Alle Tiere brauchen Energie zum Leben. Sie verwenden es, um zu atmen, Blut zirkulieren zu lassen, Nahrung zu verdauen und sich zu bewegen. Junge Tiere verbrauchen Energie, um zu wachsen, und später im Lebenfortpflanzen.
Eine erhöhte Körpertemperatur erhöht die Geschwindigkeit, mit der ein Tier Energie verbraucht. Da kaltblütige Tiere auf die thermischen Bedingungen ihrer Umgebung angewiesen sind, um ihre Körpertemperatur zu regulieren, wird erwartet, dass sie mit der Erwärmung des Planeten mehr Energie benötigen.
Unsere neue Studie, die heute in veröffentlicht wurde Natur Klimawandel, deutet darauf hin, dass die Temperatur nicht der einzige Umweltfaktor ist, der den zukünftigen Energiebedarf von kaltblütigen Tieren beeinflusst. Wie sie mit anderen Arten interagieren, wird ebenfalls eine Rolle spielen.
Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass kaltblütige Tiere in einer wärmeren Welt noch mehr Energie benötigen als bisher angenommen. Dies kann ihr Aussterberisiko erhöhen.
Was wir bereits wissen
Die Menge an Energie, die Tiere in einer bestimmten Zeit verbrauchen, wird als Stoffwechselrate bezeichnet.
Die Stoffwechselrate wird von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst, darunter Körpergröße und Aktivitätsniveau. Größere Tiere haben höhere Stoffwechselraten als kleinere Tiere, und aktive Tiere haben höhere Stoffwechselraten als inaktive Tiere.
Die Stoffwechselrate hängt auch von der Körpertemperatur ab. Dies liegt daran, dass die Temperatur die Geschwindigkeit beeinflusst, mit der die am Energiestoffwechsel beteiligten biochemischen Reaktionen ablaufen. Wenn die Körpertemperatur eines Tieres ansteigt, steigt im Allgemeinen auch seine Stoffwechselrate exponentiell beschleunigen.
Die meisten heute lebenden Tiere sind Kaltblüter oder „Ektothermen“. Insekten, Würmer, Fische, Krebstiere, Amphibien und Reptilien – im Grunde genommen alle Kreaturen außer Säugetieren und Vögeln – sind Ektothermen.
Da der vom Menschen verursachte Klimawandel die globalen Temperaturen erhöht, wird auch mit einem Anstieg der Körpertemperatur von kaltblütigen Tieren gerechnet.
Forscher sagen Die Stoffwechselrate einiger an Land lebender Ektothermen könnte aufgrund der bereits eingetretenen Klimaerwärmung bereits um 3,5 % bis 12 % gestiegen sein. Aber diese Vorhersage berücksichtigt nicht die Fähigkeit der Tiere, sich physiologisch an wärmere Temperaturen zu „akklimatisieren“.
Akklimatisierung bezieht sich auf die Fähigkeit eines Tieres, seine Physiologie umzugestalten, um mit einer Veränderung in seiner Umgebung fertig zu werden.
Aber selten kann die Akklimatisierung den Einfluss der Temperatur auf Stoffwechselprozesse vollständig aufheben. Aus diesem Grund wird bis zum Ende des Jahrhunderts für landgestützte Ektothermen immer noch eine Stoffwechselrate vorhergesagt 20 % bis 30 % höher als jetzt.
Eine höhere Stoffwechselrate bedeutet, dass Tiere mehr Nahrung benötigen. Das bedeutet, dass sie verhungern könnten, wenn nicht mehr Nahrung verfügbar ist, und ihnen weniger Energie bleibt, um einen Partner zu finden und sich fortzupflanzen.
Unsere Forschung
Frühere Forschungsversuche, die energetischen Kosten der Klimaerwärmung für Ektothermen zu verstehen, waren in einer wichtigen Hinsicht begrenzt. Sie verwendeten überwiegend Tiere, die in relativ einfachen Laborumgebungen untersucht wurden, wo die einzige Herausforderung, der sie gegenüberstanden, eine Temperaturänderung war.
Allerdings stehen Tiere in der Natur vor vielen anderen Herausforderungen. Dazu gehört die Interaktion mit anderen Arten, wie der Wettbewerb um Nahrung und Räuber-Beute-Beziehungen.
Auch wenn Arten in der Natur ständig interagieren, wir selten lernen wie sich dies auf den Stoffwechsel auswirkt.
Wir wollten untersuchen, wie Wechselwirkungen zwischen Arten Vorhersagen über die energetischen Kosten der Klimaerwärmung für kaltblütige Tiere verändern könnten. Dazu haben wir uns der Fruchtfliege (aus der Gattung Drosophila) zugewandt.
Arten von Fruchtfliegen legen ihre Eier in verrottendem Pflanzenmaterial. Die Larven, die aus diesen Eiern schlüpfen interagieren und konkurrieren um Nahrung.
Unsere Studie umfasste die Aufzucht von Fruchtfliegenarten allein oder zusammen bei unterschiedlichen Temperaturen. Wir fanden heraus, dass zwei Arten von Fruchtfliegenlarven, wenn sie bei wärmeren Temperaturen um Nahrung konkurrieren, als Erwachsene aktiver waren als Erwachsene, die als Larven nicht mit anderen Arten konkurrierten. Dadurch verbrauchten sie auch mehr Energie.
Daraus leiteten wir mithilfe von Modellen ab, dass Arteninteraktionen bei wärmeren globalen Temperaturen den zukünftigen Energiebedarf von Fruchtfliegen um 3 % bis 16 % erhöhen.
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass frühere Studien die energetischen Kosten der Klimaerwärmung für Ektothermen unterschätzt haben. Rein physiologische Ansätze zum Verständnis der Folgen des Klimawandels für Kaltblüter dürften daher nicht ausreichen.
Lassen Sie uns real werden
Das Verständnis des Energiebedarfs von Tieren ist wichtig, um zu verstehen, wie sie überleben, sich fortpflanzen und sich entwickeln in herausfordernden Umgebungen.
In einer wärmeren Welt benötigen heißere Ektothermen mehr Energie, um zu überleben und sich zu reproduzieren. Wenn es nicht genug Nahrung gibt, um den Energiebedarf ihres Körpers zu decken, droht ihr Aussterben könnte sich erhöhen.
Natürlich müssen wir genauer vorhersagen, wie die Klimaerwärmung die Biodiversität bedrohen wird. Das bedeutet, die Reaktionen von Tieren auf Temperaturänderungen unter realistischeren Bedingungen zu untersuchen.
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