Η υπερθέρμανση της ημέρας και της νύχτας και πώς επηρεάζουν το περιβάλλον μας
Η αύξηση του CO2 στην ατμόσφαιρα μετά τη βιομηχανική επανάσταση οδήγησε στην υπερθέρμανση του πλανήτη. Ενώ οι μέσες παγκόσμιες θερμοκρασίες αυξάνονται και αναμένεται να συνεχίσουν να αυξάνονται στο μέλλον, ο τρόπος με τον οποίο συμβαίνει η υπερθέρμανση είναι περίπλοκος. Η Γη δεν θερμαίνεται ομοιόμορφα καθ' όλη τη διάρκεια του έτους, καθώς οι χειμώνες γενικά θερμαίνονται περισσότερο και ταχύτερα από τα καλοκαίρια. Σε πιο λεπτή κλίμακα, τα ιστορικά αρχεία και τα κλιματικά μοντέλα δείχνουν ότι οι νυχτερινές θερμοκρασίες αυξάνονται ταχύτερα από τις θερμοκρασίες της ημέρας. Ενώ οι επιπτώσεις είναι οι ίδιες για τους παγκόσμιους μέσους όρους - οι μέσες θερμοκρασίες αυξάνονται - η ημερήσια διακύμανση μπορεί να έχει σημαντικές επιπτώσεις στις οικολογικές αλληλεπιδράσεις.
Στην πρόσφατη ανασκόπησή μας, οι Speights et al (2017) δείχνουν ότι η ημερήσια και η νυχτερινή θέρμανση είναι πιθανό να έχουν διαφορετικές επιπτώσεις στη φυσιολογία ενός οργανισμού, παρόλο που η μέση θέρμανση μπορεί να είναι η ίδια. Είναι εύκολο να κατανοήσουμε γιατί η ημερήσια και η νυχτερινή θέρμανση μπορεί να έχουν διαφορετικές επιπτώσεις σε έναν οργανισμό. Όποιος έχει μπει σε ένα ζεστό δωμάτιο μια κρύα μέρα ξέρει ότι γενικά αισθάνεται καλά. Αυτό συμβαίνει γιατί όταν βρισκόμαστε στο κρύο, είμαστε κάτω από τη θερμική μας βέλτιστη - τη θερμοκρασία στην οποία αποδίδουμε καλύτερα. Έτσι, η μετακίνηση σε ένα πιο ζεστό περιβάλλον μας κάνει να νιώθουμε καλά και μας μεταφέρουν στη ζώνη άνεσής μας όπου μεγιστοποιείται η απόδοσή μας. Από την άλλη πλευρά, το περπάτημα σε ένα ζεστό δωμάτιο μια ζεστή μέρα μπορεί να έχει το αντίθετο αποτέλεσμα. Σε αυτήν την περίπτωση, είστε ήδη ζεστοί και η μετακίνηση σε ένα πιο ζεστό περιβάλλον μπορεί να προκαλέσει υπερθέρμανση.
Το ίδιο ισχύει και για τα άγρια ζώα στη φύση. Οι θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια της ημέρας είναι σχετικά ζεστές και κοντά στη θερμική βέλτιστη τιμή ενός ζώου. Έτσι, εάν οι θερμοκρασίες αυξάνονταν κυρίως κατά τη διάρκεια της ημέρας, μπορεί να προκαλέσει ένα ζώο να υποφέρει από θερμικό στρες. Ωστόσο, η μεγαλύτερη θέρμανση συμβαίνει τη νύχτα. Οι ψυχρότερες νυχτερινές θερμοκρασίες είναι πιθανό να είναι χαμηλότερες από τη θερμική βέλτιστη τιμή ενός οργανισμού (τουλάχιστον σε σχέση με την υψηλότερη θερμοκρασία της ημέρας). Έτσι, η νυχτερινή θέρμανση μπορεί πράγματι να έχει θετική επίδραση σε έναν οργανισμό κάνοντας το θερμικό περιβάλλον πιο άνετο.
Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι η νυχτερινή θέρμανση είναι καλό για την οικολογία ενός συστήματος. Πρόσφατα δοκιμάσαμε μερικές από τις προβλέψεις που συζητήθηκαν στο Speights et al. (2017) σε άλλη εργασία, Barton &Schmitz (2018). Τα λιβάδια στις βορειοανατολικές ΗΠΑ έχουν συχνά μεγάλη ποικιλία φυτών και αυτή η ποικιλομορφία διατηρείται σε μεγάλο βαθμό από τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ αρπακτικών αραχνών και φυτοφάγων ακρίδων που τρώνε τα φυτά. Σε αυτά τα λιβάδια, ένα είδος (ένα χρυσόβεργα) είναι ανταγωνιστικά κυρίαρχο και θα ξεπεράσει τον ανταγωνισμό (δηλαδή, θα «πνίξει») όλα τα άλλα φυτά, μειώνοντας τελικά τη βιοποικιλότητα των φυτών. Ωστόσο, οι ακρίδες χρησιμοποιούν το χρυσόβεργα για να κρυφτούν από τα αρπακτικά, και όταν βρίσκονται στο χρυσόβεργο το τρώνε επίσης. Τρώγοντας το χρυσόβεργα, οι ακρίδες το καταστέλλουν αυξάνοντας τη βιοποικιλότητα στο σύστημα.
Οι προβλέψεις που βασίζονται στην υπερθέρμανση της ημέρας υποδηλώνουν ότι αυτή η αλληλεπίδραση θα ενταθεί, οδηγώντας σε αύξηση της βιοποικιλότητας. Τα πειράματά μας επιβεβαίωσαν ότι όταν οι θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια της ημέρας αυξάνονται, η αράχνη υφίσταται θερμική πίεση και πρέπει να κρυφτεί κοντά στο έδαφος για να κρυώσει. Με τον θηρευτή του ανενεργό, οι ακρίδες είναι ελεύθερες να φάνε περισσότερο και τρώνε πολύ χρυσόραβδο. Τα 2 χρόνια πειράματά μας αποκάλυψαν ότι η ημερήσια θέρμανση καταστέλλει το χρυσόραβδο και αυξάνει την ποικιλότητα των φυτών.
Δυστυχώς, η υπερθέρμανση της ημέρας δεν είναι το πιο ρεαλιστικό σενάριο. Η μελέτη μας αξιολόγησε επίσης τις επιπτώσεις της νυχτερινής θέρμανσης για 2 χρόνια. Οι νυχτερινές θερμοκρασίες είναι δροσερές και οι αράχνες δυσκολεύονται να δραστηριοποιηθούν τις κρύες νύχτες. Κατά συνέπεια, τα πειράματα θέρμανσης τη νύχτα είχαν θετική επίδραση στις αράχνες, επιτρέποντάς τους να περνούν περισσότερο χρόνο κυνηγώντας ακρίδες. Ως αποτέλεσμα, οι ακρίδες ήταν σε θέση να τρώνε λιγότερο χρυσόβεργα, και το ανταγωνιστικά κυρίαρχο φυτό ξεπερνούσε τα άλλα είδη. Έτσι, τα πιο ρεαλιστικά πειράματα υπερθέρμανσης τη νύχτα αποκάλυψαν ότι η βιοποικιλότητα των λιβαδιών της Νέας Αγγλίας μπορεί να απειλείται λόγω της υπερθέρμανσης του κλίματος τη νύχτα.
Δυστυχώς, τα περισσότερα πειράματα κλιματικής αλλαγής χρησιμοποιούν θεραπείες θέρμανσης κατά τη διάρκεια της ημέρας. Αυτό συμβαίνει επειδή είναι ευκολότερο να δημιουργήσετε μια θεραπεία θέρμανσης κατά τη διάρκεια της ημέρας από μια θεραπεία θέρμανσης τη νύχτα. Οι ερευνητές χρησιμοποιούν συχνά μια τεχνολογία που ονομάζεται «θάλαμοι ανοιχτής κορυφής», η οποία είναι ουσιαστικά ένα μικροσκοπικό θερμοκήπιο. Τοποθετώντας αυτά τα μίνι-θερμοκήπια στο χωράφι, η ενέργεια του ήλιου θερμαίνει ένα οικόπεδο —αλλά μόνο κατά τη διάρκεια της ημέρας. Έτσι, η χρήση του ήλιου για τη δημιουργία θεραπειών θέρμανσης είναι βολική, αλλά μη ρεαλιστική. Δυστυχώς, οι θεραπείες θέρμανσης κατά τη διάρκεια της νύχτας απαιτούν γενικά ηλεκτρική ενέργεια για την τροφοδοσία των θερμαντικών σωμάτων, η οποία είναι σπάνια διαθέσιμη σε περιβάλλοντα αγρού. Επομένως, υπάρχει μεγάλη αβεβαιότητα για το πώς θα ανταποκριθούν τα οικοσυστήματα στην κλιματική αλλαγή που κυριαρχείται από τη νυχτερινή θέρμανση.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Αντίθεση των πιθανών επιπτώσεων της ημερήσιας έναντι της νυχτερινής θέρμανσης στα έντομα, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Current Opinion in Insect Science , και Αντίθετες επιδράσεις της ημερήσιας και νυχτερινής θέρμανσης στον έλεγχο της ποικιλότητας των φυτών από πάνω προς τα κάτω, που δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο περιοδικό Ecology . Αυτή η εργασία διεξήχθη από τους Brandon T. Barton και Cori J. Speights από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Μισισιπή, τον Jason P. Harmon από το State University της Βόρειας Ντακότα και τον Oswald J. Schmitz από το Πανεπιστήμιο Yale.
