Биологические реакции на неоднородность окружающей среды в условиях будущего океана

Согласно прогнозам, в будущем организмы столкнутся с беспрецедентными темпами изменений условий в океане вследствие антропогенного изменения климата. В настоящее время морские организмы испытывают широкий спектр неоднородности окружающей среды — от естественных флуктуаций до средних климатических изменений. Исследования с использованием экспериментальных манипуляций показывают, что организмы из более изменчивых морских сред обладают большей фенотипической пластичностью, позволяющей переносить неоднородность окружающей среды. В данной работе рассматриваются современные стратегии, используемые различными репрезентативными организмами в разнообразных местообитаниях — от короткоживущего фитопланктона до долгоживущих кораллов — в ответ на неоднородность окружающей среды. Затем обсуждается, каким образом и при каких условиях реакции организмов (акклимация, миграция и адаптация) могут изменяться вследствие сдвигов в величине среднего климатического сигнала по сравнению с естественными флуктуациями, прогнозируемыми на ближайшие десятилетия. Результаты новых модельных симуляций изменения климата и предшествующих биологических исследований с экспериментальными манипуляциями, в которых естественные флуктуации накладывались на изменения среднего уровня, дают ценные представления о реакциях организмов на неоднородность окружающей среды. Экспериментальные манипуляции показывают, что результаты различаются между климатическими воздействиями, включающими естественные флуктуации, и воздействиями без них. Согласно модельным симуляциям, в ближайшие десятилетия возрастут как амплитуда климатической изменчивости, так и среднее изменение климата; следовательно, увеличится и неоднородность окружающей среды, что подчёркивает необходимость более реалистичных биологических экспериментов, включающих естественные флуктуации. Однако симуляции также убедительно показывают, что временные масштабы, на которых средний климатический сигнал станет доминирующим по сравнению с естественными флуктуациями, будут различаться для отдельных параметров: наиболее быстро это произойдёт для CO2 (примерно через 10 лет по сравнению с современным периодом), а для питательных веществ — через 4 десятилетия. Мы заключаем, что стратегии, используемые организмами в ответ на изменения неоднородности окружающей среды, могут быть сложными, поскольку им придётся phys...