브라질 대서양 숲의 풍부한 식물 다양성에 대한 스냅 샷. 구이 베커, CC의 BY-SA
과학자들은 매일 전 세계의 동물과 식물에 기후 변화의 더 심각한 결과를보고하는 것 같습니다. 인 새 나중에 마이그레이션 올해에는 충분한 음식을 찾을 수 없습니다. 식물은 전에 개화 곤충 수분 매개체가 부화합니다. 먹이 종은 적은 체력 포식자를 탈출하기 위해. 요컨대, 한 유기체에 영향을 미치는 기후 변화는 전체 생태계의 구조와 기능을 방해 할 수있는 파급 효과를 유발할 가능성이 높습니다.
주변 환경을 크게 반영하는 동물 건강의 한 구성 요소는 마이크로 비오템, 현재 식품 소화를 돕고 면역 체계를 조절하며 병원균으로부터 보호하는 것으로 알려진 미생물 컨소시엄입니다. 미생물 군집을 구성하는 박테리아의 종은 주로 환경에서 모집됩니다. 따라서 환경 박테리아에 영향을 미치는 먹이 그물 및 기타 동물 상호 작용은 동물의 미생물 군집을 형성 할 수있는 잠재력을 가지고 있습니다.
그러나 기후 변화가 환경을 교란시켜 동물의 미생물 군집이 변화하여 미생물이 생존하고 번성하는 데 필요한 핵심 기능을 수행하지 못하게하면 어떻게 될까요?
나는 생태 학자입니다 실험실에서 구이 베커 새로운 양서류 질병과 기후 변화의 교차점에서 열대 연구를 전문으로합니다. 전 세계 열대 지방에있는 수백 마리의 양서류가 질병과 기후 변화로 인한 압력 증가에 직면 해 있습니다. 그리고 환경 스트레스 요인이 동물의 미생물 군집을 변화시켜 그들이 직면 한 도전에 기여하고 있다는 증거가 증가하고 있습니다.
생태계 구축
안에 최근 실험 올챙이의 미생물 군집이 환경의 다른 동물 종에 의해 어떻게 영향을 받는지 알아보기 위해 동료와 저는 브라질 대서양 숲의 습지 서식지에서 나온 담수 박테리아, 갑각류 및 곤충의 건강한 공동체를 연구했습니다. 우리는 먹이를주는 활동에 집중했습니다. 물을 걸러서 음식을 얻고 죽은 식물 물질을 분해하는 방법입니다.
이러한 먹이 활동은 분해와 같은 생태계 기능에 필수적이라는 것은 잘 알려져 있습니다. 그러나 우리는이 먹이 그물이 또 다른 목적으로 사용된다는 것을 발견했습니다. 그들은 병원성 미생물과 싸우는 종과 같은 환경에서“좋은”세균 종의 성장을 촉진했습니다.
결과적으로 이러한 미생물 및 무척추 동물과 생태계를 공유하는 올챙이는 더 건강한 장내 미생물 군집을 가졌습니다. 이것은 다양한 유기체 네트워크와 서식지를 공유하지 않는 올챙이에 비해 병원균에 대한 강력한 방어를 제공했습니다.
우리의 최신 작품 기후 온난화와 같은 교란이 야생에서 척추 동물 미생물 군집의 건강을 보장하는 데 도움이되는 먹이 그물에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 테스트함으로써이 연구를 한 단계 더 발전 시켰습니다.
다양한 생태계에서 종 상호 작용을 매핑하는 것은 환경을 예측할 수없는 현장 조건에서 어렵고 결과를 확인하기 위해 실험을 복제하는 것은 어렵습니다.
이 문제를 해결하기 위해 우리는 브로 멜리아 드 가족의 식물을 미니 생태계로 사용하여 동료들과 함께 더 통제 된 실험실 조건에서 종 상호 작용에 미치는 온난화 기후의 영향을 연구 할 수있었습니다.
브로 멜리아 드 식물의 촘촘한 잎은 올챙이, 무척추 동물 및 미생물을위한 미니 수족관을 제공합니다. 사샤 그린스펀, CC의 BY-SA
Bromeliads는 자연적인 소우주이고 작은 크기로 인해 작은 공간에서 많은 것을 성장시킬 수 있기 때문에 커뮤니티 상호 작용에 대한 실험 작업에 이상적입니다. 브라질 열대 우림에있는 우리의 연구 사이트는 종종 Dr. Seussian 원더 랜드를 닮은 지상에서 캐노피까지 매우 높은 밀도의 브로 멜리아 드를 지원합니다.
실험을 위해 자연 생태계를 재현하기 위해 브라질 상파울루에있는 작은 열대 우림 그늘에 60 개의 동일한 브로 멜리아 드가있는 정원을 야외에 심었습니다. 그런 다음 브로 멜리아 드가 무척추 동물과 미생물에 의해 자연적으로 XNUMX 개월 동안 식민지화되도록했습니다. 일부 식물은 주변 온도에 노출되었고 다른 식물은 예측 된 지구 기후 변화 추세에 맞게 맞춤형 실외 난방 시스템을 사용하여 주변 온도보다 XNUMX도까지 데워졌습니다.
근처에서 실험을 위해 모델 숙주 종을 수집했습니다. 나무 개구리 종의 올챙이 올로리곤 퍼푸실라 브로 멜리아 드 잎으로 만든 미니 수족관에서만 번식합니다.
그런 다음 브로 멜리아 드를 야외에서 실험실로 옮기고, 각 식물 중앙에있는 작은 물 웅덩이에 올챙이를 추가하고, 온난화를 시뮬레이션하기 위해 동일한 난방 시스템을 적용했습니다. 몇 주 후, 우리는 올챙이 내장에있는 박테리아 종과 브로 멜리아 드에 사는 박테리아와 무척추 동물을 조사했습니다.
60 개의 브로 멜리아 드와 맞춤형 난방 시스템으로 실험 설정. 구이 베커, CC의 BY-SA
기후 변화의 도미노 효과
본 연구에서는, Nature Climate Change에 게재 된 우리는 환경 박테리아, 벌레, 모기 유충 및 기타 수생 무척추 동물을 포함한 생태 공동체 네트워크에 대한 온난화 효과가 올챙이 장내 식물상을 손상시켜 성장을 감소시키는 것으로 나타났습니다.
올챙이 장내 미생물 군집의 건강은 특히 브로 멜리아 드 내에서 올챙이와 함께 사는 수생 박테리아와 무척추 동물의 공동체 변화와 관련이 있습니다. 즉, 온난화는 특정 종의 박테리아와 무척추 동물의 성장과 번식을 지원하고 다른 종을 억제했으며 이러한 환경 변화는 올챙이 장내 미생물 군집을 방해했습니다.
더 높은 온도는 또한 필터 먹이 모기 유충의 더 빠른 발달로 이어졌습니다. 우리의 결과는 더 높은 필터 공급 비율이 올챙이 미생물 군유 전체를 더욱 방해하는 방식으로 환경에서 박테리아의 종 구성을 변경했음을 시사합니다.
사실, 올챙이 성장 (종의 건강에 대한 대리)은 올챙이와 같은 냉혈 동물에서 예상되는 성장에 대한 온난화의 직접적인 영향이나 온난화의 영향보다 장내 미생물 군집의 온난화 유발 변화와 더 강하게 연관되어 있습니다. 올챙이의 조류 식량 자원.
우리의 작업은 지구 규모의 기후 변화가 작은 개구리 종의 소화관 내에 사는 공생 박테리아를 포함하여 가장 작은 수준의 생물학적 조직에도 영향을 미칠 수있는 방법.
전체 생태 공동체의 맥락에서 이러한 프로세스를 살펴보면 글로벌 변화 하에서 미생물 군유 전체 건강에 대한 우리의 관점이 넓어집니다.
연구 척추 동물 미생물 군집에 대한 온난화의 영향을 조사하는 것은 일반적으로 그들이 야생에 사는 복잡하고 얽힌 군집 내에 숙주를 배치하기보다는 숙주 식물의 직접적인 온도 반응에 초점을 맞추고 있습니다.
우리의 연구 결과 지원 기후 온난화가 일부 동물을 열 임계 값 이상으로 밀어 낼 것으로 예상되는 반면, 온난화의 훨씬 더 보편적 인 결과는 생태계가 제대로 기능하는 데 필요한 종 상호 작용을 방해하여 생태 학적 도미노 효과를 유발할 수 있다는 과학자들 사이의 합의가 증가하고 있습니다.
저자에 관하여
Sasha Greenspan, 연구원, 앨라배마 대학교
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