一项研究发现,动物正通过改变身体形态来适应气候变化,以调节体温。
该研究考察了某些动物如何通过改变耳朵、尾巴、喙及其他附肢的大小来应对高温。
动物还会以多种方式应对全球变暖,一些动物会迁往较凉爽的地区,或改变迁徙和繁殖季节的时间。
该研究认为,保护物种免受这些变化影响的最佳方式是减少温室气体排放,以遏制全球变暖。
全球变暖对恒温动物构成重大挑战,这类动物必须维持恒定的体内温度。正如任何经历过中暑的人所知,人体在过热时会承受严重压力。
动物正以多种方式应对全球变暖。一些动物会迁移到较凉爽的地区,例如靠近极地或迁往高地。一些动物会改变时间,调整繁殖和迁徙等关键生命活动的时间,使其在较凉爽的时段进行。还有一些动物会通过进化来改变自身的体型大小,以便更快地散热。
我们的新研究考察了动物物种应对气候变化的另一种方式:改变耳朵、尾巴、喙及其他附肢的大小。我们梳理了已发表的文献,发现了动物附肢随气候变化及相关气温升高而增大的例子。
通过这一梳理,我们确定了多个动物极有可能属于“形态变化者”的例子,其中包括澳大利亚的物种。这一现象分布广泛,表明气候变暖可能导致动物形态发生根本性变化。
遵循艾伦法则
众所周知,动物会利用附肢来调节体温。非洲象例如,会将温热的血液输送到其大耳朵中,然后扇动耳朵以散发热量。鸟类的喙也具有类似功能——鸟类体温升高时,血流可被引向喙部。下方的红腹鹦鹉热成像图展示了这种散热功能,图中显示喙部温度高于身体其他部位。
这意味着,在温暖环境中,较大的附肢具有优势。事实上,早在19世纪70年代,美国动物学家乔尔·艾伦(Joel Allen)就注意到,在较寒冷的气候中,恒温动物(也称为内温动物)的附肢往往较小,而在较温暖的气候中,其附肢往往较大。
这一规律后来被称为艾伦法则,此后的研究在鸟类和哺乳动物中得到了验证。
艾伦法则等生物学规律也有助于预测动物在气候变暖过程中将如何进化。我们的研究旨在寻找过去一个世纪中动物形态变化的例子,这些变化与气候变暖及艾伦法则相符。
哪些动物正在发生变化?
我们发现,已记录的形态变化例子大多涉及鸟类,具体表现为喙部尺寸增大。
其中包括多个澳大利亚鹦鹉物种。研究显示,自1871年以来,凤头鹦鹉和红腰鹦鹉的喙部尺寸增幅在4%至10%之间。
哺乳动物的附肢也在增大。例如,在蒙面鼩鼱中,自1950年以来,其尾巴和腿长显著增加。而在大圆叶蝠中,同一时期其翼展增加了1.64%。
这些多样的例子表明,形态变化发生在不同类型的附肢上,涉及多种动物,且遍布世界多个地区。但仍需开展更多研究,以确定哪些类型的动物受影响最大。
附肢的其他用途
当然,动物附肢的用途远不止调节体温。因此,科学家有时会关注其他可能解释动物体型变化的原因。
例如,研究表明,加拉帕戈斯中嘴地雀的平均喙部尺寸随时间推移发生了变化,这是对种子大小的响应,而种子大小又受降雨量影响。我们的研究利用既有收集数据,考察气温是否也影响了这些雀类的喙部尺寸变化。
这些数据确实表明,降雨量(进而推及种子大小)决定了喙部尺寸。在较干燥的夏季之后,小喙鸟类的存活率有所下降。
但我们发现明确证据表明,喙较小的鸟类在较炎热的夏季也更难存活。这种对存活率的影响比降雨量所产生的影响更为显著。这说明,气温在推动附肢尺寸变化方面的作用,可能与进食等其他附肢用途同样重要。
我们的研究还表明,我们可以对哪些物种最有可能因气温升高而改变附肢尺寸做出一些预测——即那些遵循艾伦法则的物种。
这些物种包括(在某些前提条件下)椋鸟、歌雀,以及多种海鸟和小型哺乳动物,例如南美洲的纤细负鼠。
为何形态变化至关重要?
我们的研究有助于科学界进一步理解野生动物将如何应对气候变化。除了提升我们预测气候变化影响的能力,这还将帮助我们识别哪些物种最为脆弱,需要优先予以保护。
上个月,政府间气候变化专门委员会发布的报告表明,我们避免灾难性全球变暖的时间已所剩无几。
虽然我们的研究表明一些动物正在适应气候变化,但许多动物将无法做到。例如,一些鸟类可能必须维持特定的饮食,这意味着它们无法改变喙的形状。其他动物可能根本无法及时进化。
因此,尽管预测野生动物将如何应对气候变化十分重要,但保护未来物种的最佳方式,是大幅减少温室气体排放,并尽可能遏制全球变暖。




