Utjecaj klimatskih promjena na gmazove i vodozemce

Topli u toplome, hladni u hladnome – gmazovi i vodozemci svojom su temperaturom tijela vrlo slični temperaturi okoliša jer kao ektotermni organizmi nemaju pravu unutrašnju kontrolu temperature tijela. Doduše, sigurna sam da to već znate iz bloga o termoregulaciji ovih skupina – ako još niste, predlažem da sad osvježite znanje. Ako su tako osjetljivi na okolišnu temperaturu, kakvi su onda u vrućim i promjenjivim uvjetima klimatskih promjena i globalnog zatopljenja? Svašta o tome mogli ste čuti i na online panelu koji su održali Boris Lauš i Tomislav Gojak – upravo je taj panel poslužio kao inspiracija za ovaj blog. Za one koji nisu mogli sudjelovati u panelu (ili žele još naučiti o toj temi), tu su novi blog i snimka na Youtube kanalu Udruge!

Endotermi i poikilotermi u vrućim uvjetima

Samo zato što ektotermne vrste poprimaju temperaturu okoliša, ne znači da je svejedno u kojem se rasponu temperature nalaze. Ove skupine bolje funkcioniraju pri nekim temperaturama (optimalna temperatura), dok pri nekima znatno lošije (kritični termalni minimum i maksimum). Upravo zbog toga što im temperatura tijela ovisi o okolišu, intuitivno je da drastične promjene temperature uslijed globalnog zatopljenja neposredno utječu na njih. Dok će jedan endoterm potencijalno moći održati unutrašnju temperaturu stalnom unatoč vanjskim fluktuacijama, ektotermima je to znatno teže.

Podsjetimo se, glavni mehanizam termoregulacije ektoterma je promjena ponašanja – prelazak iz toplijeg u hladnije stanište, približavanje ili odmicanje tijela od tople površine, itd.

S globalnim zatopljenjem, podižu se temperature cijelog staništa pa ni hlad više nije tako hladan, a osunčan kamen je znatno topliji.

Dobro, ali zar poikilotermni organizmi nisu navikli na temperaturne promjene?

Činjenica da neka vrsta podnosi velike promjene u tjelesnoj temperaturi, ne znači da povišene (ili snižene) temperature ne utječu na njenu fiziologiju – važno je uzeti u obzir termalni optimum. Temperature unutar spektra koji podnosi, ali bliske minimumu ili maksimumu često znače smanjeno kretanje, što za sobom povlači sporiji bijeg od predatora, neuspješnu potragu za hranom ili čak izostanak parenja. Dok u „normalnom“ okolišu (čitaj: termalnom okolišu bez globalnog zatopljenja), rijetko dolazi do ekstremnih temperatura, u promijenjenom okolišu temperature češće dosežu nepovoljne visoke ili niske vrijednosti što se održava u kretanju, reproduktivnom ponašanju, brumaciji i mnogo čemu drugome.

Spavate li mirno uz globalno zatopljenje?

Ovo je pitanje koje bismo mogli postaviti raznim guštericama, žabama, zmijama i kornjačama, a one bi nam na to vjerojatno odgovorile „Kako tko.“ U hladnim uvjetima, mnogi pripadnici herpetofaune ulaze u stanje smanjene aktivnosti i metabolizma koje se zove brumacija, a za njen je prekid dovoljno kratkotrajno zagrijavanje.

Što se događa kad se temperature naglo povise dovoljno da prekinu brumaciju (a zatim se iznova snize)?

Klimatske promjene ne obuhvaćaju samo stalno povišenje temperature, već nagle i neočekivane izmjene toplijih i hladnijih perioda. Budući da je brumaciju lako prekinuti naglim zatopljenjem, razni vodozemci i gmazovi izaći će iz mirovanja čim se temperature blago povise. Međutim, umjesto većeg izbora hrane koji bi ih dočekao u proljeće, suočavaju se s nestašicom, zimskim uvjetima i vrlo vjerojatnim ponovnim padom temperature. Ukoliko ih u tom trenutku, kada nisu još dovoljno aktivne i brze, predator zatekne van njihovih skloništa, mogu postati laka meta. Spasiti ih može  ako dovoljno brzo nađu sklonište pogodno za nastavak brumacije. Primjeri ovakvih preranih izlazaka nekarakterističnih za vrste su pojava zelembaća (Lacerta viridis) i malog vodenjaka (Lissotriton vulgaris) u siječnju, smeđe krastače (Bufo bufo) početkom ožujka, te šarenog daždevnjaka (Salamandra salamandra) i zidne gušterice u kratkotrajnim toplim periodima tijekom zime.

Duži period zatopljenja nakon kojeg slijedi zahlađenje mogao bi ih nagnati i na polaganje jaja koja će zatim dočekati smrzavanje i neće se razviti u mlade jedinke. Ovime globalno zatopljenje ne utječe samo neposredno na odraslu jedinku, već i na omjer mladih i odraslih jedinki u populaciji.

Također, drukčije vremenske pomake uzrokuje zatopljenje prije i poslije brumacije: zatopljenje ujesen značit će kasniji ulazak u brumaciju, dok će zatopljenje na proljeće značiti raniji izlazak – ovo je eksperimentalno dokazano kod azijske vrste žabe Pelophylax nigromaculatus. Osim toga, pomak u vremenu ulaska i izlaska iz brumacije utječe i na hranidbene mreže kojih su ovi organizmi dio. Također, različite dobne skupine i spolovi imaju drukčiji odgovor na zatopljenje tijekom brumacije. Mužjaci Pelophylax nigromaculatus pri povećanim temperaturama jošranije izlaze iz brumacije nego ženke, a starije jedinke ranije ulaze i izlaze iz brumacije od mlađih. Potencijalno objašnjenje je da je mužjacima važno da čim prije zauzmu mjesta za parenje u slatkoj vodi, a uz to, odrasle jedinke više ulažu u razmnožavanje (koje će uslijediti nakon brumacije).

Kako blage zime koje su sve češće u doba globalnog zatopljenja utječu na brumaciju?

Livadna smeđa žaba (Rana temporaria) u uvjetima umjerene zime može biti aktivna cijelu godinu, no laboratorijski je dokazano kako one jedinke koje se tijekom zime održavaju na većim temperaturama, kasnije pokazuju smanjenu ili nikakvu seksualnu aktivnost – dakle, topla zima može utjecati na razmnožavanje.

Povećanje temperature i toplije zime ne utječu samo na dužinu brumacije, već i na njenu kvalitetu.

Kod smeđe krastače (Bufo bufo), zabilježeno je kako nakon izlaska iz brumacije za vrijeme toplije zime, ženkama znatno opada indeks tjelesne kondicije (eng. body condition index), ali i vjerojatnost preživljavanja do parenja. Energetske zalihe kojima se životinja koristi u brumaciji brže se troše u toplijoj zimi kad je stopa metabolizma u brumaciji veća, nego u hladnijoj. Dio energetskih rezervi koje bi inače bile namijenjene proizvodnji jaja, preusmjerene su na preživljavanje. Također, količina jaja koje ženke liježu ovisna je o veličini tijela, pa se sa smanjenom veličinom smanjuje i broj jaja, a posljedično se narušava fitnes jedinke i opstanak same populacije.

Utjecaj temperature na omjer spolova

Najpoznatiji utjecaj temperature na gmazove je učinak na razvoj spolova (eng. temperature dependent sex determination) nekih kornjača, guštera, zmija i krokodila. U koji će se spol razviti jedinka djelomično je određeno temperaturom u kojoj se jaja nalaze u drugom i trećem tjednu inkubacije (uz još neke čimbenike). Kod aligatora, jaja inkubirana na 30°C ili niže razvit će se u ženke, dok će se ona na 34°C ili više razviti u mužjake. S druge strane, kod morskih kornjača niže temperature potiču razvoj mužjaka, a više temperature razvoj ženki.

Pritom, postoje točno određene temperature pri kojoj će omjer spolova biti 50:50 – pretpostavlja se da je upravo to motivacija za odabir podloge i lokacije za gnijezda. Dokazano je da povećanje temperature staništa može promijeniti omjer spolova u populaciji, kao što je to slučaj kod glavate želve (Caretta caretta) u Meksiku, no nije jasno koliko će taj utjecaj biti negativan te postoje li mehanizmi kompenzacije.

Još jedna zanimljivost vezana uz spolove je da ženke i mužjaci različitih vrsta mogu imati drukčije vrijednosti termalnog minimuma i maksimuma kao što je to slučaj kod primorske gušterice (Podarcis siculus) – dakle, lokalno zatopljenje možda neće jednako utjecati na mužjake i na ženke što također može dovesti do promjena u omjeru spolova u populaciji.

Širenje bolesti i invazivaca

Jedan od ključnih utjecaja globalnog zatopljenja na populacije kako vodozemaca i gmazova, tako i drugih organizama je promjena dinamike odnosa patogena i domaćina. Toplije zime i „niža kvaliteta“ brumacije, povećavaju vjerojatnost zaraze smeđe krastače (Bufo bufo) i drugih vrsta gljivicom Batrachochytrium dendrobatidis.

Ipak, nekim životinjama globalno zatopljenje ne predstavlja velik problem – to su često invazivne vrste ili vrste s invazivnim potencijalnom.

Pojedine invazivne vrste, kao što je crvenouha kornjača (Trachemys scripta) u Hrvatskoj, podnose veći temperaturni raspon od zavičajnih vrsta te će u promijenjenom termalnom okolišu ostvariti bolji fitnes i potencijalno istisnuti pojedine autohtone vrste. Na primjer, temperature koje autohtone vrste doživljavaju kao suboptimalne, invazivcima ne smetaju pa će se lako kretati, pronalaziti hranu, iskorištavati resurse i slično, što im daje još jednu prednost pred autohtonim vrstama.

A što dalje?

Klimatske promjene ne uključuju samo zatopljenje, već nagle temperaturne promjene nekarakteristične za klimu nekog područja – odgovori na takve raznolike promjene bit će različite prirode. Najizraženiji odgovor na zatopljenje je širenje, tj. pomicanje areala neke vrste. Ako se mogu neometano širiti, preselit će se u krajeve koji se poklapaju s klimom u kojoj su donedavno živjeli (gdje pak mogu narušiti ravnotežu ekosustava). S druge strane, ako su fizički spriječeni širiti se, veća je vjerojatnost da će izumrijeti u novonastalim klimatski nepovoljnim uvjetima.

Nemoguće je govoriti o globalnom zatopljenju bez da na umu imamo i vlažnost. Temperatura i vlažnost često su povezane, a u kontekstu vodozemaca kojima je vlaga staništa izrazito važna, jasno je da će ovaj „koktel promjena“ donijeti svakakve nove izazove.

Također, ove skupine nisu ugrožene samo klimatskim promjenama – vodozemci su i općenito najugroženija skupina kralježnjaka sa čak 40% vrsta ugroženih bolestima i gubitkom staništa. Dakle, zadnje što im treba su klimatske promjene!

Karta: Pregled geografske zastupljenosti ugroženih svojti i važnih područja za vodozemce i gmazove u Hrvatskoj (prikazani broj predstavlja zbroj vrsta i podvrsta na određenom području), preuzeto iz Crvene knjige vodozemaca i gmazova (2015)

Iz svega što ste dosad pročitali, lako je pretpostaviti da će klimatske promjene, posebice globalno zatopljenje, imati snažan učinak na vodozemce i gmazove. Negativan utjecaj na našu autohtonu herpetofaunu posebno je važan jer mediteranska regija predstavlja jednu od vrućih točaka bioraznolikosti.

Dakle, ektotermnost i drastične promjene u termalnom okolišu nisu idealan recept, pa možemo reći da je „san“ gmazova i vodozemaca u uvjetima globalnog zatopljenja prije noćna mora, nego kvalitetan odmor.

Fotografije: Arhiva Udruge Hyla

Izvori:

Brenner, F.J., 1969. The Role of Temperature and Fat Deposition in Hibernation and Reproduction in Two Species of Frogs. Herpetologica 25 (2), 105-113.

Bülbül, U., Koç, H., Orhan, Y., Odabaş, Y., Kutrup, B., 2019. Early Waking From Hibernation of Some Amphibian and Reptile Species in Gümüşhane Province of Turkey. Sinop Üniversitesi Fen Bilim. Derg. Sinop Uni J Nat Sci 4, 63–70.

Dang, W., Hu, Y.C., Geng, J., Wang, J., Lu, H.L., 2019. Thermal physiological performance of two freshwater turtles acclimated to different temperatures. J. Comp. Physiol. B Biochem. Syst. Environ. Physiol. 189, 121–130.

Gao, X., Jin, C., Llusia, D., Li, Y., 2015. Temperature-induced shifts in hibernation behavior in experimental amphibian populations. Sci. Rep. 5, 11580.

Garner, T.W.J., Rowcliffe, J.M., Fisher, M.C., 2011. Climate change, chytridiomycosis or condition: An experimental test of amphibian survival. Glob. Chang. Biol. 17, 667–675.

Gilbert, S.F., 2000. Developmental Biology, 6th ed. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2000.

Jablonski, D., 2013. Unusual Observation of the Winter Activity of Lissotriton vulgaris from South-Western Slovakia, Folia faunistica Slovaca 18 (1), 301-302.

Laloe, JO., Cozens, J., Renom, B., Taxonera, A., Hays, Graeme C., 2014. Effects of rising temperature on the viability of an important sea turtle rookery. Nat. Clim. Change. 4, 513–518.

Liwanag, H.E.M., Haro, D., Callejas, B., Labib, G., Pauly, G.B., 2018. Thermal tolerance varies with age and sex for the nonnative Italian Wall Lizard (Podarcis siculus) in Southern California. J. Therm. Biol. 78, 263–260.

Lolavar, A., Wyneken, J., 2020. The impact of sand moisture on the temperature-sex ratio responses of developing loggerhead (Caretta caretta) sea turtles. Zoology 138.

Reading, C.J., 2007. Linking global warming to amphibian declines through its effects on female body condition and survivorship. Oecologia 151, 125–131.

Smolinsky, R., Bulankova, E., Jandzik, D., 2008. Extraordinary winter activity of the Green Lizard Lacerta viridis (Laurenti, 1768) in southwestern Slovakia. Herpetozoa 173–173.

Taylor, E.N., Diele-Viegas, L.M., Gangloff, E.J., Hall, J.M., Halpern, B., Massey, M.D., Rödder, D., Rollinson, N., Spears, S., Sun, B. jun, Telemeco, R.S., 2021. The thermal ecology and physiology of reptiles and amphibians: A user’s guide. J. Exp. Zool. Part A Ecol. Integr. Physiol.