人类驱动的气候变化正在日益改变地球的生存环境。气温上升、降雨量和季节性的快速变化以及海洋酸化正在改变许多动物物种的环境。动物如何适应这些新的、通常是极端的条件?

气候变化正在改变动物的大脑和行为位神经科学家解释了如何改变

动物神经系统在促进和限制它们对气候变化的反应方面发挥着核心作用。作为一名生物学家和神经科学家，我的两个主要研究兴趣包括了解动物如何适应极端温度以及确定塑造动物神经系统(尤其是大脑)结构和功能的力量。这些兴趣的交叉促使我探索气候对神经系统的影响以及动物如何可能如何应对快速变化的环境。

神经系统的所有主要功能——感觉检测、心理处理和行为指导——都是至关重要的。它们允许动物以能够生存和繁殖的方式在其环境中航行。气候变化可能会影响这些功能，而且往往会变得更糟。

改变感官环境

温度的变化改变了生态系统的能量平衡——从利用阳光产生能量的植物到消耗植物和其他动物的动物——随后改变了动物所经历的感官世界。气候变化很可能会挑战他们的所有感官，从视觉、味觉到嗅觉和触觉。

哺乳动物等动物感知温度的部分方式是通过其神经系统中的特殊受体蛋白来对热和冷做出反应，从而区分中等温度和极端温度。这些受体蛋白帮助动物寻找合适的栖息地，并可能在动物如何应对温度变化方面发挥关键作用。

气候变化破坏了动物赖以解决选择栖息地、寻找食物和选择配偶等问题的环境线索。一些动物，例如传播寄生虫和病原体的蚊子，依靠温度梯度来适应环境。温度变化正在改变蚊子寻找宿主的地点和时间，导致疾病传播的变化。

气候变化如何影响动物用来相互交流或伤害竞争对手的化学信号可能特别复杂，因为化合物对温度高度敏感。

以前可靠的信息来源(例如日光的季节变化)在脱钩后可能会失去其效用。当日长不再预测资源可用性时，这可能会导致日长与植物开花和结果之间的联系中断，并导致冬眠和迁徙等动物行为中断。

改变大脑和认知

气温升高可能会扰乱动物大脑的发育和功能，对它们有效适应新环境的能力产生潜在的负面影响。

气候变化正在促使越来越多的蚊子将人类作为它们的首选宿主。

研究人员已经记录了极端温度如何在遗传和结构水平上改变单个神经元，以及大脑作为一个整体的组织方式。

在海洋环境中，研究人员发现，气候引起的水化学变化(例如海洋酸化)会影响动物的一般认知表现和感官能力，例如珊瑚鱼和鲨鱼的气味追踪能力。

行为干扰

动物可能通过改变地点来应对气候逆境，从改变它们所使用的微栖息地到改变它们的地理范围。

活动也可以转移到一天中的不同时段或新的季节。这些行为反应可能会对动物所面临的环境刺激产生重大影响。

例如，变暖海洋中的鱼类已经转移到较冷、较深的水域，这些水域的光强度和颜色范围与其视觉系统习惯的情况截然不同。此外，由于并非所有物种都会以相同的方式改变其行为，因此迁移到新栖息地、一天中的时间或季节的物种将面临新的物种，包括食用植物和猎物、竞争者和捕食者以及病原体。

气候变化驱动的行为转变将重组全球生态系统，带来复杂且不可预测的结果。

可塑性与进化

动物的大脑非常灵活，是为了适应个人的环境经验而开发的。他们甚至在成年后也有很大的改变能力。

但比较物种的研究发现了强烈的环境影响对大脑进化动物神经系统的进化是为了匹配每个物种活动空间的感官环境。这些模式表明，新的气候状况最终将通过迫使神经系统进化来塑造神经系统。

当遗传学对大脑发育产生强烈影响时，能够很好地适应当地环境的神经系统可能会随着气候变化而失去适应优势。这可能为新的自适应解决方案铺平道路。随着感官刺激和季节线索的范围和重要性的变化，自然选择将有利于那些具有新的感官或认知能力的人。

神经系统的某些部分受到遗传适应的限制，而其他部分则更具可塑性并且对环境条件敏感。更好地了解动物神经系统如何适应快速变化的环境将有助于预测所有物种将如何受到气候变化的影响。