气候变暖越来越显著地影响到自然生态,那么其对动物的进化会产生怎样的影响?近日,《科学》杂志报道了围绕该主题的最新争论:随着气候变暖,动物的颜色是会变深还是变浅?
葛洛格法则
关于气候变暖将如何改变动物的争论其实不算新话题,在19世纪时,人们便开始思考这一问题。当时生物学家发现了多种描述温度对生态和进化影响的“规则”。其中一条规则认为,在炎热的气候下,动物有更大的附属物,比如耳朵、喙等,这样方便散热。另一种说法则认为,在任何动物群体中,体型最大的动物通常居住在靠近极地的地方,因为较大的身体有助于保存热量。比如北极熊的个头就要远大于生活在中纬度地区的棕熊。
这被称为“葛洛格法则(Gloger’s rule)”,以德国生物学家康斯坦丁·葛洛格的名字命名。这条法则概括起来便是:生活在温暖地区的动物外表颜色较深,而生活在寒冷地区的动物外表颜色较浅。
在哺乳动物中,深色的皮肤和毛发被认为可以保护它们免受紫外线的伤害。紫外线在阳光充足的赤道地区最为明显。在鸟类中,深色羽毛中特殊的黑色素似乎还能抵抗细菌的侵扰,这在热带地区也是一个优势。
中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室田力博士与英国布里斯托大学Michael Benton教授对这一古老法则再次燃起兴趣,他们对未来气候继续升温后的情况做出了以下7条具体的预测:
1.鸟类和哺乳动物的四肢比例会更长;
2.植物、海洋无脊椎动物、鸟类和哺乳动物的体型会变小;
3.昆虫、鸟类和哺乳动物的体色会加深;
4.哺乳动物的心脏和肺的比例会变小;
5.鱼类的脊椎数量会变小;
6.植物、海洋无脊椎动物、昆虫、鸟类和哺乳动物的物种分布范围可能会变小,生物多样性峰区会向两级漂移;
7.鱼类、昆虫和海洋无脊椎动物会产更多更小的卵,会有更多的海洋底栖生物靠产生浮游幼虫来进行繁衍。
论文写道,自工业革命以来,全球平均温度已经上升了超过1℃,国际气候组织预测,到2100年可能会继续上升1℃~5℃。近现代的多种地表灾难,包括洪水、干旱、飓风、空气污染和瘟疫频发,以及物种多样性降低、众多物种濒临灭绝,都被认为与气候变化有密切的关联。该论文提出我们需要对未来人类自身的可能变化更为警觉。
悲伤的答案
住在澳大利亚的鸟类学家卡斯帕·德尔莱(Kaspar Delhey)为首的科学家认为,葛洛格将温度和湿度混为一谈了。潮湿的环境使植物生长茂盛,这为动物躲避捕食者提供了荫蔽。因此,动物在潮湿的地方往往颜色更深,以伪装自己。德尔莱说,许多温暖的地方是潮湿的,但潮湿又凉爽的森林也是有的,比如塔斯马尼亚的森林,那里有最黑的鸟类。
德尔莱表示,如果加入湿度的变量,葛洛格法则就会被推翻,因为气候变暖会导致动物颜色变浅。他说,冷血动物尤其如此。昆虫和爬行动物依赖外部热源,在寒冷的地方,它们黑暗的外表有助于吸收阳光。在温暖的气候中,这种需求就没那么急迫,这些动物的颜色最终会变浅。
田力博士和Benton教授回应时引用了一些案例,证明他们对温暖气候下动物颜色变深的预测是正确的。比如,芬兰的黄褐色猫头鹰要么是黄褐色的、要么是浅灰色的,浅灰色可以作为雪地的伪装。但随着芬兰积雪的减少,黄褐色猫头鹰的数量从20世纪60年代初的12%增加到2010年的40%。
但他们也承认,当温度和湿度都发生变化时,对气候驱动的颜色效应的预测就变得特别复杂。Benton教授表示,与物理或化学不同,生物定律“不是绝对的,它不像重力”。
即使总体趋势不变,也很难预测单个物种将如何变化。西雅图华盛顿大学的生物学家劳伦·巴克利(Lauren Buckley)对高海拔地区的蝴蝶颜色进行了研究。蝴蝶通过晒太阳来吸收热量,但实际上蝴蝶只有翅膀下方的一小部分吸收了热量。如不知道这一点,人们可能会对整个翅膀的颜色进行量化,但实际上这并不重要。总之,人们需要全面思考生物体是如何与环境相互作用的。
颜色的变化也可能取决于动物的温度调节系统:冷血动物颜色变得更浅,但鸟类和哺乳动物表现出更多样化的结果。
不过,如果人类未能有力遏制气候变暖,则越来越多的动物变化数据或将为这一争论带来最终的答案。但如果这真的发生了,意味着将有众多物种走向灭绝。
