Как животные приспосабливаются к изменениям климата — и почему не у всех получается

Разводы альбатросов, миграция китов и гибель рифовой крысы
Полярные ледники тают, растет температура воды, а природные катаклизмы случаются все чаще. Это последствия изменения климата, которые не обошлись без участия человека. Некоторые животные приспосабливаются: меняют повадки и среду обитания. Однако за переменами поспевают не все, а адаптация не гарантирует выживания.

Таяние льда и белые медведи
Самыми уязвимыми обитателями Арктики можно назвать полярных медведей (Ursus maritimus). Их жизнь зависит от динамики таяния арктических льдов: весной полярная шапка на Северном полюсе подтаивает, а осенью снова нарастает, создавая белым медведям пространство для охоты и спаривания.

В последние годы исследователи отмечают тревожную тенденцию: из-за таяния морских льдов в летний период белым медведям приходится проплывать расстояния, превышающие 50 километров. Осенью 2008 года ученые наблюдали, как в поисках пропитания белая медведица совершила рекордный 9-дневный заплыв в 687 километров, во время которого погиб ее годовалый детеныш. Среди медвежат, вынужденных мигрировать за матерями на длинные расстояния, смертность возрастает на 30%. При этом удлинение миграционных путей опасно не только для слишком молодых, но и для слишком старых или худых особей: они тоже рискуют утонуть, не доплыв до льда.

Проблемы белых медведей, находящихся на вершине пищевой цепочки, — первый сигнал тревоги для арктической морской экосистемы. Лишившись льда, а вместе с ним и своей главной добычи — тюленей, они переключаются на моржей, тоже ослабленных климатическими изменениями, или рыскают в поисках еды в российских и канадских заполярных поселках, создавая угрозу для местных жителей. Сменив кормовую базу, белые медведи не только вступают в прямую конкуренцию, например, с арктическими лисами, но и урезают рацион птицам-падальщикам, привыкшим подъедать медвежью добычу. А бесконтрольный рост популяции тюленей угрожает ракообразным и рыбам, которыми питаются другие животные.

Белые медведи не поспевают за отступающим морским льдом. По прогнозам ученых, к 2050 году две трети этих животных исчезнут с лица Земли. Правда, согласно недавним исследованиям, у белых медведей все же есть потенциал для адаптации к новой Арктике: они постепенно осваивают водную среду, а именно поверхностные слои теплеющего Северного Ледовитого океана. Однако, если арктическая шапка продолжит уменьшаться теми же темпами, критического сокращения популяции белых медведей не избежать.

Миграция китов и круговорот углерода
Изменения климата усложняют жизнь и другим крупным обитателям полярных вод — китам. Потепление Мирового океана и таяние ледников меняют состав океанского планктона, из-за чего ареал обитания крупных китов сужается. Им приходится менять места кормления и конкурировать между собой за еду, что препятствует благополучному размножению.

В 2018 году австралийские ученые, основываясь на одном из последствий глобального потепления (сокращение популяции ракообразных), спрогнозировали, что сократится и численность усатых китов в Южном океане. Другой пример влияния климата на китовую демографию — спад рождаемости в североатлантической популяции горбатых китов (Megaptera novaeangliae). Дело в том, что за последнее десятилетие из нагревающегося залива Св. Лаврентия у берегов Канады почти пропала сельдь; именно она была главной добычей горбатых китов, которые мигрируют туда каждое лето.

Изменения климата негативно влияют на период и пути миграции животных. Уже несколько лет популяция полярных китов (Balaena mysticetus) пропускает миграционный цикл и зимует у берегов Канады, в заливе Амундсена и море Бофорта. Вместо того чтобы по осени вернуться в Берингово море, киты остаются в районах, которые обычно использовали только для кормления в летний период. Такое необычное поведение биологи объясняют двумя факторами: повышением температуры воды (полярным китам уже некомфортно возвращаться в южные воды) и стремлением избежать встречи с хищными косатками, ареал обитания которых постоянно расширяется опять же из-за потепления Мирового океана.

Значение китов для морской экосистемы трудно переоценить: вокруг этих «инженеров океана» выстроена жизнь всех его обитателей. Например, когда ослабевает это звено пищевой цепи, косатки начинают охотиться на мелких млекопитающих вроде морских выдр; снижение численности выдр приводит к засилью морских ежей, которые уничтожают колонии водорослей в Северной Атлантике, ограничивая способность океана связывать углерод из атмосферы.

Киты, наоборот, в большом количестве производят богатые железом экскременты, создавая идеальные условия для фитопланктона — именно он поглощает до 40% производимого нами углекислого газа. Сам жизненный цикл китов играет важную роль в климатообразующих процессах: их громадные тела накапливают тонны углерода, который после смерти животного погружается на дно океана. Таким образом, углерод выводится из углеродного цикла и запасается в виде донных отложений. В случае же, когда кита убивают и разделывают на суше, весь запасенный в его туше углерод рано или поздно оказывается в атмосфере.

Верность альбатросов: испытание на прочность
Моряки неспроста считали альбатросов душами тех, кто погиб в море и потому вечно скитается по океанским просторам: мощные крылья позволяют альбатросам по несколько лет бороздить океан в поисках пищи и возвращаться на сушу только в период спаривания. Альбатросы моногамны: они образуют пары на всю жизнь, что дает им важное преимущество в изменчивой морской экосистеме. Потепление океана приводит к ее постепенному истощению, и хищным птицам все сложнее найти пищу для себя и своего потомства.

Недавно исследователи обнаружили губительные последствия изменений климата для популяции чернобровых альбатросов (Thalassarche melanophris) с Фолклендских островов в Южной Атлантике. Из-за повышения температуры моря эти моногамные птицы стали чаще бросать своих партнеров. Если раньше причиной для разрыва могло послужить неудачное спаривание или неспособность пары вырастить птенца, теперь вероятность «развода» напрямую зависит от температуры поверхностных вод: чем она выше, тем больше альбатросов разрывают «браки». Обычно на это решались 1–3% особей, но в 2017 году, когда море нагрелось до максимальных значений, процент расставаний вырос до 7,7%.

Одно из объяснений — альбатросы теперь тратят больше времени на поиск пищи и возвращаются к своим половинкам потрепанными и непривлекательными, а то и вовсе опаздывают к моменту спаривания — тогда их место может занять другая особь. Авторы исследования также предполагают, что глобальное потепление повышает общий уровень стресса и птицы могут ошибочно винить в этом партнера, а не внешние условия. Нервные, измотанные поиском пищи, особи чаще разрушают свои отношения. Схожее поведение наблюдается у других моногамных животных, в том числе млекопитающих.

В любом случае такие условия влияют на темпы размножения альбатросов и угрожают пока что многочисленной популяции. Состояние — важный показатель стабильности пищевой цепочки и здоровья всей экосистемы Южного океана, в которой альбатросы играют ключевую роль. Они поддерживают равновесие, регулируя численность рыб в поверхностных слоях океана, разнося семена растений по всему ареалу своего обитания и откладывая яйца, которыми в том числе питаются грызуны и дикие кошки. Сокращение численности альбатросов может привести к непоправимым последствиям: по оценке Международного союза охраны природы, 17 из 22 видов альбатросов уже находятся под угрозой исчезновения.

Выцветание коралловых рифов
Коралловые рифы — это скопление тысяч донных полипов, беспозвоночных животных, покрытых разноцветными водорослями. Эти островки биоразнообразия занимают всего 0,1% площади Мирового океана, но именно здесь обитает четверть всех морских биологических видов. Коралловый риф еще и самая плодотворная экосистема на планете, однако глобальное потепление не угрожает ни одному другому биому так, как кораллам.

Избыток углекислого газа повышает кислотность океана, из-за чего коралловым полипам все сложнее наращивать известковый скелет. Эти хрупкие существа получают до 90% питательных веществ от покрывающих их водорослей, которые крайне чувствительны к изменениям температуры воды. С потеплением океана большинство из них покидает рифы, обнажая белые остовы кораллов, — происходит так называемое выцветание кораллов (coral bleaching). Без водорослей коралловый полип, не способный прокормить себя сам, постепенно умирает. Половина рифообразующих кораллов уже исчезла с лица Земли.

Их способность адаптироваться к изменениям климата зависит от того, насколько быстро они создадут новые симбиотические связи с более выносливыми водорослями. Некоторые коралловые популяции в Индийском и Тихом океанах (Pocillopora sp.) уже этим занимаются. В начале 2000-х ученые обнаружили, что кораллы, серьезно пострадавшие от выцветания в конце 1990-х годов, теперь покрыты водорослями, которые обычно произрастают в более теплых регионах и потому более устойчивы к высоким температурам. Еще один коралловый полип (Acropora hyacinthus) у архипелага Самоа демонстрирует уникальную генетическую предрасположенность к адаптации. Она позволяет ему всего за пару лет акклиматизироваться в более теплой воде и избежать выцветания.

Однако, по расчетам экспертов, даже если человечеству удастся удержать глобальное потепление на уровне 1,5 °C, оно потеряет от 70 до 90% коралловых рифов, которые дают приют и пищу более чем миллиону животных и растений, а еще защищают тысячи людей от океанских штормов. Если планета нагреется на 2 °C, что пока является наиболее вероятным сценарием, 99% кораллов погибнут.

Утрата островных эндемиков
Несмотря на печальные прогнозы, у большинства животных еще есть время на борьбу за существование; у некоторых вышло и оно. В 2014 году власти Австралии пополнили официальный список вымерших видов маленьким островным грызуном — рифовой мозаичнохвостой крысой (Melomys rubicola). Это первое млекопитающее, исчезновение которого напрямую связали с климатическими изменениями, вызванными деятельностью человека.

Рифовые крысы обитали в одном месте — на небольшом коралловом острове Брэмбл-Кей в северной части Большого Барьерного рифа. Вода постоянно затапливала остров: его высшая точка располагается на высоте всего трех метров над уровнем моря. Животные гибли, а их места обитания разрушались.

Повышение уровня Мирового океана — очевидное последствие изменения климата. За XX век уровень воды поднялся примерно на 20 см по всему миру; у северных берегов Австралии скорость подъема оказалась в два раза выше, чем в среднем по планете. В результате только за первое десятилетие XXI века естественная среда обитания рифовых крыс на острове Брэмбл-Кей сократилась на 97%. Последний раз их видели в 2009 году. С тех пор ученым больше не удалось найти следов некогда единственного млекопитающего-эндемика Большого Барьерного рифа.

Ученые считают, что животные не успевают адаптироваться к изменениям климата. Если правительства и углеродная промышленность не подключатся к борьбе с этими изменениями, каждый шестой биологический вид на Земле разделит судьбу рифовых мозаичнохвостых крыс. Но изменения климата угрожают не только животным. Через полвека от 1,5 до 3,5 миллиардов людей могут оказаться за пределами так называемой человеческой ниши — привычной и комфортной для человека среды обитания.

Источник: ПостНаука