冷血动物为何尤其受到气候危机的威胁

Sunbathing reptile
The body temperatures of reptiles are expected to rise as global temperatures increase as a result of the climate crisis..Image: Unsplash/Linus Mimietz
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  • 冷血动物依靠周围环境的热条件来调节体温。

  • 因此,科学家表示,随着地球变暖,它们预计需要更多能量。

  • 但一项新研究表明,温度并非影响冷血动物未来能量需求的唯一环境因素。

  • 研究人员解释说,事实上,冷血动物的新陈代谢率受多种因素影响,包括体型、活动水平和体温。

  • 研究结果表明,在更温暖的世界里,冷血动物所需的能量将比此前预想的更多,这可能会增加它们的灭绝风险。

所有动物都需要能量才能生存。它们用能量呼吸、循环血液、消化食物和活动。幼年动物利用能量生长,到了生命后期,则用来繁殖。

体温升高会加快动物消耗能量的速度。冷血动物依靠周围环境的热条件来调节体温,因此随着地球变暖,它们预计需要更多能量。

然而,我们今天发表在《自然·气候变化》上的新研究表明,温度并非影响冷血动物未来能量需求的唯一环境因素。它们与其他物种的互动方式也会发挥作用。

我们的研究结果表明,在更温暖的世界里,冷血动物所需的能量将比此前预想的更多。这可能会增加它们的灭绝风险。

幼年动物利用能量生长,到了生命后期,则用来繁殖。Image: 世界自然基金会/© Roger Leguen

我们目前的认识

动物在一定时间内消耗的能量称为新陈代谢率。

新陈代谢率受多种因素影响,包括体型和活动水平。体型较大的动物新陈代谢率高于体型较小的动物;活动量大的动物新陈代谢率也高于不活跃的动物。

新陈代谢率还取决于体温。这是因为温度会影响能量代谢所涉及的生化反应的进行速度。一般来说,如果动物体温升高,其新陈代谢率将会呈指数级加快。

如今存活的大多数动物都是冷血动物,即“外温动物”。昆虫、蠕虫、鱼类、甲壳类动物、两栖动物和爬行动物——基本上所有生物,哺乳动物和鸟类除外——都是外温动物。

随着人类活动引发的气候变化推高全球气温,冷血动物的体温预计也会升高。

研究人员表示,由于已经发生的气候变暖,一些陆生外温动物的新陈代谢率可能已经上升了3.5%至12%。但这一预测没有考虑到动物通过生理“驯化”适应较高温度的能力。

驯化是指动物调整自身生理机能,以适应环境变化的能力。

但驯化很少能完全抵消温度对代谢过程的影响。因此,预计到本世纪末,陆生外温动物的新陈代谢率仍将比现在高约20%至30%。

新陈代谢率较高意味着动物需要更多食物。如果食物供应不足,它们可能会挨饿,而且寻找配偶和繁殖的能量也会减少。

冷血动物的体温预计将随全球气温一同升高。Image: Unsplash/thomascouillard

我们的研究

此前关于气候变暖给外温动物带来能量代价的研究,在一个重要方面存在局限:研究主要在相对简单的实验室环境中观察动物,它们面临的唯一挑战是温度变化。

然而,动物在自然界中还会面临许多其他挑战,包括与其他物种互动,例如争夺食物以及捕食者与猎物之间的关系。

尽管物种在自然界中时刻都在互动,我们却很少研究这种互动如何影响新陈代谢率。

我们希望考察物种间的互动会如何改变对气候变暖给冷血动物带来能量代价的预测。为此,我们选择了果蝇(属于果蝇属)。

这些动物正在“改变形态”​​以应对全球变暖
这些动物正在“改变形态”​​以应对全球变暖
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果蝇物种会产卵于腐烂的植物材料中。从这些卵中孵化出的幼虫会相互作用并争夺食物。

我们的研究在不同温度下单独或共同饲养果蝇物种。我们发现,在较高温度下,两种果蝇幼虫争夺食物后,成年时比幼年阶段没有与其他物种竞争的成虫更加活跃。这意味着它们消耗的能量也更多。

据此,我们通过建模推断,在全球气温较高的情况下,物种间的互动会使果蝇未来的能量需求增加3%至16%。

这些发现表明,以往研究低估了气候变暖给外温动物带来的能量代价。这意味着,仅从生理角度理解气候变化对冷血动物的影响,很可能是不够的。

以往研究低估了气候变暖给外温动物带来的能量代价。Image: Unsplash/davidclode

回到现实

了解动物的能量需求,对于理解它们如何在严峻环境中生存、繁殖并进化至关重要。

在更温暖的世界里,体温更高的外温动物需要更多能量才能生存和繁殖。如果食物不足以满足它们的能量需求,它们的灭绝风险可能会增加。

显然,我们必须更准确地预测气候变暖将如何威胁生物多样性。这意味着要在更贴近现实的条件下研究动物对温度变化的反应。

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