I cambiamenti climatici guidati dall’uomo stanno modellando sempre più gli ambienti di vita della Terra . L’aumento delle temperature, i rapidi cambiamenti delle precipitazioni e della stagionalità e l’acidificazione degli oceani stanno presentando ambienti alterati per molte specie animali. Come si adattano gli animali a queste nuove condizioni, spesso estreme?
I sistemi nervosi degli animali svolgono un ruolo centrale sia nel consentire che nel limitare il modo in cui rispondono ai cambiamenti climatici. Due dei miei principali interessi di ricerca come biologo e neuroscienziato riguardano la comprensione di come gli animali reagiscono alle temperature estreme e l’identificazione delle forze che modellano la struttura e la funzione del sistema nervoso animale , in particolare del cervello. L’intersezione di questi interessi ha portato gli esperti a esplorare gli effetti del clima sul sistema nervoso e il modo in cui gli animali probabilmente risponderanno agli ambienti in rapido cambiamento. Tutte le principali funzioni del sistema nervoso – rilevamento dei sensi, elaborazione mentale e direzione del comportamento – sono fondamentali. Consentono agli animali di navigare nei loro ambienti in modi che ne consentano la sopravvivenza e la riproduzione. Il cambiamento climatico probabilmente influenzerà queste funzioni, spesso in peggio. Il cambiamento delle temperature sposta il bilancio energetico degli ecosistemi – dalle piante che producono energia dalla luce solare agli animali che consumano piante e altri animali – alterando successivamente i mondi sensoriali sperimentati dagli animali. È probabile che il cambiamento climatico metterà alla prova tutti i loro sensi, dalla vista al gusto, dall’olfatto al tatto. Gli animali come i mammiferi percepiscono la temperatura in parte grazie a speciali proteine recettoriali presenti nel loro sistema nervoso che rispondono al caldo e al freddo, discriminando tra temperature moderate ed estreme. Queste proteine recettrici aiutano gli animali a cercare habitat appropriati e possono svolgere un ruolo fondamentale nel modo in cui gli animali rispondono ai cambiamenti di temperatura. Il cambiamento climatico sconvolge i segnali ambientali su cui gli animali fanno affidamento per risolvere problemi come la selezione di un habitat, la ricerca di cibo e la scelta dei compagni. Alcuni animali, come le zanzare che trasmettono parassiti e agenti patogeni , fanno affidamento sui gradienti di temperatura per orientarsi nel loro ambiente. Gli sbalzi di temperatura stanno alterando dove e quando le zanzare cercano gli ospiti, portando a cambiamenti nella trasmissione delle malattie. Il cambiamento climatico sta spingendo sempre più zanzare a prendere l’uomo come ospite preferito. Il modo in cui i cambiamenti climatici influenzano i segnali chimici che gli animali usano per comunicare tra loro o danneggiare i concorrenti può essere particolarmente complesso perché i composti chimici sono altamente sensibili alla temperatura. I ricercatori hanno documentato come le temperature estreme possono alterare i singoli neuroni a livello genetico e strutturale , nonché il modo in cui è organizzato il cervello nel suo complesso. Negli ambienti marini, i ricercatori hanno scoperto che i cambiamenti indotti dal clima nella chimica dell’acqua, come l’acidificazione degli oceani, possono influenzare le prestazioni cognitive generali e le capacità sensoriali degli animali, come il rilevamento degli odori nei pesci della barriera corallina e negli squali . Gli animali possono rispondere alle avversità climatiche spostando in altri luoghi. Queste risposte comportamentali possono avere importanti implicazioni per gli stimoli ambientali a cui saranno esposti gli animali.
Ad esempio, i pesci nei mari in fase di riscaldamento si sono spostati verso acque più fresche e profonde che hanno un’intensità della luce e una gamma di colori radicalmente diverse rispetto a quelle a cui sono abituati i loro sistemi visivi. Inoltre, poiché non tutte le specie modificheranno i loro comportamenti allo stesso modo, le specie che si spostano in un nuovo habitat, ora del giorno o stagione ne affronteranno di nuovi , comprese piante alimentari e animali da preda, concorrenti, predatori e agenti patogeni.
I cervelli degli animali sono straordinariamente flessibili, sviluppati per adattarsi all’esperienza ambientale individuale . Sono addirittura sostanzialmente in grado di cambiare in età adulta . Ma gli studi che hanno confrontato le specie hanno riscontrato forti effetti ambientali sull’evoluzione del cervello. I sistemi nervosi degli animali si evolvono per adattarsi agli ambienti sensoriali dello spazio di attività di ciascuna specie. Questi modelli suggeriscono che i nuovi regimi climatici finiranno per modellare i sistemi nervosi costringendoli a evolversi. Quando la genetica ha forti effetti sullo sviluppo del cervello, i sistemi nervosi che sono finemente adattati all’ambiente locale possono perdere il loro vantaggio adattivo con il cambiamento climatico. Ciò potrebbe aprire la strada a nuove soluzioni adattive. Man mano che la gamma e il significato degli stimoli sensoriali e dei segnali stagionali cambiano, la selezione naturale favorirà coloro che hanno nuove capacità sensoriali o cognitive. Alcune parti del sistema nervoso sono vincolate da adattamenti genetici mentre altre sono più plastiche e reattive alle condizioni ambientali. Una maggiore comprensione di come i sistemi nervosi degli animali si adattano agli ambienti in rapido cambiamento aiuterà a prevedere in che modo tutte le specie saranno influenzate dai cambiamenti climatici.
