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El cambio climático impulsado por el hombre está moldeando cada vez más los entornos de vida de la Tierra. El aumento de las temperaturas, los rápidos cambios en las precipitaciones y la estacionalidad y la acidificación de los océanos están presentando entornos alterados para muchas especies animales. ¿Cómo se adaptan los animales a estas condiciones nuevas, a menudo extremas?
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Los sistemas nerviosos de los animales desempeñan un papel central al permitir y limitar la forma en que responden a los climas cambiantes. Dos de mis principales intereses de investigación como biólogo y neurocientífico implican comprender cómo los animales se adaptan a las temperaturas extremas e identificar las fuerzas que dan forma a la estructura y función de los sistemas nerviosos de los animales, especialmente el cerebro.
La intersección de estos intereses me llevó a explorar los efectos del clima en los sistemas nerviosos y cómo los animales probablemente responderán a entornos que cambian rápidamente.
Todas las funciones principales del sistema nervioso (detección de sentidos, procesamiento mental y dirección del comportamiento) son críticas. Permiten a los animales navegar en sus entornos de manera que permitan su supervivencia y reproducción. Es probable que el cambio climático afecte estas funciones, a menudo para mal.
Ambientes sensoriales cambiantes
Los cambios de temperatura modifican el equilibrio energético de los ecosistemas (desde las plantas que producen energía a partir de la luz solar hasta los animales que consumen plantas y otros animales), alterando posteriormente los mundos sensoriales que experimentan los animales. Es probable que el cambio climático desafíe todos sus sentidos, desde la vista y el gusto hasta el olfato y el tacto.
Los animales, como los mamíferos, perciben la temperatura en parte con proteínas receptoras especiales en sus sistemas nerviosos que responden al calor y al frío, discriminando entre temperaturas moderadas y extremas. Estas proteínas receptoras ayudan a los animales a buscar hábitats apropiados y pueden desempeñar un papel fundamental en la forma en que los animales responden a los cambios de temperatura.
El cambio climático altera las señales ambientales de las que dependen los animales para resolver problemas como seleccionar un hábitat, encontrar comida y elegir pareja. Algunos animales, como los mosquitos que transmiten parásitos y patógenos, dependen de los gradientes de temperatura para orientarse en su entorno. Los cambios de temperatura están alterando dónde y cuándo los mosquitos buscan huéspedes, lo que provoca cambios en la transmisión de enfermedades.
La forma en que el cambio climático afecta las señales químicas que los animales utilizan para comunicarse entre sí o dañar a sus competidores puede ser especialmente compleja porque los compuestos químicos son muy sensibles a la temperatura.
Fuentes de información que antes eran confiables, como los cambios estacionales en la luz del día, pueden perder su utilidad a medida que se desacoplan. Esto podría causar una ruptura en el vínculo entre la duración del día y la floración y fructificación de las plantas, e interrupciones en el comportamiento animal como la hibernación y la migración cuando la duración del día ya no predice la disponibilidad de recursos.
Cambiando el cerebro y la cognición
El aumento de las temperaturas puede alterar el desarrollo y funcionamiento del cerebro de los animales, con efectos potencialmente negativos en su capacidad para adaptarse eficazmente a sus nuevos entornos.
Los investigadores han documentado cómo las temperaturas extremas pueden alterar neuronas individuales a nivel genético y estructural, así como cómo se organiza el cerebro en su conjunto.
En entornos marinos, los investigadores han descubierto que los cambios en la química del agua inducidos por el clima, como la acidificación de los océanos, pueden afectar el rendimiento cognitivo general y las capacidades sensoriales de los animales, como el seguimiento de olores en peces de arrecife y tiburones.
Los cerebros de los animales son notablemente flexibles y están desarrollados para adaptarse a la experiencia ambiental individual. Incluso son sustancialmente capaces de cambiar en la edad adulta.
Pero los estudios que comparan especies han observado fuertes efectos ambientales en la evolución del cerebro. Los sistemas nerviosos animales evolucionan para adaptarse a los entornos sensoriales del espacio de actividad de cada especie. Estos patrones sugieren que los nuevos regímenes climáticos eventualmente moldearán los sistemas nerviosos obligándolos a evolucionar.
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Cuando la genética tiene fuertes efectos sobre el desarrollo del cerebro, los sistemas nerviosos que están finamente adaptados al entorno local pueden perder su ventaja adaptativa con el cambio climático. Esto puede allanar el camino para nuevas soluciones adaptativas. A medida que cambian el alcance y la importancia de los estímulos sensoriales y las señales estacionales, la selección natural favorecerá a aquellos con nuevas habilidades sensoriales o cognitivas.
Algunas partes del sistema nervioso están limitadas por adaptaciones genéticas, mientras que otras son más plásticas y responden a las condiciones ambientales. Una mayor comprensión de cómo se adaptan los sistemas nerviosos de los animales a entornos que cambian rápidamente ayudará a predecir cómo todas las especies se verán afectadas por el cambio climático.
* Profesor de Biodiversidad, Ciencias y Biología de la Tierra y el Medio Ambiente, Universidad de Drexel.
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