You are here
Cum răspund organismele la schimbările de mediu?
Oamenii modifică lumea în multe feluri, și nu toate spre bine. Modificările pe care le provocăm reprezintă adesea provocări severe pentru animalele, plantele și microbii din natură, de la introducerea de agenți patogeni sau specii exotice invazive până la adăugarea de substanțe toxice sau nutrienți în exces, sau provocarea de schimbări climatice. Adesea, mai multe schimbări au loc în același timp. Laboratorul lui Nelson Hairston se concentrează pe mediile de apă dulce, în special pe lacuri și iazuri, unde unele dintre speciile prezente răspund la schimbările de mediu cu scăderi ale numărului lor, chiar până la dispariție, în timp ce altele pot beneficia în exces, devenind atât de dominante încât să prezinte probleme, ca în cazul înfloririi algelor dăunătoare stimulate de îmbogățirea cu nutrienți sau de încălzirea climei. Laboratorul lui Hairston studiază modul în care speciile individuale, rețelele alimentare și ecosistemele întregi sunt modificate atunci când mediul se schimbă.
Un mod în care unele organisme de apă dulce răspund la schimbările de mediu este de a evolua rapid. O schimbare marcantă a mediului favorizează anumite caracteristici ale plantelor, animalelor și microbilor în detrimentul altora. Aceste diferențe de caractere au adesea o bază genetică, astfel încât caracteristicile favorizate pot crește în generația următoare. Cu cât timpul de generație este mai scurt, cu atât mai repede poate avea loc această schimbare evolutivă. De exemplu, planctonul minuscul, dar abundent, consumat de pești și de alte animale mai mari, se poate adapta la mediul schimbat în câțiva ani, deoarece timpul de generație al acestora este de numai câteva zile. Laboratorul lui Hairston a demonstrat că „puricii de apă” planctonici (Daphnia), principalii consumatori de alge în suspensie din lacuri, au evoluat pentru a deveni toleranți la algele dăunătoare în decurs de un deceniu de la apariția înfloririi. Această evoluție rapidă (numită „salvare evolutivă” în biologia conservării) ridică multe întrebări intrigante, pentru toate mediile, nu doar pentru cele de apă dulce: În ce măsură ne putem baza pe faptul că speciile se adaptează în loc să dispară atunci când mediul lor se schimbă? Cum modifică evoluția unei specii care joacă un rol ecologic critic interacțiunile pe care aceasta le are cu alte specii, precum și funcționarea întregului ecosistem?
Măsurarea și predicția schimbărilor evolutive rapide, de la rezistența la antibiotice la speciile invadatoare. 
Laboratorul Ellner studiază, de asemenea, modul în care organismele evoluează ca răspuns la schimbările de mediu. Știm acum că schimbările evolutive majore pot avea loc în câteva generații și pot juca roluri importante în succesul speciilor invadatoare și în capacitatea speciilor native de a persista pe măsură ce mediul se schimbă. Evoluția rezistenței la antibiotice reprezintă, de asemenea, o provocare majoră pentru controlul și tratarea bolilor infecțioase. Așadar, pentru speciile pe care sperăm să le conservăm, să le controlăm sau să le eliminăm, nu este suficient să știm cum sunt în prezent, ci trebuie, de asemenea, să prevedem cum se vor schimba. Laboratorul lucrează la modalități de a măsura importanța evoluției rapide și de a prezice când va avea loc și care vor fi consecințele. Pentru a ne testa teoriile, folosim în principal ecosisteme artificiale de laborator, dar analizăm, de asemenea, date pe termen lung din ecosisteme naturale și boli infecțioase ale oamenilor, ale coralilor și ale altor organisme. Figura din stânga este o comparație între rezultatele teoretice și cele experimentale privind modul în care evoluția rapidă a prăzii afectează dinamica prădător-prădător.
Va dispărea arțarul de zahăr din peisajul din nord-estul țării?
Proiecțiile de încălzire a climei, coroborate cu preferințele de temperatură preluate din distribuția actuală a arborilor, i-au determinat pe unii oameni de știință să prezică faptul că arțarul de zahăr și arțarul roșu vor fi înlocuite de specii forestiere adaptate la temperaturi mai ridicate în nord-estul SUA. Arțarul de zahăr este cea mai abundentă specie de arbori din pădurile din nord-est, având o imensă importanță ecologică, economică și culturală. Profesorul Brian Chabot și studenții săi au examinat această ipoteză cu ajutorul unor seturi de date pe termen lung și a modelării performanței arborilor. Contrar predicției, ei au stabilit că arțarii cresc în abundență în majoritatea statelor, iar speciile presupuse de înlocuire sunt în scădere. Alți factori, cum ar fi faptul că cerbii consumă puieții, afectează, de asemenea, în mod semnificativ abundența relativă a speciilor de arbori. Aceștia au proiectat, de asemenea, impactul încălzirii climei asupra producției de zahăr. Impactul este modest și poate fi contracarat prin modificarea practicilor de gestionare a pădurilor de zahăr de arțar. Gestionarea activă a pădurilor de către proprietarii de terenuri interesați să mențină arțarul în peisaj din motive economice va fi un factor-cheie în contracararea efectelor schimbărilor climatice.
.