบันว่าช่วยในการย่อยอาหาร ควบคุมระบบภูมิคุ้มกัน และป้องกันเชื้อโรค ชนิดของแบคทีเรียที่ประกอบเป็นไมโครไบโอมนั้นคัดเลือกมาจากสิ่งแวดล้อมเป็นหลัก ดังนั้นใยอาหารและปฏิกิริยากับสัตว์อื่น ๆ ที่มีอิทธิพลต่อแบคทีเรียในสิ่งแวดล้อมจึงมีศักยภาพในการสร้างไมโครไบโอมของสัตว์

แต่จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศรบกวนสิ่งแวดล้อม ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในจุลินทรีย์ของสัตว์ที่ป้องกันไม่ให้จุลินทรีย์ทำหน้าที่หลักที่สัตว์ต้องการเพื่อความอยู่รอดและเจริญเติบโต

ฉันเป็นนักนิเวศวิทยาในห้องปฏิบัติการของGui Beckerซึ่งเชี่ยวชาญด้านการวิจัยเขตร้อนที่จุดตัดของโรคสะเทินน้ำสะเทินบกและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกหลายร้อยตัวในเขตร้อนทั่วโลกกำลังเผชิญกับแรงกดดันจากโรคและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และมีหลักฐานเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ว่าความเครียดจากสิ่งแวดล้อมกำลังเปลี่ยนแปลงไมโครไบโอมของสัตว์ ซึ่งมีส่วนทำให้เกิดความท้าทายที่พวกเขาเผชิญอยู่

การสร้างระบบนิเวศ
ในการทดลองในปี 2020ที่ออกแบบมาเพื่อค้นหาว่าไมโครไบโอมของลูกอ๊อดได้รับอิทธิพลจากสัตว์สายพันธุ์อื่นๆ ในสิ่งแวดล้อมอย่างไร เพื่อนร่วมงานของฉันและฉันศึกษาชุมชนที่มีสุขภาพดีของแบคทีเรียน้ำจืด กุ้ง และแมลงจากแหล่งอาศัยในพื้นที่ชุ่มน้ำในป่าแอตแลนติกของบราซิล เรามุ่งเน้นที่กิจกรรมการให้อาหาร – วิธีที่พวกเขากรองน้ำเพื่อรับอาหาร และทำลายวัสดุจากพืชที่ตายแล้ว

เป็นที่ทราบกันดีว่ากิจกรรมการให้อาหารเหล่านี้มีความจำเป็นต่อการทำงานของระบบนิเวศ เช่น การสลายตัว แต่เราพบว่าใยอาหารเหล่านี้มีจุดประสงค์อื่นเช่นกัน: พวกมันกระตุ้นการเติบโตของแบคทีเรียที่ “ดี” ในสิ่งแวดล้อม เช่น สายพันธุ์ที่ต่อสู้กับจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค

เป็นผลให้ลูกอ๊อดที่แบ่งปันระบบนิเวศกับจุลินทรีย์และสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังเหล่านี้มีจุลินทรีย์ในลำไส้ที่มีสุขภาพดี สิ่งนี้ให้การป้องกันที่แข็งแกร่งต่อเชื้อโรค เมื่อเทียบกับลูกอ๊อดที่ไม่ได้อาศัยอยู่ร่วมกับเครือข่ายสิ่งมีชีวิตที่หลากหลาย

ผลงานล่าสุดของเราทำการวิจัยนี้ไปอีกขั้นด้วยการทดสอบว่าการรบกวน เช่น ภาวะโลกร้อน จะส่งผลต่อใยอาหารเหล่านี้ได้อย่างไร ซึ่งช่วยให้มั่นใจในสุขภาพของไมโครไบโอมของสัตว์มีกระดูกสันหลังในป่า

การทำแผนที่ปฏิสัมพันธ์ของสปีชีส์ในระบบนิเวศที่หลากหลายนั้นทำได้ยากภายใต้สภาพพื้นที่ ซึ่งสภาพแวดล้อมนั้นคาดเดาไม่ได้ และการจำลองการทดลองเพื่อยืนยันการค้นพบนั้นเป็นสิ่งที่ท้าทาย

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ เราใช้พืชจากตระกูล Bromeliad เพื่อทำหน้าที่เป็นระบบนิเวศขนาดเล็ก เพื่อให้เพื่อนร่วมงานและฉันสามารถศึกษาผลกระทบของสภาพอากาศที่ร้อนขึ้นต่อปฏิสัมพันธ์ของสปีชีส์ในสภาวะที่มีการควบคุมมากขึ้นของห้องปฏิบัติการ

Bromeliads เหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานทดลองเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ของชุมชนเนื่องจากเป็นพิภพเล็ก ๆ ตามธรรมชาติและขนาดที่เล็กทำให้เราสามารถเติบโตได้จำนวนมากในพื้นที่ขนาดเล็ก สถานที่ศึกษาของเราในป่าฝนเขตร้อนของบราซิลรองรับโบรมีเลียดที่มีความหนาแน่นสูงมากตั้งแต่พื้นดินจนถึงยอดไม้ ซึ่งมักคล้ายกับแดนมหัศจรรย์ของดร. Seussian

เพื่อสร้างระบบนิเวศทางธรรมชาติขึ้นใหม่สำหรับการทดลองของเรา เราปลูกสวนบรอมีเลียดที่เหมือนกัน 60 ตัวกลางแจ้งใต้ร่มเงาของป่าเขตร้อนขนาดเล็กในเซาเปาโล ประเทศบราซิล จากนั้นเราปล่อยให้บรอมมีเลียดเป็นอาณานิคมตามธรรมชาติโดยสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังและจุลินทรีย์เป็นเวลาสามเดือน โรงงานบางแห่งต้องสัมผัสกับอุณหภูมิแวดล้อม และโรงงานบางแห่งได้รับความร้อนสูงกว่าสภาพแวดล้อมถึง 6 องศา ด้วยระบบทำความร้อนกลางแจ้งแบบกำหนดเอง เพื่อให้ตรงกับแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศทั่วโลกที่คาดการณ์ไว้

ในบริเวณใกล้เคียง เราได้รวบรวมสายพันธุ์โฮสต์แบบจำลองของเราสำหรับการทดลอง – ลูกอ๊อดของกบต้นไม้ชนิดOlolygon perpusillaที่ผสมพันธุ์ในพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำขนาดเล็กที่สร้างโดยใบของ bromeliads เท่านั้น

จากนั้นเราย้าย bromeliads จากภายนอกไปยังห้องปฏิบัติการ เพิ่มลูกอ๊อดลงในแอ่งน้ำเล็กๆ ที่ศูนย์กลางของโรงงานแต่ละแห่ง และใช้ระบบทำความร้อนเดียวกันเพื่อจำลองภาวะโลกร้อน หลังจากผ่านไปสองสามสัปดาห์ เราได้คิดค้นแบคทีเรียสายพันธุ์ในลำไส้ของลูกอ๊อด รวมทั้งแบคทีเรียและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่อาศัยอยู่ในบรอมมีเลียด

ผลกระทบของโดมิโนจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
ในการศึกษาครั้งนี้ที่ตีพิมพ์ใน Nature Climate Change เราพบว่าผลกระทบจากภาวะโลกร้อนในเครือข่ายชุมชนทางนิเวศวิทยา ซึ่งรวมถึงแบคทีเรียในสิ่งแวดล้อม หนอน ตัวอ่อนของยุง และสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังในสัตว์น้ำอื่นๆ ได้ทำลายพืชในลำไส้ของลูกอ๊อด ซึ่งนำไปสู่การเจริญเติบโตที่ลดลง ซึ่งเป็นตัวแทนของการออกกำลังกาย

สุขภาพของไมโครไบโอมในลำไส้ของลูกอ๊อดมีความเชื่อมโยงโดยเฉพาะกับการเปลี่ยนแปลงในชุมชนของแบคทีเรียในน้ำและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่อาศัยอยู่ข้างลูกอ๊อดภายในโบรมีเลียด กล่าวคือ ภาวะโลกร้อนสนับสนุนการเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์ของแบคทีเรียและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังบางชนิด และยับยั้งแบคทีเรียชนิดอื่นๆ และการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมเหล่านี้รบกวนไมโครไบโอมในลำไส้ของลูกอ๊อด

อุณหภูมิที่สูงขึ้นยังนำไปสู่การพัฒนาตัวอ่อนของยุงที่ป้อนอาหารด้วยตัวกรองเร็วขึ้น ผลลัพธ์ของเราชี้ให้เห็นว่าอัตราการป้อนตัวกรองที่สูงขึ้นยังเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของสายพันธุ์ของแบคทีเรียในสิ่งแวดล้อมในลักษณะที่รบกวนไมโครไบโอมของลูกอ๊อดอีก

อันที่จริง การเจริญเติบโตของลูกอ๊อด ซึ่งเป็นตัวแทนของสุขภาพของสายพันธุ์ มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งกับการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากภาวะโลกร้อนในไมโครไบโอมในลำไส้ของพวกมัน มากกว่าผลโดยตรงของภาวะโลกร้อนต่อการเจริญเติบโตที่คาดหวังในสัตว์เลือดเย็น เช่น ลูกอ๊อด หรือผลกระทบจากภาวะโลกร้อน แหล่งอาหารสาหร่ายของลูกอ๊อด

ผลงานของเราแสดงให้เห็นวิธีที่การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในระดับโลกสามารถส่งผลกระทบต่อองค์กรทางชีววิทยาในระดับที่เล็กที่สุด ซึ่งรวมถึงแบคทีเรียชีวภาพที่อาศัยอยู่ภายในทางเดินอาหารของกบสายพันธุ์จิ๋ว

การดูกระบวนการเหล่านี้ในบริบทของชุมชนระบบนิเวศทั้งหมดช่วยให้มุมมองของเรากว้างขึ้นเกี่ยวกับสุขภาพของไมโครไบโอมภายใต้การเปลี่ยนแปลงระดับโลก

การศึกษาการตรวจสอบผลกระทบของภาวะโลกร้อนต่อไมโครไบโอมของสัตว์มีกระดูกสันหลังโดยทั่วไปจะเน้นที่การตอบสนองอุณหภูมิโดยตรงของฟลอราเจ้าบ้าน มากกว่าการจัดวางโฮสต์ภายในชุมชนที่ซับซ้อนและเชื่อมโยงกันซึ่งพวกมันอาศัยอยู่ในป่า

การค้นพบของเราสนับสนุนฉันทามติที่เพิ่มขึ้นในหมู่นักวิทยาศาสตร์ว่าในขณะที่ภาวะโลกร้อนคาดว่าจะผลักดันสัตว์บางชนิดเกินขีด จำกัด ความร้อน แต่ผลที่ตามมาของภาวะโลกร้อนที่แพร่หลายมากขึ้นก็คืออาจก่อให้เกิดผลกระทบทางนิเวศวิทยาโดยรบกวนปฏิสัมพันธ์ของสายพันธุ์ที่ระบบนิเวศจำเป็นต้องทำงานอย่างถูกต้อง

บทความนี้ถูกตีพิมพ์ซ้ำจากบทสนทนาไซต์ข่าวที่ไม่แสวงหากำไรที่อุทิศให้กับการแบ่งปันแนวคิดจากผู้เชี่ยวชาญทางวิชาการ บทสนทนามีความหลากหลายของจดหมายข่าวฟรีที่น่าสนใจ.

จุลินทรีย์ของหนูที่ตั้งครรภ์มีอิทธิพลต่อการพัฒนาสมองของลูกหลานอย่างไร – การศึกษาใหม่เสนอเบาะแส

ทีมของฉันใช้หน้าไม้และโดรนเพื่อรวบรวมแบคทีเรียจากวาฬ และผลลัพธ์ที่ได้กำลังสอนเราถึงวิธีดูแลวาฬให้แข็งแรง