You are here
How do organisms respond to environmental change?
Az emberek sokféleképpen módosítják a világot, és nem mindegyiket a javukra. Az általunk okozott változások gyakran komoly kihívások elé állítják a természetben élő állatokat, növényeket és mikrobákat, kezdve a kórokozók vagy egzotikus invazív fajok behurcolásától a mérgező anyagok vagy túlzott tápanyagok hozzáadásáig, vagy az éghajlati változások okozásáig. Gyakran egyszerre több változás is bekövetkezik. Nelson Hairston laboratóriuma édesvízi környezetekre, különösen tavakra és tavakra összpontosít, ahol a jelenlévő fajok egy része a környezeti változásokra számuk csökkenésével reagál, akár a kihalásig, míg mások túlzottan is profitálhatnak, és olyan dominánssá válhatnak, hogy problémát jelentenek, mint például a tápanyagdúsítás vagy az éghajlat felmelegedése által serkentett káros algavirágzás esetében. Hairston laboratóriuma azt vizsgálja, hogyan változnak az egyes fajok, a táplálékhálózatok és az egész ökoszisztémák, amikor a környezet megváltozik.
Az édesvízi élőlények egy része a környezeti változásokra úgy reagál, hogy gyorsan fejlődik. A környezet jelentős változása a növények, állatok és mikrobák egyes jellemzőit előnyben részesíti másokkal szemben. Ezek a karakterbeli különbségek gyakran genetikai alapúak, így a kedvezőbb tulajdonságok a következő generációban növekedhetnek. Minél rövidebb a generációs idő, annál gyorsabban mehet végbe ez az evolúciós változás. Például a halak és más nagyobb állatok által fogyasztott apró, de nagy mennyiségben előforduló planktonok néhány év alatt alkalmazkodhatnak a megváltozott környezethez, mivel generációs idejük csak néhány nap. Hairston laboratóriuma kimutatta, hogy a planktonikus “vízibolhák” (Daphnia), a tavakban a lebegő algák fő fogyasztói, a virágzások megjelenésétől számított egy évtizeden belül úgy fejlődtek, hogy toleránsak lettek a káros algákkal szemben. Ez a gyors evolúció (amelyet a természetvédelmi biológiában “evolúciós megmentésnek” neveznek) számos érdekes kérdést vet fel, nem csak az édesvizekre, hanem minden környezetre vonatkozóan: Milyen mértékben bízhatunk abban, hogy a fajok alkalmazkodnak, ahelyett, hogy kihalnának, amikor a környezetük megváltozik? Hogyan változtatja meg egy kritikus ökológiai szerepet játszó faj evolúciója a többi fajjal való kölcsönhatásait és az egész ökoszisztéma működését?
A gyors evolúciós változások mérése és előrejelzése, az antibiotikum-rezisztenciától az inváziós fajokig. 
Az Ellner-laboratórium azt is vizsgálja, hogyan fejlődnek a szervezetek a környezeti változásokra reagálva. Ma már tudjuk, hogy a jelentős evolúciós változások néhány generáció alatt végbemehetnek, és fontos szerepet játszhatnak a betolakodó fajok sikerében, valamint abban, hogy az őshonos fajok képesek-e fennmaradni a környezet változásával. Az antibiotikum-rezisztencia evolúciója szintén nagy kihívást jelent a fertőző betegségek ellenőrzésében és kezelésében. Azoknak a fajoknak a esetében tehát, amelyeket megóvni, ellenőrizni vagy kiirtani szeretnénk, nem elég tudni, hogy milyenek most, azt is meg kell jósolnunk, hogyan fognak változni. A laboratóriumban olyan módszereken dolgoznak, amelyekkel mérni lehet a gyors evolúció jelentőségét, és megjósolni, hogy mikor fog bekövetkezni, és milyen következményekkel jár majd. Elméleteink teszteléséhez többnyire mesterséges laboratóriumi ökoszisztémákat használunk, de természetes ökoszisztémákból származó hosszú távú adatokat és az emberek, korallok és más élőlények fertőző betegségeit is elemezzük. A bal oldali ábra az elméleti és kísérleti eredmények összehasonlítását mutatja be azzal kapcsolatban, hogy a gyors prédaevolúció hogyan befolyásolja a ragadozó-zsákmány dinamikát.
Eltűnik-e a cukorjuhar az északkeleti tájról? 
A klíma felmelegedésére vonatkozó előrejelzések és a jelenlegi faeloszlásból vett hőmérsékleti preferenciák alapján egyes tudósok azt jósolják, hogy a cukor- és vörös juharokat melegebbre alkalmazkodott erdei fajok fogják felváltani az Egyesült Államok északkeleti részén. A cukorjuhar a leggyakoribb fafaj az északkeleti erdőkben, óriási ökológiai, gazdasági és kulturális jelentőséggel. Brian Chabot professzor és diákjai hosszú távú adatsorokkal és a fák teljesítményének modellezésével vizsgálták ezt a hipotézist. A jóslattal ellentétben megállapították, hogy a legtöbb államban a juharok gyakorisága növekszik, a feltételezett helyettesítő fajoké pedig csökken. Más tényezők, például a csemetéket fogyasztó szarvasok is jelentősen befolyásolják a fafajok relatív gyakoriságát. Az éghajlat felmelegedésének a cukortermelésre gyakorolt hatását is előrevetítették. A hatás szerény, és a juharcukor-erdők kezelésének megváltozott gyakorlatával ellensúlyozható. Az erdők aktív kezelése a földtulajdonosok által, akik gazdasági okokból érdekeltek abban, hogy a juhar a tájban maradjon, kulcsfontosságú tényező lesz az éghajlatváltozás hatásainak ellensúlyozásában.