Sebuah potret dari keanekaragaman tumbuhan yang kaya di Hutan Atlantik Brasil. Gui Becker, CC BY-SA
Sepertinya setiap hari para ilmuwan melaporkan konsekuensi yang lebih mengerikan dari perubahan iklim pada hewan dan tumbuhan di seluruh dunia. Burung itu bermigrasi nanti di tahun tidak dapat menemukan cukup makanan. Tumbuhan adalah berbunga sebelumnya penyerbuk serangga mereka menetas. Spesies mangsa memiliki kurang stamina untuk menghindari predator. Singkatnya, perubahan iklim yang mempengaruhi satu organisme cenderung memicu efek riak yang dapat mengganggu struktur dan fungsi seluruh ekosistem.
Salah satu komponen kesehatan hewan yang sebagian besar mencerminkan lingkungan sekitarnya adalah microbiome, konsorsium mikroba yang sekarang dikenal membantu pencernaan makanan, mengatur sistem kekebalan dan melindungi dari patogen. Spesies bakteri yang menyusun mikrobioma terutama direkrut dari lingkungan. Dengan demikian, jaring makanan dan interaksi hewan lain yang mempengaruhi bakteri lingkungan berpotensi membentuk mikrobiom hewan.
Tetapi apa yang terjadi ketika perubahan iklim mengganggu lingkungan, menyebabkan pergeseran mikrobiom hewan yang mencegah mikroba menjalankan fungsi utama yang dibutuhkan hewan untuk bertahan hidup dan berkembang?
Saya seorang ahli ekologi di laboratorium Gui Becker mengkhususkan diri dalam penelitian tropis di persimpangan penyakit amfibi yang muncul dan perubahan iklim. Ratusan amfibi di seluruh dunia tropis menghadapi tekanan yang meningkat dari penyakit dan perubahan iklim. Dan semakin banyak bukti bahwa pemicu stres lingkungan mengubah mikrobioma hewan, berkontribusi pada tantangan yang mereka hadapi.
Membangun ekosistem
Di sebuah percobaan terbaru Dirancang untuk mengetahui bagaimana mikrobioma berudu dipengaruhi oleh spesies hewan lain di lingkungan, rekan saya dan saya mempelajari komunitas sehat dari bakteri air tawar, krustasea, dan serangga dari habitat lahan basah di Hutan Atlantik Brasil. Kami fokus pada aktivitas memberi makan mereka - bagaimana mereka menyaring air untuk mendapatkan makanan mereka dan menghancurkan tanaman mati.
Diketahui dengan baik bahwa aktivitas pemberian makan ini penting untuk fungsi ekosistem seperti dekomposisi. Tetapi kami menemukan bahwa jaring makanan ini juga memiliki tujuan lain: Mereka mendorong pertumbuhan spesies bakteri "baik" di lingkungan, seperti spesies yang melawan mikroba patogen.
Akibatnya, berudu yang berbagi ekosistem dengan mikroorganisme dan invertebrata ini memiliki mikrobioma usus yang lebih sehat. Ini memberikan pertahanan yang kuat terhadap patogen, dibandingkan dengan kecebong yang tidak berbagi habitat mereka dengan beragam jaringan organisme.
Pekerjaan terbaru kami Mengambil penelitian ini selangkah lebih jauh dengan menguji bagaimana gangguan seperti pemanasan iklim dapat mempengaruhi jaring makanan ini yang membantu memastikan kesehatan mikrobioma vertebrata di alam liar.
Memetakan interaksi spesies dalam ekosistem yang beragam sulit dilakukan dalam kondisi lapangan, di mana lingkungan tidak dapat diprediksi, dan mereplikasi eksperimen untuk mengonfirmasi temuan merupakan tantangan.
Untuk mengatasi masalah ini, kami menggunakan tanaman dari keluarga bromeliad untuk berfungsi sebagai ekosistem mini sehingga saya dan rekan kerja dapat mempelajari efek pemanasan iklim pada interaksi spesies dalam kondisi yang lebih terkontrol di laboratorium.
Daun tanaman bromeliad yang melingkar rapat menyediakan akuarium mini untuk berudu, invertebrata, dan mikroorganisme. Sasha Greenspan, CC BY-SA
Bromeliad ideal untuk pekerjaan eksperimental pada interaksi komunitas karena mereka adalah mikrokosmos alami dan dimensinya yang kecil memungkinkan kita untuk menumbuhkan banyak dari mereka di ruang kecil. Lokasi penelitian kami di hutan hujan tropis Brasil mendukung kepadatan bromeliad yang sangat tinggi dari tanah hingga kanopi, sering kali menyerupai negeri ajaib Dr. Seussian.
Untuk menciptakan kembali ekosistem alami untuk percobaan kami, kami menanam 60 taman yang terdiri dari XNUMX bromelia identik di luar ruangan di bawah naungan hutan tropis kecil di São Paulo, Brasil. Kami kemudian membiarkan bromeliad secara alami dijajah oleh invertebrata dan mikroorganisme selama tiga bulan. Beberapa tanaman terpapar suhu sekitar, dan yang lainnya dihangatkan hingga enam derajat di atas ambien - dengan sistem pemanas luar ruangan khusus - untuk menyesuaikan prediksi tren perubahan iklim global.
Di dekatnya, kami mengumpulkan spesies inang model kami untuk percobaan - berudu dari spesies katak pohon Ololigon perpusila yang berkembang biak hanya di akuarium mini yang dibuat oleh daun bromeliad.
Kami kemudian memindahkan bromeliad dari luar ruangan ke dalam lab, menambahkan kecebong ke genangan kecil air di tengah tiap tanaman dan menerapkan sistem pemanas yang sama untuk mensimulasikan pemanasan. Setelah beberapa minggu, kami menginventarisasi spesies bakteri di usus kecebong serta spesies bakteri dan invertebrata yang hidup di bromeliad.
Penyiapan eksperimen dengan 60 bromeliad dan sistem pemanas khusus. Gui Becker, CC BY-SA
Efek domino dari perubahan iklim
Dalam studi ini, diterbitkan di Nature Climate Change, kami menemukan bahwa efek pemanasan pada jaringan komunitas ekologi - termasuk bakteri lingkungan, cacing, larva nyamuk dan invertebrata air lainnya - mengganggu flora usus kecebong, yang menyebabkan penurunan pertumbuhan, yang merupakan proksi untuk kebugaran.
Kesehatan mikrobioma usus kecebong secara khusus terkait dengan perubahan dalam komunitas bakteri air dan invertebrata yang hidup berdampingan dengan kecebong dalam bromeliad. Artinya, pemanasan mendukung pertumbuhan dan reproduksi spesies bakteri dan invertebrata tertentu serta menghambat yang lain, dan perubahan lingkungan ini mengganggu mikrobioma usus kecebong.
Suhu yang lebih tinggi juga menyebabkan perkembangan yang lebih cepat dari larva nyamuk pemakan saringan. Hasil kami menunjukkan bahwa tingkat pemberian makan yang lebih tinggi juga mengubah komposisi spesies bakteri di lingkungan dengan cara yang selanjutnya mengganggu mikrobioma kecebong.
Faktanya, pertumbuhan kecebong - proksi untuk kesehatan spesies - lebih terkait dengan perubahan yang disebabkan oleh pemanasan dalam mikrobiom usus mereka daripada dengan efek langsung dari pemanasan pada pertumbuhan yang diharapkan pada hewan berdarah dingin seperti kecebong atau efek pemanasan pada sumber makanan alga berudu.
Pekerjaan kami menunjukkan bagaimana perubahan iklim skala global dapat berdampak bahkan pada tingkat terkecil dari organisasi biologis, termasuk bakteri simbiosis yang hidup dalam saluran pencernaan spesies katak kecil.
Melihat proses ini dalam konteks komunitas ekologi secara keseluruhan membantu memperluas perspektif kita tentang kesehatan mikrobioma di bawah perubahan global.
Studi menyelidiki efek pemanasan pada mikrobioma vertebrata biasanya berfokus pada respons suhu langsung dari flora inang daripada menempatkan inang dalam komunitas yang kompleks dan saling terkait tempat mereka hidup di alam liar.
Temuan kami mendukung Sebuah konsensus yang berkembang di antara para ilmuwan bahwa, meskipun pemanasan iklim diperkirakan akan mendorong beberapa hewan melampaui ambang batas termal mereka, konsekuensi pemanasan yang jauh lebih umum adalah bahwa hal itu dapat memicu efek domino ekologis, mengganggu interaksi spesies yang dibutuhkan ekosistem agar berfungsi dengan baik.
Tentang Penulis
Sasha Greenspan, Rekan Peneliti, Universitas Alabama
Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.
Buku terkait
Bumi yang Tidak Dapat Dihuni: Kehidupan Setelah Pemanasan Kindle
oleh David Wallace-Wells
Itu lebih buruk, jauh lebih buruk, daripada yang Anda pikirkan. Jika kecemasan Anda tentang pemanasan global didominasi oleh ketakutan akan naiknya permukaan laut, Anda nyaris tidak menggores permukaan dari apa yang mungkin dilakukan teror. Di California, kebakaran hutan sekarang mengamuk sepanjang tahun, menghancurkan ribuan rumah. Di seluruh AS, badai "500-year" menghantam masyarakat dari bulan ke bulan, dan banjir membuat puluhan juta orang setiap tahun. Ini hanya pratinjau perubahan yang akan datang. Dan mereka datang dengan cepat. Tanpa revolusi dalam cara miliaran manusia melakukan kehidupan mereka, bagian-bagian dari Bumi bisa menjadi dekat dengan tidak dapat dihuni, dan bagian-bagian lain sangat tidak ramah, segera setelah akhir abad ini. Tersedia di Amazon
Akhir Es: Mengangkat Saksi dan Menemukan Makna di Jalur Gangguan Iklim
oleh Dahr Jamail
Setelah hampir satu dekade di luar negeri sebagai reporter perang, jurnalis terkenal Dahr Jamail kembali ke Amerika untuk memperbarui hasratnya untuk mendaki gunung, hanya untuk menemukan bahwa lereng-lereng yang pernah dia naiki telah diubah secara tak terelakkan diubah oleh gangguan iklim. Sebagai tanggapan, Jamail memulai perjalanan ke garis depan geografis dari krisis ini — dari Alaska ke Great Barrier Reef Australia, melalui hutan hujan Amazon — untuk menemukan konsekuensinya terhadap alam dan manusia akibat hilangnya es. Tersedia di Amazon
Bumi Kita, Spesies Kita, Diri Kita: Cara Berkembang Sambil Menciptakan Dunia yang Berkelanjutan
oleh Ellen Moyer
Sumber daya kita yang paling langka adalah waktu. Dengan tekad dan tindakan, kita dapat menerapkan solusi daripada duduk di sela-sela yang menderita dampak berbahaya. Kita berhak, dan dapat memiliki, kesehatan yang lebih baik dan lingkungan yang lebih bersih, iklim yang stabil, ekosistem yang sehat, penggunaan sumber daya yang berkelanjutan, dan berkurangnya kebutuhan untuk pengendalian kerusakan. Kita memiliki banyak hal untuk diraih. Melalui sains dan cerita, Bumi Kita, Spesies Kita, Diri Kita membuat kasus untuk harapan, optimisme, dan solusi praktis yang dapat kita ambil secara individu dan bersama untuk menghijaukan teknologi kita, menghijaukan ekonomi kita, memperkuat demokrasi kita, dan menciptakan persamaan sosial. Tersedia di Amazon
Dari Penerbit:
Pembelian di Amazon digunakan untuk membiayai biaya membawa Anda InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, serta ClimateImpactNews.com tanpa biaya dan tanpa pengiklan yang melacak kebiasaan browsing Anda. Sekalipun Anda mengeklik tautan tetapi tidak membeli produk-produk terpilih ini, apa pun yang Anda beli dalam kunjungan yang sama di Amazon memberi kami komisi kecil. Tidak ada biaya tambahan untuk Anda, jadi silakan berkontribusi untuk upaya ini. Anda juga bisa menggunakan link ini untuk digunakan ke Amazon kapan saja sehingga Anda dapat membantu mendukung upaya kami.
