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              自然科普:哪些動物更能抵御氣候變化的影響?
              來源:科普中國
              發布時間:2022-09-30
              瀏覽次數:700

              版權歸原作者所有,如有侵權,請聯系我們

              全球氣候變化正在成為推動當今物種多樣性分布的主要驅動力之一,為了適應氣候變化,很多物種改變了原有的生物形態與分布,而無法適應氣候變化的類群由于棲息地萎縮,生存資源緊張,導致種群局部滅絕甚至滅絕。

              Part.1

              氣候變化下的眾生相

              氣候變化會直接影響物種的形態。隨著氣候變暖,一些物種的個體變得越來越小,因為小個體具有大相對體表面積(伯格曼法則認為恒溫動物隨著體形的增大,相對體表面積,即體表面積與動物體積之比變小,從而導致體表發散比率變?。?,這樣具有更好的散熱性,更加適應氣候變暖的現狀。

              在阿巴拉契亞山脈,有六種林地蠑螈的體型在過去50年里平均縮小了8%。同樣,三種來自美國東北部的遷徙鳥的翅膀長度平均縮短了4%。隨著氣候變暖,長途遷徙的紅腹濱鷸的后代的喙變得更小,這會降低幼鳥的存活率。氣候變化不僅影響了動物,植物也是如此:在南澳大利亞,無患子屬植物的車桑子葉寬與127年前記錄相比已經減小。

              圖片

              (圖片來源:veer圖庫)

              一般來說,氣溫升高導致體型變小是可以預期的。然而,來自寒冷、高海拔生境的證據表明,氣候變暖導致初級生產力的提高和生長季節的延長,進而影響一些動物體型變大,尤其是哺乳動物,例如美洲貂和黃腹旱獺。氣候變化對形態學還產生了其他影響,比如蝴蝶、蜻蜓和鳥類的顏色變化,再如高山花栗鼠的頭骨形狀發生明顯的改變。

              圖片

              (圖片來源:veer圖庫)

              氣候變化會影響物種的棲息地條件,其分布會隨著最佳棲息地條件的變化而轉移。在陸地和水生生態系統中,物種每10年極地或者高海擴散19.7千米,其中海洋物種移動距離最大,每10年擴大72千米,而陸地物種每10年擴大6千米。海洋生物類群的分布變化速度比陸地生物快,這是因為海洋環境的連通性比陸地環境的連通性高。在過去的80年里,日本海周圍的珊瑚以每年14千米的速度移動。在澳大利亞南東海岸附近的水域,潮間帶無脊椎動物物種以平均每10年29千米的速度向兩極移動。

              圖片

              (圖片來源:veer圖庫)

              這個過程中也帶來一系列問題。作為應對氣候變化的物種重新分配的副產品,原本的“老朋友”之間的默契打破了,物種之間現有的相互作用正在被破壞,新的相互作用正在出現。

              隨著全球氣候變暖,赤狐的種群開始向北極地區擴散,北極圈附近成為新的適宜棲息地。然而赤狐的北遷和本地居民——北極狐的適宜棲息地發生了重疊,這就改變了原有物種間的關系。相比于北極狐,赤狐擁有更強的適應能力,“物競天擇,適者生存”,于是它慢慢擠占北極狐的生態位,形成反客為主的局面。

              圖片

              (圖片來源:veer圖庫)

              在美國加利福尼亞州的內華達山脈,科學家發現在過去100年里,在海拔最低和最高的地方,鳥類群落的更替水平都很高。在希臘,研究人員發現蝴蝶和它們的寄主植物之間的物候失調現象。在昆蟲幼蟲準備進入滯育階段之前,寄主植物就已經死亡,而幼蟲失去了“培養基”也就難逃死亡的命運。同樣,對英國27年來捕食者-獵物數據的分析,灰林鸮和它的主要獵物——黑田鼠之間出現了不一致的改變,于是環環相扣,導致了貓頭鷹雛鳥出巢成功率的降低。

              圖片

              (圖片來源:veer圖庫)

              生活在歐洲的斑姬鹟也面臨著氣候變化帶來的煩惱。氣候變化使得歐洲地區出現早春,早春帶來整個地區的氣候變化。而斑姬鹟屬于遷徙鳥兒,它的遷徙時間是因越冬地的氣候而決定的,并沒有因為歐洲的早春而提前。這就造成一個尷尬的局面。往年,斑姬鹟到達歐洲后,繁殖期與毛毛蟲種群的快速繁殖期相重疊,這樣可以給后代提供充足的食物資源。然而現在歐洲早春,毛毛蟲提前爆發,等待斑姬鹟進入繁殖期的時候,毛毛蟲的盛宴已過??梢哉f是另類的“我生君未生,君生我已老”了。于是,斑姬鹟種群遭到時空錯位的打擊。

              以上總結的證據表明,三個生物領域(陸地、淡水和海洋)正受到氣候變化的影響,其影響從基因跨越到生物層次社區。在全球94個生態過程中,82%受到氣候變化的影響,這還是在氣溫僅僅升高1℃的情況下。作為世界屋脊的青藏高原承載著二倍于全球變化的速率,近年來更是出現“高處不勝暖”的局面。草地類群發生改變,必然會給有蹄類的生存帶來嚴峻的考驗。

              Part.2

              氣候變化下,人類豈能獨善其身?

              那么,這些變化究竟能夠給人類帶來怎樣的影響呢?

              氣候變化導致物種體型、物候、分布范圍的改變,會通過種間關系影響到生態系統的改變,而這些變化終究影響到人類的健康與生活。

              氣候變化對海洋魚類的影響,間接影響了人類生活,因為它們目前為人類提供了全球約17%的蛋白質。氣候變暖造成北極冰雪融化,浮游生物增加,進一步導致大西洋鱈魚和黃線狹鱈生物量增加,南極的變化尚不明顯。在瑞士,那些承載全球氣候變化2倍速率的地區,由于高山溪流氣溫增加,近20年來鱒魚的捕獲量減少了一半。

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              (圖片來源:veer圖庫)

              通過對植物遺傳學和生理學的影響,氣候變化也正在影響著人類的農業系統。暖冬造成的物候變化正影響作物和水果產量。在過去幾十年里,由于氣溫上升和降水變異性增加的綜合因素,水稻、玉米和咖啡豆的產量下降了。自20世紀80年代初以來,小麥的全球產量下降了6%。

              氣候變暖減少了溫帶地區中農業地區的冬季寒冷事件,同時也會導致雌雄花不同步,引發授粉延遲、果實產量和質量降低的現象。在日本等一些國家,由于植物出芽、開花和結果的時間提前而導致了采收期的提前。授粉是影響大量作物產量的關鍵過程,由許多壽命短、流動性強的昆蟲來完成作物的授粉服務。然而在過去的120年里,授粉昆蟲種群的下降,許多植物的授粉者網絡已經消失,這是棲息地喪失、污染和氣候變暖的綜合影響結果。

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              (圖片來源:veer圖庫)

              氣候變化所導致生態系統層面的改變,如森林死亡,這同樣對人類有明顯的影響。幾種來自北美本地的昆蟲由于種群動態的變化,盡管以前沒有嚴重侵擾的記錄,但最近已成為森林資源的嚴重病原體。在已知的害蟲中,如南部松小蠹、中歐山松大小蠹,最近在松樹和云杉樹上擴大了分布范圍和侵害強度。自20世紀60年代以來,數百種植物害蟲和病原體的分布范圍每年向兩極方向移動2至3.5千米,未來這種蟲害可能會加劇。

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              (圖片來源:veer圖庫)

              氣候變化使病媒傳播疾病增加,給人類健康造成了新的威脅。在海洋、淡水和陸地系統中都可以找到改變了分布范圍的病媒。例如,在海洋系統中,波羅的海出現了前所未有的變暖現象,導致北歐出現弧菌感染的病例。蚊子的種群數量正在增加,它們如今分布在比原來棲息地更為溫暖的地區。蚊子已成為傳播諸如登革熱此類疾病更有力的媒介,或許未來也會成為傳播新出現的寨卡病毒的強力媒介。

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              (圖片來源:veer圖庫)

              這樣一看,氣候變化竟然會對我們的生活產生這么大的影響!

              站在地球的尺度來看,氣候變化是太平常不過了。在地質歷史上出現的高溫和酷寒的極端情況比比皆是,物種也能慢慢適應。如果不考慮人類,僅僅從地球和地球上物種的角度來說,我們完全不必要擔心。不必說溫度升高兩度,即使是升高十度,地球也依然存在,地球上的物種也不會完全滅絕。所以,應對氣候變化,人類所做的一切,其實都是為了拯救人類自己。

              參考文獻:

              Scheffers, B.R., De Meester, L., Bridge, T.C., Hoffmann, A.A., Pandolfi, J.M., Corlett, R.T., et al., 2016. The broad footprint of climate change from genes to biomes to people. Science 354(6313), aaf7671. https://doi.org/10.1126/science.aaf7671

              出品:科普中國

              作者:趙序茅(蘭州大學青年研究員)、張曉晴

              監制:中國科普博覽



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