气候变化正在改变动物的大脑。一位专家解释道。

以人为本气候变化越来越多塑造地球的生存环境.气温上升、降雨量和季节性的快速变化以及海洋酸化正在改变许多动物物种的环境。动物如何适应这些新的、通常是极端的条件？

动物神经系统在促进和限制它们对气候变化的反应方面发挥着核心作用。我的两个主要研究兴趣是生物学家和神经科学家涉及了解如何动物容纳极端温度并确定塑造结构与功能动物神经系统，尤其是大脑。

这些兴趣的交集使我探索了气候对神经系统的影响，以及动物如何应对快速变化的环境。

神经系统的所有主要功能——感官检测、心理处理和行为指导——都至关重要。它们允许动物以使其生存和繁殖的方式在环境中导航。气候变化可能会影响这些功能，而且往往会变得更糟。

不断变化的感官环境

温度的变化改变了生态系统的能量平衡——从从阳光产生能量的植物到消耗植物和其他动物的动物——随后改变了动物所经历的感官世界。气候变化很可能会挑战他们所有的感官，从视觉和味觉到嗅觉和触觉。

哺乳动物等动物对温度的感知部分特殊受体蛋白在他们的神经系统中对热和冷做出反应，区分中等和极端温度。这些受体蛋白帮助动物寻找合适的栖息地并且可能在动物如何应对温度变化方面发挥关键作用。

气候变化破坏了动物赖以解决选择栖息地、寻找食物和选择配偶等问题所依赖的环境线索。

一些动物，例如蚊科传输寄生虫和病原体，依靠温度梯度来定位自己对环境。温度变化正在改变蚊子寻找宿主的地点和时间，导致疾病传播的变化。

气候变化如何影响动物使用的化学信号相互沟通或伤害竞争对手可能特别复杂，因为化合物对温度高度敏感。

以前可靠的信息来源，如日光的季节性变化，随着它们变得不耦合，可能会失去其效用。这可能会导致昼长和植物开花结果和中断动物行为就像休眠和迁移一样，当白天长度不再预测资源可用性时。

改变大脑和认知

气温上升可能会扰乱动物大脑的发育和功能，对它们有效适应新环境的能力产生潜在的负面影响。

研究人员已经记录了极端温度如何改变单个神经元遗传和结构层面，以及如何大脑是有组织的作为一个整体。

在海洋环境中，研究人员发现，气候引起的水化学变化，如海洋酸化，会影响动物的一般认知能力和感官能力，例如气味跟踪。珊瑚鱼和鲨鱼.

行为中断

动物可以通过改变位置来应对气候逆境，从改变微生境他们使用自改变他们的地理范围.

活动也可以转移到一天中的不同时段或新赛季.这些行为反应可能对动物将要接触到的环境刺激产生重大影响。

例如，在变暖的海洋中，鱼类已经转移到更凉爽、更深的水域，这些水域有着截然不同的差异光强度和颜色范围比他们的视觉系统习惯的要多。

此外，由于并非所有物种都会以相同的方式改变其行为，因此确实会迁移到新的栖息地、一天中的时间或季节的物种会面对新的挑战，包括食用植物和猎物、竞争对手和捕食者以及病原体。

气候变化导致的行为转变将重构全球生态系统，带来复杂和不可预测的结果。

可塑性和进化

动物的大脑非常灵活，可以与之相匹配个人环境经验.他们甚至相当能够改变成年后.

但是比较物种的研究有看得很强环境影响关于大脑进化。动物神经系统的进化与每个物种活动空间的感官环境相匹配。这些模式表明，新的气候制度最终将通过迫使神经系统进化来塑造神经系统。

当遗传学对大脑发育有强烈影响时，适应当地环境的神经系统可能会随着气候变化而失去适应性优势。这可能为新的自适应解决方案铺平道路。随着感官刺激和季节性线索的范围和意义的变化，自然选择将有利于那些具有新感官或认知能力的人。

神经系统的某些部分受到以下因素的限制遗传适应而另一些则更具可塑性，对环境条件有反应。更好地了解动物神经系统如何适应快速变化的环境将有助于预测所有物种将如何受到气候变化的影响。

肖恩·奥唐纳，生物多样性、地球与环境科学和生物学教授，德雷塞尔大学

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