Ist Genetik Schlüssel zum Klimawandel Lösungen? (Op-Ed)

Thomas Whitham ist ein Regents Professor im Department of Biological Sciences und der geschäftsführende Direktor des die Merriam-Powell-Zentrum für Umweltforschung an der Northern Arizona University. Er trug dieses Artikels zu LiveScience Experte stimmen: Op-Ed & Einblicke.

Da die Auswirkungen des Klimawandels schnell Gemeinden, Wirtschaft und natürliche Systeme verändern, ist die Notwendigkeit, neue Lösungen zu gelangen, was möglicherweise die dringendste biologischen Herausforderung unserer Zeit nie dringender gewesen. Ohne Frage gibt es kein Patentrezept.

Ein wichtiger Teil des Puzzles, beinhaltet jedoch die Erschließung der natürlichen genetischen Vielfalt der Pflanzen, die Arten und Populationen am besten in der Lage, zur Bewältigung der veränderten Bedingungen zu identifizieren.

Wie Forscher Genetik zur Verbesserung der Nahrungsmittelproduktion verwendet haben, kann es auch Lösungen anbieten, die Artenvielfalt zu erhalten und die Leistungen von einheimischen Ökosysteme zu schützen. Genetik hat das Potenzial, native Systemen profitieren, die von Wiesen, Wäldern und Korallenriffe Kiefer reichen.

Pflanzen sind bekannt, besitzen umfangreiche genetischen Variation in Dürre und Temperatur-Toleranz, Wasser-Effizienz und andere Merkmale, die für Klimaveränderungen zu überleben und die Vermeidung von Aussterben von entscheidender Bedeutung sein kann. Sich verändernden Klimabedingungen betreffen nicht nur die Pflanzen selbst, sondern auch andere Organismen, die Pflanzengesellschaften zu beeinflussen. Z. B. kann wechselnden klimatischen Bedingungen Schädlinge und Krankheitserreger Ausbrüche zu erhöhen oder ermöglichen eine invasiven Arten in einen Bereich zu verschieben, die zuvor unwirtlich war. Wichtig ist, zeigen die Pflanzen auch genetischen Variation in ihren Antworten auf Schädlinge und invasive Arten, die verwendet werden können, um ihre negativen Auswirkungen zu mildern.

Die Verwendung der Genetik werden in Regionen, die unter dem Klimawandel leiden zunehmend an Bedeutung. Beispielsweise haben im Westen der Vereinigten Staaten, Trockenheit und höheren Temperaturen die Rate der Baum Mortalität verdoppelt seit 1995, mit Sterblichkeit im Laufe der Zeit beschleunigt. Pinyon Kiefern, eine Ikone und dominante Spezies im Westen, hat fast 100 Prozent Sterblichkeit an Standorten in Colorado und Arizona, wo Klimawandel Bäume anfälliger für Borkenkäfer Ausbrüche, die wiederum führen zu erhöhten Waldbrände gemacht hat gelitten.

Zum Glück Pflanzen Genome – alle genetischen Informationen eines Organismus – sind ein riesiges Lagerhaus der genetischen Variabilität, die verwendet werden kann, um zu verhindern, den Verlust von Arten, die unter dem Klimawandel leiden. Neue Technologie und Forschung Plattformen machen es möglich, dass Forscher identifizieren diese Individuen und Populationen, die im Klima der Zukunft und angesichts der unzähligen kaskadierenden Auswirkungen des Klimawandels überleben wird.

Genetik-basierte Umweltforschung unterstützt bereits beschädigten und degradierte Landschaften wieder herzustellen. Seit mehr als 30 Jahren hat ein Konsortium von Forschern untersucht wie genetischen Variation in der Pappel Baum kann ganze Lebensgemeinschaften von Mikroben auf Säugetiere beeinflussen. Diese Forschung engagiert sich mit 50 Jahren, $ 626 Millionen Aufwand am unteren Colorado River, die Genetik-basierte Hauptunterschiede in den Erfolg der verschiedenen Populationen zeigt, das Bureau of Reclamation und anderen Agenturen mit dem Anliegerstaaten Lebensraum wiederherzustellen. Aus solchen Experimenten Restaurierung-Forschung können Wissenschaftler lernen, welche genetischen Linien sind am ehesten zu zukünftigen Klimas zu überleben.

Eine Pflanze als Reaktion auf klimatische Bedingungen zu verstehen, erfordert die Integration der verschiedenen Wissenschaften, wie wechselnden Bedingungen Einfluss das Werk durch seine Lebensgeschichte zu untersuchen und dass seine Nachkommen. Pflanzenarten werden angepasst an die örtlichen Gegebenheiten, die über Jahrtausende hinweg, was bedeutet, dass was heute lokal angepasst ist schlecht Morgen als die klimatischen Veränderungen tun könnte. So kann Genetik-basierte Forschung helfen, diejenigen Personen zu identifizieren, die überlegene Eigenschaften besitzen, die ihnen ermöglichen, in einem künftigen Klima überleben wird. Diese Art der Forschung beinhaltet interdisziplinäre Teams von Klimawandel Wissenschaftler, Biologen, Genetiker, Modellierer und Ingenieure, die Verwendung und Entwicklung neuer Technologien und Forschungsplattformen zu die großen Geschäften von Informationen innerhalb von Pflanzengenomen freischalten.

Diese Fortschritte gehört der Südwesten Versuchsanordnung Garten oder SEGA, ein $ 5 Millionen-Anlage, die mit Unterstützung von der National Science Foundation, Northern Arizona University und diversen öffentlichen und privaten Grundeigentümern möglich wurde. SEGA ist eine neue Genetik-basierte Klimawandel Forschungsplattform, die Wissenschaftler, die ökologischen und evolutionären Antworten der Art an veränderte Klimabedingungen ausgesetzt zu quantifizieren zu können. SEGA wird ein System der 10 Gärten entlang einer steilen Höhe Steigung im nördlichen Arizona schaffen. Da Temperatur und Feuchtigkeit vorhersehbar mit Höhe ändern, diese Gärten spiegeln Klimaunterschiede — von Wüste bis hin zu alpinen Wald –, dass die Auswirkungen des Klimawandels zu imitieren. Durch das Einpflanzen von derselben Pflanzenart und Genotypen in verschiedenen Umgebungen, können Wissenschaftler identifizieren, welche am besten durchführen und sind am ehesten zu veränderten Bedingungen zu überleben.

SEGA ist die ersten Forschungs-Plattform ihrer Art in der Welt, aber es muss zu übertragen und von globalen Partnern repliziert, wenn die potenziellen Vorteile der Genetik basierende Ansätze sind in größerem Umfang realisiert werden. Dieser Ansatz erfordert ebenso die Ausbildung einer neuen Generation von Wissenschaftlern in unterschiedlichen Disziplinen ausgebildet – Personen, die auf komplexe biologische Probleme im Zusammenhang mit ganze Gemeinschaften von Organismen zusammenarbeiten können.

Trotz der enormen Herausforderungen Leben wir in einer Zeit, als Wissens- und Technologietransfer verwendet werden, um sicherzustellen das Überleben ganzer Ökosysteme und die Menschen, die von ihnen abhängen. Genetik-basierte Ansätze versuchen, die natürliche genetische Variation zu nutzen, die vorhanden ist in Wild-Populationen zur Wiederherstellung beschädigter natürlicher Systeme und Klima und anderen globalen Klimawandels zu mildern. Während einheimische Ökosysteme wie nie zuvor herausgefordert sind, bietet der Einsatz von Genetik neue Lösungen, die großes Versprechen zu halten.

Die Meinungen sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Meinung des Herausgebers. Diese Version des Artikels erschien ursprünglich am LiveScience.