人类活动导致的气候变化正日益影响着地球的生存环境。气温上升、降雨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生存环境。动物们是如何适应这些新的，通常是极端的环境的?
动物神经系统在促进和限制它们如何应对气候变化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涉及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。这些兴趣的交集促使我探索气候对神经系统的影响，以及动物如何可能对快速变化的环境做出反应。
神经系统的所有主要功能——感觉探测、心理处理和行为指导——都至关重要。它们使动物能够以能够生存和繁殖的方式在环境中导航。气候变化可能会影响这些功能，而且往往会变得更糟。
变换感官环境
不断变化的温度改变了生态系统的能量平衡——从从阳光中产生能量的植物到以植物和其他动物为食的动物——随后改变了动物体验的感官世界。气候变化很可能会挑战他们所有的感官，从视觉和味觉到嗅觉和触觉。
像哺乳动物这样的动物在一定程度上通过神经系统中对冷热做出反应的特殊受体蛋白质来感知温度，区分中等和极端温度。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诸如选择栖息地、寻找食物和选择配偶等问题的环境线索。一些动物，如传播寄生虫和病原体的蚊子，依靠温度梯度来使自己适应环境。温度的变化正在改变蚊子寻找宿主的地点和时间，从而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，如日光的季节变化，随着它们的分离，可能会失去效用。这可能会导致白昼长度与植物开花结果之间的联系中断，当白昼长度不再预示资源的可用性时，冬眠和迁徙等动物行为也会中断。
改变大脑和认知
气温上升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。
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，以及大脑的整体组织方式。
在海洋环境中，研究人员发现，气候引起的水化学变化，如海洋酸化，会影响动物的一般认知表现和感官能力，比如珊瑚鱼和鲨鱼的气味追踪能力。
行为中断
动物可能通过改变位置来应对气候逆境，从改变它们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期或新的季节。这些行为反应可能会对动物所处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更冷、更深的水域，那里的光强度和颜色范围与它们的视觉系统所习惯的大不相同。此外，因为不是所有的物种都会以同样的方式改变它们的行为，那些迁移到新栖息地的物种，在一天中的某个时间或季节会面临新的挑战，包括食物植物和猎物动物，竞争对手和捕食者，以及病原体。
气候变化驱动的行为转变将重构全球生态系统，其结果复杂且不可预测。
可塑性和进化
动物的大脑非常灵活，能够适应不同的环境体验。他们甚至在成年后有很大的改变能力。
但比较物种的研究发现，环境对大脑进化有很强的影响。动物的神经系统进化以适应每个物种活动空间的感觉环境。这些模式表明，新的气候制度将最终通过迫使神经系统进化来塑造神经系统。
当基因对大脑发育有强烈的影响时，对当地环境有良好适应的神经系统可能会因气候变化而失去适应优势。这可能为新的适应性解决方案铺平道路。随着感官刺激的范围和重要性以及季节线索的变化，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，对环境条件做出反应。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。
Sean O听一奈尔是生物多样性、地球与环境学教授德雷塞尔大学政府科学系。
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