心疼动物正在努力改变形状,以应对全球变

刘云涛 https://wapyyk.39.net/doctor/306474.html

动物正在努力改变形状以应对这个变暖的世界,气候变化比以往任何时候都快,目前尚不清楚物种的适应能力能否跟上步伐。

南非自然保护区内,日最高气温在短短18年内上升了约2.5°C。这些动物已经进化出一种策略来忍受该地区的闷热。例如,以一种称为splooting(指的是动物为了降温而伸展自己的身体)的姿势平放在地面上,可以帮助动物从毛茸茸的底部散发热量。

松鼠也在浓密的尾巴下享受阴凉的喘息,它们像小遮阳伞一样蜷缩在头顶。当天气真的很热时,哺乳动物会退到洞穴中降温。保护生态学家沃灵顿警告说,即使有所有这些保持清凉的选择,但由于高温转变如此迅速,“他们仍然可能处于容忍的极限”。

同时,他们的身体也在开始改变形状。沃灵顿发现,在不到二十年的时间里,松鼠已经出现了非常大的后脚(这可能有助于散热)尺寸增长了约11%。与此同时,它们的脊柱长度缩短了约6%。

开普敦地松鼠并不是唯一一种似乎在应对气候变化而变形的动物。越来越多的证据表明许多物种的身体在相对较短的时间内正在经历微妙的变化,目前尚不清楚它们的适应能力能否应对峰值温度,以及它们可能有多接近临界点。

开普敦地松鼠以各种方式保护自己免受热量的侵害

小身材,大四肢

在年代后期,两位生物学家提出了假设,生活在温暖热带地区的动物倾向于发育出更小的身体,同时附属器官会变得更大。

“当你是一个较小的个体时,你的表面积与体积比更大,这让你更容易散热,”生态学家CaseyYoungflesh说。

他和他的同事研究了种鸟类,发现三十年来80种鸟类的体重显著减少,所有物种的质量平均下降约0.6%,其中树燕的下降幅度最大,约为2.8%。

虽然绝对数字可能看起来很小,但Youngflesh指出,“我认为我们必须记住,这只是30年的时期,因此,在如此快速的时间尺度上看到这些变化,这有点令人震惊。”

在如此短的时间内记录这么多物种的这种变化,确实表明有一些全球性的东西在影响所有这些鸟类,那就是全球气候变化!

Youngflesh的研究还发现,虽然鸟类的翅膀长度随着时间的推移往往保持不变,但与鸟类萎缩的身体相比,它们变得相对较长。这并非为了散热,而是更多地与季节性迁徙有关。“当种群倾向于迁徙得更远时,它们往往有更长的翅膀,”他说,这一发现可能反映了鸟类需要保持季节性长距离飞行的能力。

他们发现加利福尼亚大草原麻雀的喙越来越大,这有助于减少每日水分消耗,随着天气越来越热,那么在水资源有限的环境中保持凉爽的成本可能会更高,它们的喙表面积在年内扩大了大约7%。

授粉问题

变温带来了另一种表型可塑性——几乎所有昆虫,当你提高幼虫发育的温度时,成虫的体型总是更小,这是因为温暖加速了发育生化反应,缩短了变温成熟所需的时间,导致成年体更小,老化变快。

植物依靠传粉媒介来混合基因,这些传粉媒介的相互作用对生物多样性非常重要。然而,科学家对昆虫体型如何影响这些植物与昆虫的相互作用一无所知。

为此,生物学家Tseng和她的同事首先研究了气候变化如何影响卷心菜白蝴蝶的身体和翅膀大小。Tseng等着昆虫在她家外面的花盆里种植的羽衣甘蓝的叶子上产卵,她会轻轻地敲掉羽衣甘蓝,带到她的实验室。

卵孵化后,Tseng及其同事将幼虫放入控制在18°C,24°C和30°C的孵化器中。与最冷饲养的蝴蝶相比,最温暖的昆虫成熟速度大约是其两倍,体重最小,翅膀面积最小,飞行速度更慢。

为了确定这些形态变化是否具有生物学意义,她和她的同事从野外收集了相同的蝴蝶,将它们分类为与她的实验室培养标本相对应的大小组,并分析了它们积累了多少花粉。

最终,她们发现较小的蝴蝶—那些大小相当于最温暖饲养的实验室昆虫—携带植物的花粉较少。

“这对我们来说很重要,因为这意味着我们在实验室做的这种有趣的实验实际上可能会对生物多样性产生现实的影响,”Tseng说。

亚利桑那州立大学昆虫生理学研究生梅雷迪思·约翰逊也表达了对生物多样性的担忧,现存的20,种蜜蜂中的大多数都是独居的,它们仅依赖于少数植物的花蜜。

例如,一种叫挖掘蜂的独居蜜蜂更容易受到气候的影响。它们依靠帕洛佛得角树获取花蜜,如果帕洛佛得角树没有正常开花或没有产生足够的花蜜,这些蜜蜂就不能去其他任何地方。

雄性和雌性挖掘蜂在绿色多叶树枝上交配

鱼类有溺水危险!

基尔大学海洋与社会中心的古海洋学家佩恩的研究结果表明,当海水变暖时,氧气的溶解度就会降低,将导致鱼类呼吸的氧浓度降低,而它们无法把头伸出海面大口呼吸!这种效果类似于在陆地上爬到高海拔地区,稀薄的空气会让你感到喘不过气来。

于是海洋变暖时出现的氧气供应和需求失衡将成为一个新问题。“氧气供应必须超过动物生存的氧气需求,”佩恩说,但对于较大的生物来说,过量的氧气减少得更快。

对于体重在一克量级的物种,例如浮游动物,气温每变暖1°C,生物量会减少几个百分点到不到10%。

“所以1°C并不是超级灾难性的,”佩恩说,“一旦变暖达到5°C,现在你将看到一个要求体型减少25%的世界,”他说。“在某些时候,生物体在解剖学和生理学上都无法处理这个问题。”

对于较大的生物,预计结果更加可怕。如一个身体约为克的头足类动物,对于这种规模的生物体,即使是1°C的变暖情景也需要尺寸缩小20%,而5°C要求它们缩小80%!

也就是说,如果大型生物不迁移到较冷的栖息地或改变它们的行为,“他们将不得不立即进行大量的体型变化,”佩恩说。“他们可能无法做到这一点,这可能导致非常严重的选择性灭绝。

所有研究人员都表示,无法足够快地适应气候变化的物种的消失可能会导致一系列蝴蝶效应。

在过去50年中有30%的候鸟消失的证据,这给科学家提供了哪些物种可能处于最危险灭绝名单的线索。

随着我们更多地了解自然界的拼图是如何组合在一起的,以及生态系统是如何随着气候变化而变化的,现在是我们可以为此做些什么的时候了。




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