以下文章經允許轉載自 The Conversation，這是一個報道最新研究的線上出版物。
人為驅動的氣候變化正日益塑造地球的生物環境。氣溫上升、降雨和季節性的快速變化以及海洋酸化正在向許多動物物種呈現改變的環境。動物如何適應這些新的、通常是極端的條件？
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮訂閱以支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保未來關於塑造我們當今世界的發現和想法的有影響力的故事。
動物的神經系統在使它們能夠並限制它們如何應對氣候變化方面起著核心作用。作為一名生物學家和神經科學家，我的兩個主要研究興趣包括瞭解動物如何適應 極端溫度，並確定塑造動物神經系統的結構和功能，特別是大腦的因素。這些興趣的交叉點促使我去探索氣候對神經系統的影響，以及動物將如何應對快速變化的環境。
神經系統的所有主要功能——感覺檢測、心理處理和行為指導——都至關重要。它們使動物能夠以使其生存和繁殖的方式在環境中導航。氣候變化可能會影響這些功能，而且通常會變得更糟。
不斷變化的氣溫改變了生態系統的能量平衡——從透過陽光產生能量的植物到消耗植物和其他動物的動物——隨後改變了動物所體驗的感官世界。氣候變化可能會挑戰它們的所有感官，從視覺和味覺到嗅覺和觸覺。
像哺乳動物這樣的動物部分透過神經系統中對熱和冷做出反應的特殊受體蛋白來感知溫度，從而區分中度和極端溫度。這些受體蛋白幫助動物尋找合適的棲息地，並且可能在動物如何應對不斷變化的溫度方面發揮關鍵作用。
氣候變化擾亂了動物賴以解決諸如選擇棲息地、尋找食物和選擇配偶等問題的環境線索。一些動物，例如傳播寄生蟲和病原體的蚊子，依靠溫度梯度來確定其環境的方向。溫度變化正在改變蚊子尋找宿主的時間和地點，導致疾病傳播發生變化。
氣候變化如何影響動物用來相互交流或傷害競爭對手的化學訊號可能特別複雜，因為化合物對溫度高度敏感。
諸如季節性日光變化等以前可靠的資訊來源，隨著它們變得脫鉤，可能會失去其效用。這可能會導致日長與植物開花和結果之間的聯絡中斷，以及當晝長不再預測資源可用性時，導致動物行為（如冬眠和遷徙）中斷。
氣溫上升可能會擾亂動物大腦的發育和功能，對其有效適應新環境的能力產生潛在的負面影響。
研究人員已經記錄了極端溫度如何從基因和 結構層面改變單個神經元，以及整個大腦是如何組織的。
在海洋環境中，研究人員發現，氣候引起的水化學變化（如海洋酸化）會影響動物的總體認知表現和感官能力，例如珊瑚礁魚類和鯊魚的嗅覺追蹤能力。
動物可能會透過改變位置來應對氣候逆境，從改變它們使用的微棲息地 到 改變它們的 地理範圍。
活動也可能會轉移到一天中的不同時段 或 新季節。這些行為反應可能對動物將接觸到的環境刺激產生重大影響。
例如，變暖海域中的魚類已轉移到更涼爽、更深的水域，這些水域的光強度和顏色範圍與它們的視覺系統習慣的截然不同。此外，由於並非所有物種都會以相同的方式改變其行為，因此確實遷移到新的棲息地、一天中的時間或季節的物種將面臨新的，包括食物植物和獵物動物、競爭對手和捕食者以及病原體。
氣候變化驅動的行為轉變將在全球範圍內重組生態系統，其結果複雜且不可預測。
動物大腦非常靈活，其發育是為了適應個體的環境經驗。它們甚至在成年後也具有相當大的改變能力。
但是，比較物種的研究已經看到了 環境對大腦進化的強烈影響。動物的神經系統會進化以匹配每個物種活動空間的感官環境。這些模式表明，新的氣候模式最終將透過迫使神經系統進化來塑造它們。
當遺傳對大腦發育產生強烈影響時，經過精細調整以適應當地環境的神經系統可能會隨著氣候變化而失去其適應性優勢。這可能會為新的適應性解決方案鋪平道路。隨著感官刺激和季節性線索的範圍和意義發生變化，自然選擇將有利於那些具有新的感官或認知能力的人。
神經系統的某些部分受到遺傳適應的限制，而另一些部分則更具可塑性並對環境條件做出反應。更好地瞭解動物神經系統如何適應快速變化的環境將有助於預測所有物種將如何受到氣候變化的影響。
本文最初發表在 The Conversation。閱讀 原始文章。