Бесплодие мух показывает, что мы недооцениваем вред изменения климата для животных

Доказательств снижения фертильности у людей и дикой природы становится всё больше. Хотя химические вещества в окружающей среде были определены как основная причина, наше новое исследование показывает, что существует ещё одна нависающая угроза для фертильности животных: изменение климата.

Мы знаем, что животные могут погибать, когда температура поднимается до экстремальных значений, которые они не могут вынести. Однако наше исследование предполагает, что самцы некоторых видов могут становиться бесплодными даже при менее экстремальных температурах.

Это означает, что распространение видов может ограничиваться температурами, при которых они могут размножаться, а не температурами, при которых они могут выжить.

Эти выводы важны, потому что означают, что мы можем недооценивать влияние изменения климата на животных — и неверно определять виды, наиболее вероятные к вымиранию.

Чувствуя жару

Исследователи уже некоторое время знают, что фертильность животных чувствительна к тепловому стрессу.

Например, исследования показывают, что повышение температуры на 2℃ резко снижает производство сперматофоров и размер яиц у кораллов. А у многих видов жуков и пчёл успех оплодотворения резко падает при высоких температурах.

Также было показано, что высокие температуры влияют на оплодотворение или количество сперматозоидов у коров, свиней, рыб и птиц.

Однако температуры, вызывающие бесплодие, не были включены в прогнозы о том, как изменение климата повлияет на биоразнообразие. Наше исследование направлено на решение этой проблемы.

Фокус на мухах

В опубликованной сегодня статье участвовали исследователи из Великобритании, Швеции и Австралии, включая одного из авторов этой статьи. Исследование изучило 43 вида мух, чтобы проверить, являются ли температуры, влияющие на мужскую фертильность, лучшим предиктором глобального распространения мух, чем температуры, при которых взрослая муха погибает — также известные как их «предел выживания».

Исследователи подвергали мух четырёхчасовому тепловому стрессу при температурах от безопасных до летальных. На основе этих данных они оценили как температуру, летальную для 80% особей, так и температуру, при которой 80% выживших самцов становятся бесплодными.

Они обнаружили, что у 11 из 43 видов наблюдалась 80%-ная потеря фертильности при температурах ниже летальных сразу после теплового стресса. Вместо восстановления фертильности со временем, влияние высоких температур было более выраженным через семь дней после воздействия теплового стресса. Используя эту отсроченную меру, 44% видов (19 из 43) показали потерю фертильности при температурах ниже летальных.

Затем исследователи сопоставили эти выводы с реальными данными о распространении мух и оценили средние максимальные температуры воздуха, с которыми виды, вероятно, сталкиваются в дикой природе. Они обнаружили, что распространение видов мух связано более тесно с влиянием высокой температуры на мужскую фертильность, чем с температурами, убивающими мух.

Эти реакции фертильности имеют решающее значение для выживания видов. Отдельное исследование под руководством одного из авторов этой статьи, использующее моделирование изменения климата в лаборатории, показало, что экспериментальные популяции тех же мух вымирают не потому, что не могут выжить в жару, а потому, что самцы становятся бесплодными. Виды из тропических лесов первыми поддались вымиранию.

Прогноз о том, что тропические и субтропические виды могут быть более уязвимы к изменению климата, не нов. Но выводы о фертильности предполагают, что негативное влияние изменения климата может быть ещё хуже, чем ожидалось.

Что всё это значит?

Некоторые животные адаптировались, чтобы минимизировать влияние высокой температуры на фертильность. Например, считается, что семенники у самцов приматов и людей расположены снаружи, чтобы защитить развивающиеся сперматозоиды от чрезмерного тепла.

По мере потепления планеты животные могут эволюционировать, чтобы противостоять влиянию тепла на фертильность. Но скорость, с которой вид может адаптироваться, может быть слишком медленной, чтобы обеспечить его выживание. Наше исследование показало, что как тропические, так и широко распространённые виды мух не смогли увеличить свою фертильность при воздействии смоделированного глобального потепления, даже после 25 поколений.

Исследование с участием жуков также указывает на то, что ущерб фертильности от последовательных волн жары может накапливаться со временем. И необходима дополнительная работа, чтобы определить, как другие стрессоры, такие как засоление, химические вещества и плохое питание, могут усугублять проблему фертильности и температуры.

Пока не ясно, экстраполируются ли наши выводы на другие виды, включая млекопитающих, таких как люди. Это определённо возможно, учитывая свидетельства по всему животному царству о чувствительности фертильности к тепловому стрессу.

В любом случае, если радикально не ограничить глобальное потепление, фертильность животных, вероятно, снизится. Это означает, что Земля, возможно, движется к гораздо большему количеству вымираний видов, чем предполагалось ранее.