动物们正在找到令人惊讶的方法来适应气温升高

至此，科学已经清楚地表明，我们迟早要与世界各地的许多动物和植物物种说再见。根据联合国 2019 年的一份报告，目前有一百万个物种面临灭绝的危险。今年，在《自然》杂志上发表的一项研究中，研究人员发现，到 2030 年，热带海洋的生态系统可能会开始崩溃，到 2050 年，森林和山区的生态系统将会崩溃。其他报告发现，如果地球继续以目前的速度变暖，到 2100 年，多达一半的动物将失去 50% 以上的栖息地。正如 IPBES 主席罗伯特·沃森爵士在 2019 年所说，我们面临着一幅“不祥的画面”。

然而，有些物种将会存活下来。从鸟类提早迁徙，到海龟调整路线，再到驯鹿在春季提早产仔，动物们已经在改变它们的行为以适应变化。但如果我们不采取任何措施，全球气温将逐年创下新高，它们将如何生存下来呢？

耶鲁大学进化遗传学家玛塔·穆尼奥斯 (Marta Muñoz) 表示，答案是一个尚待解决的进化难题。我们对动物如何使用不同策略将身体保持在特定温度（称为“体温调节”）的理解出乎意料地新。“你会认为这个想法可以追溯到 18 世纪，对吧？但事实并非如此，”穆尼奥斯说。“它是在 1944 年正式形成的。因此，为了将其放在上下文中，我们发现 DNA 的结构是在我们发现体温调节后不到十年。”

动物进化出两种体温调节方式。它们要么消耗能量来维持稳定的体温，这是温血动物选择的途径；要么策略性地减慢或加快新陈代谢以适应外界温度，这是两栖动物、爬行动物、昆虫和大多数水下生物所采用的策略。（这就是为什么当迈阿密的天气变得异常寒冷时，你会看到鬣蜥从树上掉下来——它们的新陈代谢减慢到肌肉停止运作的程度）。

但穆尼奥斯表示，无论动物选择哪条道路，炎热总是会带来更大的负担。她在研究中表明，蜥蜴抵抗寒冷能力的进化速度比它们忍受炎热条件的能力快 10 倍。这可以通过以下事实来解释：当温度过低时，动物要么适应某些条件，要么死于非命。“寒冷无处不在。你无法躲避或逃跑，”她说。相比之下，蜥蜴总能找到一片阴凉的森林，那里的温度明显低于阳光直射的地方。几千年来，动物能够通过四处走动来适应更高的温度，这一事实减缓了它们应对极端高温的身体特征的进化。

蝴蝶也有类似的行为。剑桥大学研究气温升高如何影响英国蝴蝶种群的研究员安德鲁·布莱登 (Andrew Bladen) 说，这些昆虫可以通过在森林中寻找较冷区域或使用诸如以一定角度移动翅膀使阳光反射等技巧来适应炎热的气候。最近，他的团队捕获并测量了 16 个品种 4,000 多只蝴蝶的体温。他们仔细记录了蝴蝶是否似乎通过占据较凉爽的微气候或向不同方向移动翅膀来调节体温。他们于今年 9 月在《动物生态学杂志》上发表了他们的研究结果。

“我们发现，更依赖微气候的物种往往是过去 40 年来数量下降最多的物种，”他说。在同一时期，种群数量不断增加的物种会以特定方式适应更高的温度。这意味着从长远来看，一些个体行为的简单调整就能改变一个物种的命运。

但气候变化不仅仅是温度的持续上升。它还预示着突然的极端温度变化将使生物受到冲击。海洋生物学家戴安娜·马德拉说，随着气候变化加剧，这些异常事件可能会频繁发生，而幸存下来最终将重塑生态系统。在葡萄牙阿威罗大学的实验室里，她一直在努力了解不同鱼类在这些令人震惊的条件下生存的能力。

她发现，欧洲渔业最重要的物种之一——金头鲷，可以在高达 86 华氏度（30 摄氏度）的水中存活长达 28 天，如果气候危机得不到阻止或延缓，那么欧洲海域在 2100 年热浪期间的预计温度将达到这一水平。在那之后，它们的组织将开始以无法修复的方式受损，导致死亡。

如果热浪来袭时，鲷鱼还只是幼鱼或尚未成熟的幼鱼，情况会怎样？她最近发现，鲷鱼幼鱼极易受到极端高温的威胁——它们无法移动以逃离温暖的水域，但幼鱼却非常善于在高温下生存。成熟的鱼可能表现不佳，因为它们在繁殖上花费了大量能量，马德拉解释说。这些结果因物种而异——其他物种可能选择在短期内生存，但在世代层面上遭受损失。“它们会做出权衡。比如，‘好吧，我可以活下来，但我不会繁殖那么多，或者我不会长得那么快’。”

德国康斯坦茨大学的研究员特雷弗·弗里斯托解释说，对于哺乳动物和鸟类来说，保持凉爽并不是为了防止身体衰竭，而是要花费能量来调节体内温度。与蜥蜴或鱼不同，温血动物在极端高温下不会那么快崩溃。为了保持凉爽，它们已经发展出不同的策略，比如喘气、排便（是的，就是排便），甚至用大耳朵控制周围的空气。我们中的一些灵长类动物和马，进化出了通过皮肤蒸发水分（出汗）来保持凉爽的能力。为了清除水分，我们的身体会消耗能量，这反过来会使我们的内脏更加升温。这个循环如果持续太久，就会导致中暑。研究发现，温血动物能够达到并存活的最高体温在 105 到 118 华氏度之间。

为了了解动物如何适应极端高温，弗里斯托在 2015 年领导了一项研究，研究了 211 种鸟类和 178 种哺乳动物的进化方式。弗里斯托解释说，从进化的角度来看，作为温血动物，要在高温下生存，就必须在体型、体形（小型动物更能适应极端寒冷）、动物消耗能量的速度（新陈代谢）以及身体暴露在自然环境中的程度（羽毛、皮毛和类似的隔离机制在一定程度上保护动物免受天气变化的影响）之间取得微妙的平衡。他发现，体型在适应温度方面并没有发挥特别重要的作用，因为世界各地都有巨大和微小的动物。对于鸟类来说，代谢率起着巨大的作用，而体毛或脂肪储备等隔离机制对哺乳动物则起着突出的作用。

但他的模型忽略了玛塔·穆尼奥斯的蜥蜴研究一直试图解决的问题：行为。最近，研究人员发现，在照顾它们的蛋时，斑胸草雀在暴露于 111 华氏度（44 摄氏度）左右的温度下会发出快节奏、高音调的“热呼声”，这似乎比它们在热时无声、短促的呼吸更有效（你可能也见过狗这样做）。这些热呼声会减缓未孵化的新一代的生长速度，与它们的父母相比，它们对高温的耐受性也更强。更易理解的研究表明，行为似乎是温血动物应对极端高温的最重要工具。

温度只是人类活动对动物造成的诸多影响之一。海洋酸化、森林砍伐和城市化加剧、污染和天气模式改变都将给物种带来更多挑战。研究人员认为，动物也会使用行为技巧来适应这些额外的挑战。但是，正如马德拉指出的那样，“当两件、三件、四件、十件事情同时发生时，我们针对一个因素得出的结论有时就不适用了”。