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全球变暖时代,做一只老鼠要好过做一只鸟

添加时间:2021-04-02 作者:刘森 来源:科普中国 点击:149 收藏 打印 字体:
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面对气候变暖,动物们也在努力适应。|Colourbox


气候变暖正在悄然改变我们的世界,按照现在的升温趋势,在下个世纪来临前,全球气温将升高2-3°C。


在一个全球变暖的世界,不止人类觉得热,动物也是。对于所有物种而言,气温升高都是一个巨大挑战,但你可曾想过,随着温度升高,做一只老鼠好,还是做一只鸟更有优势?


今年2月,发表在《科学》杂志上的一项最新研究表明,面对气候变暖,即使生活在同一地区,不同动物的遭遇截然不同,小型哺乳动物比鸟类更耐热。


全球变暖时代,做一只老鼠好过一只鸟


在过去100年中,美国莫哈韦沙漠的温度上升了大约2°C,但研究发现,面对气候变暖,哺乳动物和鸟类的遭遇有着天壤之别。尽管同属于恒温动物,鸟类的种群丰富性急剧衰减,但老鼠、花栗鼠等小型哺乳动物的群落却十分稳定。


为什么会出现如此大的差异?为了找到答案, 美国加州大学的生态学家们花费两年时间,测量了莫哈韦沙漠50种鸟类的羽毛和24种小型哺乳动物的皮毛标本,分析其传热和光吸收能力。他们将数据与这些动物的生活习性和栖息地联系起来,建立生态模型,对比不同物种对气候变暖的反应差异。


结果发现,面对高温,小型哺乳动物选择采取“昼伏夜出”的作息。由于四肢灵活,它们白天挖掘洞穴钻进凉爽的地下躲避高温,等到夜晚降临气温下降,再钻出洞穴,依靠灵敏的嗅觉和听觉在黑暗中觅食。


相比之下,鸟类的处境要艰难得多。它们身披羽毛,本来就不利于散热,而且大多数鸟类的觅食和繁殖活动在白天进行,这些活动会产生大量热量。在烈日炎炎的沙漠,鸟儿们无处躲藏,为了保持清凉,就需要消耗更多能量——研究显示,鸟类为降温所消耗的能量是哺乳动物的三倍多。


这些差异导致鸟类和小型哺乳动物在气候变暖中的际遇截然不同,做一只老鼠要好过做一只鸟。


即使同时生活在莫哈韦沙漠地区,小型哺乳动物和鸟类由于生活习惯不同,在气候变暖中的际遇截然不同。|来自网络


面对气候变暖,还可以“缩小”体型


事实上,气候变暖并不只是我们这个时代需要面对的难题,在5000多万年前,地球也曾经历过一次急速升温的剧烈气候变化,这就是地质学家所说的“古新世-始新世极热事件”。


当时,全球气温在短短1万年间升高了8°C,而且升温过程持续近20万年。经历了白垩纪末期大灭绝灾难的地球生态系统,经过一千多万年的修复,刚刚恢复生机就再受打击,造成全球范围内大量的生物灭绝。


无独有偶的是,在这次升温灾难中,哺乳动物的表现同样比爬行动物和鸟类好得多:爬行动物和鸟类大量灭亡,而哺乳动物不仅挺了过来,还在气温回落后出现了多样性辐射演化,一举奠定了新生代哺乳动物王朝的基石。


哺乳动物为了应对气温升高,除了利用身体灵活的优势,还有个秘诀就是——缩小体型。


化石记录显示,一种当时生活在现在美国怀俄明州地区的始祖马在古新世-始新世极热事件刚开始时,体重大约5.6千克,跟小狗差不多大。随着气温上升,始祖马的体型变得越来越小,13万年后,它们成年个体体型缩小了30%,体重只有4千克左右,接近于一只家猫的重量。而到了极热事件末期,随着气温回落,始祖马的体型又开始长大。其它一些食草哺乳动物和食肉动物的体型也出现了类似变化。


在5000多万年前的一次气候变暖事件中,始祖马为了应对气温升高,体型逐渐缩小。|来自网络


变小就能躲过升温灾难吗?


气候变暖会导致动物体型缩小的现象不只出现在远古时期,如今随着气温升高,许多物种的体型都在缩小,从两栖类的大蟾蜍、蝾螈,到爬行类的乌龟、蛇,再到哺乳类的林鼠皆是如此。


面对气候变暖,缩小体型到底有何演化优势?温度和动物体型之间有着怎样的微妙联系?


其实在日常经验中,我们可以直觉地体会到这一点,比如生活在寒冷环境的北方人往往比生活在温暖环境的南方人体型高大。早在19世纪,德国生物学家卡尔·贝格曼就发现,生活在寒冷地区的哺乳动物要比生活在炎热地区的体型更大,他推测,这是因为体型大的动物,身体表面积与体重比更小,更有助于节约身体热量。


不过后续越来越多的动物实验表明,更可靠的解释或许是,缩小体型可以帮助动物降低代谢水平。所有生命无时无刻不在进行新陈代谢,正如通常的化学反应一样,新陈代谢也会随着温度升高而加快。这就意味着温度更高时,动物们需要获得更多食物,承担更大的生存压力,于是它们不得不在生长和繁殖之间做出权衡。结果往往是,为了保持物种延续,动物们被迫在体型更小时就提前成熟。


2012年,一项涵盖169种水生、陆生动物的大型实验就发现,温度更高时,90%的动物在达到成熟时体型都会更小。


那么这是不是意味着,只要动物坚持“节能减排”,不断缩小体型加快成熟速度,就能够安然度过全球变暖呢?答案没那么简单。


要知道,繁殖活动本身就是一个高度消耗能量的过程,而体型较小的个体存储的能量相对较少,繁殖出的后代在数量和体型上都会有所缩减。因此,在更温暖的环境中,尽管动物们已经为繁衍后代而努力缩小体型,它们的种群数量仍然可能急剧减少。面对气候变暖带来的环境剧烈变化,较少的种群数量通常意味着更容易灭绝。


保护地球生物多样性,需要人类的积极努力。|来自网络


最近一万年来,人类活动导致全球温度持续上升,工业革命更是加速了这一进程。不过遭殃的不只是人类自身,地球上的所有物种都在承担后果。


面对气候变暖,动物们在自然选择的压力下不断进行适应性演化,老鼠白天钻到洞里躲避烈日,鸟类改变迁徙路线,许多动物缩小体型…… 然而,气候变化的速度仍然大大超过了一些物种的适应速度,正在将它们一步步推向灭绝边缘。


要想阻止全球变暖造成的生物灭绝,仅仅依靠动物自身的适应性演化是不现实的。全球需要在未来十年采取系统性的节能减排措施,减少温室气体排放,保护生物多样性。我们生活在一个生命多姿多彩的世界,也不希望留给子孙一个更加贫瘠的星球。


参考资料:


[1] Exposure to climate change drives stability or collapse of desert mammal and bird communities. https://science.sciencemag.org/content/371/6529/633


[2] Adaptive responses of animals to climate change are most likely insufficient. https://www.nature.com/articles/s41467-019-10924-4


[3] Gu, Z. et al. Nature 591, 259–264 (2021).


[4]《气候变暖了,动物却变小了》,环球科学

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