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全球氣候變化正在成為推動(dòng)當(dāng)今物種多樣性分布的主要驅(qū)動(dòng)力之一，為了適應(yīng)氣候變化，很多物種改變了原有的生物形態(tài)與分布，而無(wú)法適應(yīng)氣候變化的類群由于棲息地萎縮，生存資源緊張，導(dǎo)致種群局部滅絕甚至滅絕。

Part.1

氣候變化下的眾生相

氣候變化會(huì)直接影響物種的形態(tài)。隨著氣候變暖，一些物種的個(gè)體變得越來(lái)越小，因?yàn)樾€(gè)體具有大相對(duì)體表面積（伯格曼法則認(rèn)為恒溫動(dòng)物隨著體形的增大，相對(duì)體表面積，即體表面積與動(dòng)物體積之比變小，從而導(dǎo)致體表發(fā)散比率變?。?，這樣具有更好的散熱性，更加適應(yīng)氣候變暖的現(xiàn)狀。

在阿巴拉契亞山脈，有六種林地蠑螈的體型在過(guò)去50年里平均縮小了8%。同樣，三種來(lái)自美國(guó)東北部的遷徙鳥(niǎo)的翅膀長(zhǎng)度平均縮短了4%。隨著氣候變暖，長(zhǎng)途遷徙的紅腹濱鷸的后代的喙變得更小，這會(huì)降低幼鳥(niǎo)的存活率。氣候變化不僅影響了動(dòng)物，植物也是如此：在南澳大利亞，無(wú)患子屬植物的車桑子葉寬與127年前記錄相比已經(jīng)減小。

（圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)）

一般來(lái)說(shuō)，氣溫升高導(dǎo)致體型變小是可以預(yù)期的。然而，來(lái)自寒冷、高海拔生境的證據(jù)表明，氣候變暖導(dǎo)致初級(jí)生產(chǎn)力的提高和生長(zhǎng)季節(jié)的延長(zhǎng)，進(jìn)而影響一些動(dòng)物體型變大，尤其是哺乳動(dòng)物，例如美洲貂和黃腹旱獺。氣候變化對(duì)形態(tài)學(xué)還產(chǎn)生了其他影響，比如蝴蝶、蜻蜓和鳥(niǎo)類的顏色變化，再如高山花栗鼠的頭骨形狀發(fā)生明顯的改變。

（圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)）

氣候變化會(huì)影響物種的棲息地條件，其分布會(huì)隨著最佳棲息地條件的變化而轉(zhuǎn)移。在陸地和水生生態(tài)系統(tǒng)中，物種每10年極地或者高海擴(kuò)散19.7千米，其中海洋物種移動(dòng)距離最大，每10年擴(kuò)大72千米，而陸地物種每10年擴(kuò)大6千米。海洋生物類群的分布變化速度比陸地生物快，這是因?yàn)楹Ｑ蟓h(huán)境的連通性比陸地環(huán)境的連通性高。在過(guò)去的80年里，日本海周圍的珊瑚以每年14千米的速度移動(dòng)。在澳大利亞南東海岸附近的水域，潮間帶無(wú)脊椎動(dòng)物物種以平均每10年29千米的速度向兩極移動(dòng)。

（圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)）

這個(gè)過(guò)程中也帶來(lái)一系列問(wèn)題。作為應(yīng)對(duì)氣候變化的物種重新分配的副產(chǎn)品，原本的“老朋友”之間的默契打破了，物種之間現(xiàn)有的相互作用正在被破壞，新的相互作用正在出現(xiàn)。

隨著全球氣候變暖，赤狐的種群開(kāi)始向北極地區(qū)擴(kuò)散，北極圈附近成為新的適宜棲息地。然而赤狐的北遷和本地居民——北極狐的適宜棲息地發(fā)生了重疊，這就改變了原有物種間的關(guān)系。相比于北極狐，赤狐擁有更強(qiáng)的適應(yīng)能力，“物競(jìng)天擇，適者生存”，于是它慢慢擠占北極狐的生態(tài)位，形成反客為主的局面。

（圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)）

在美國(guó)加利福尼亞州的內(nèi)華達(dá)山脈，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在過(guò)去100年里，在海拔最低和最高的地方，鳥(niǎo)類群落的更替水平都很高。在希臘，研究人員發(fā)現(xiàn)蝴蝶和它們的寄主植物之間的物候失調(diào)現(xiàn)象。在昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)準(zhǔn)備進(jìn)入滯育階段之前，寄主植物就已經(jīng)死亡，而幼蟲(chóng)失去了“培養(yǎng)基”也就難逃死亡的命運(yùn)。同樣，對(duì)英國(guó)27年來(lái)捕食者-獵物數(shù)據(jù)的分析，灰林鸮和它的主要獵物——黑田鼠之間出現(xiàn)了不一致的改變，于是環(huán)環(huán)相扣，導(dǎo)致了貓頭鷹雛鳥(niǎo)出巢成功率的降低。

（圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)）

生活在歐洲的斑姬鹟也面臨著氣候變化帶來(lái)的煩惱。氣候變化使得歐洲地區(qū)出現(xiàn)早春，早春帶來(lái)整個(gè)地區(qū)的氣候變化。而斑姬鹟屬于遷徙鳥(niǎo)兒，它的遷徙時(shí)間是因越冬地的氣候而決定的，并沒(méi)有因?yàn)闅W洲的早春而提前。這就造成一個(gè)尷尬的局面。往年，斑姬鹟到達(dá)歐洲后，繁殖期與毛毛蟲(chóng)種群的快速繁殖期相重疊，這樣可以給后代提供充足的食物資源。然而現(xiàn)在歐洲早春，毛毛蟲(chóng)提前爆發(fā)，等待斑姬鹟進(jìn)入繁殖期的時(shí)候，毛毛蟲(chóng)的盛宴已過(guò)?？梢哉f(shuō)是另類的“我生君未生，君生我已老”了。于是，斑姬鹟種群遭到時(shí)空錯(cuò)位的打擊。

以上總結(jié)的證據(jù)表明,三個(gè)生物領(lǐng)域(陸地、淡水和海洋)正受到氣候變化的影響，其影響從基因跨越到生物層次社區(qū)。在全球94個(gè)生態(tài)過(guò)程中，82%受到氣候變化的影響，這還是在氣溫僅僅升高1℃的情況下。作為世界屋脊的青藏高原承載著二倍于全球變化的速率，近年來(lái)更是出現(xiàn)“高處不勝暖”的局面。草地類群發(fā)生改變，必然會(huì)給有蹄類的生存帶來(lái)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

Part.2

氣候變化下，人類豈能獨(dú)善其身？

那么，這些變化究竟能夠給人類帶來(lái)怎樣的影響呢？

氣候變化導(dǎo)致物種體型、物候、分布范圍的改變，會(huì)通過(guò)種間關(guān)系影響到生態(tài)系統(tǒng)的改變，而這些變化終究影響到人類的健康與生活。

氣候變化對(duì)海洋魚(yú)類的影響，間接影響了人類生活，因?yàn)樗鼈兡壳盀槿祟愄峁┝巳蚣s17%的蛋白質(zhì)。氣候變暖造成北極冰雪融化，浮游生物增加，進(jìn)一步導(dǎo)致大西洋鱈魚(yú)和黃線狹鱈生物量增加，南極的變化尚不明顯。在瑞士，那些承載全球氣候變化2倍速率的地區(qū)，由于高山溪流氣溫增加，近20年來(lái)鱒魚(yú)的捕獲量減少了一半。

（圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)）

通過(guò)對(duì)植物遺傳學(xué)和生理學(xué)的影響，氣候變化也正在影響著人類的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。暖冬造成的物候變化正影響作物和水果產(chǎn)量。在過(guò)去幾十年里，由于氣溫上升和降水變異性增加的綜合因素，水稻、玉米和咖啡豆的產(chǎn)量下降了。自20世紀(jì)80年代初以來(lái)，小麥的全球產(chǎn)量下降了6%。

氣候變暖減少了溫帶地區(qū)中農(nóng)業(yè)地區(qū)的冬季寒冷事件，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致雌雄花不同步，引發(fā)授粉延遲、果實(shí)產(chǎn)量和質(zhì)量降低的現(xiàn)象。在日本等一些國(guó)家，由于植物出芽、開(kāi)花和結(jié)果的時(shí)間提前而導(dǎo)致了采收期的提前。授粉是影響大量作物產(chǎn)量的關(guān)鍵過(guò)程，由許多壽命短、流動(dòng)性強(qiáng)的昆蟲(chóng)來(lái)完成作物的授粉服務(wù)。然而在過(guò)去的120年里，授粉昆蟲(chóng)種群的下降，許多植物的授粉者網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)消失，這是棲息地喪失、污染和氣候變暖的綜合影響結(jié)果。

（圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)）

氣候變化所導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)層面的改變，如森林死亡，這同樣對(duì)人類有明顯的影響。幾種來(lái)自北美本地的昆蟲(chóng)由于種群動(dòng)態(tài)的變化，盡管以前沒(méi)有嚴(yán)重侵?jǐn)_的記錄，但最近已成為森林資源的嚴(yán)重病原體。在已知的害蟲(chóng)中，如南部松小蠹、中歐山松大小蠹，最近在松樹(shù)和云杉樹(shù)上擴(kuò)大了分布范圍和侵害強(qiáng)度。自20世紀(jì)60年代以來(lái)，數(shù)百種植物害蟲(chóng)和病原體的分布范圍每年向兩極方向移動(dòng)2至3.5千米，未來(lái)這種蟲(chóng)害可能會(huì)加劇。

（圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)）

氣候變化使病媒傳播疾病增加，給人類健康造成了新的威脅。在海洋、淡水和陸地系統(tǒng)中都可以找到改變了分布范圍的病媒。例如，在海洋系統(tǒng)中，波羅的海出現(xiàn)了前所未有的變暖現(xiàn)象，導(dǎo)致北歐出現(xiàn)弧菌感染的病例。蚊子的種群數(shù)量正在增加，它們?nèi)缃穹植荚诒仍瓉?lái)?xiàng)⒌馗鼮闇嘏牡貐^(qū)。蚊子已成為傳播諸如登革熱此類疾病更有力的媒介，或許未來(lái)也會(huì)成為傳播新出現(xiàn)的寨卡病毒的強(qiáng)力媒介。

（圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)）

這樣一看，氣候變化竟然會(huì)對(duì)我們的生活產(chǎn)生這么大的影響！

站在地球的尺度來(lái)看，氣候變化是太平常不過(guò)了。在地質(zhì)歷史上出現(xiàn)的高溫和酷寒的極端情況比比皆是，物種也能慢慢適應(yīng)。如果不考慮人類，僅僅從地球和地球上物種的角度來(lái)說(shuō)，我們完全不必要擔(dān)心。不必說(shuō)溫度升高兩度，即使是升高十度，地球也依然存在，地球上的物種也不會(huì)完全滅絕。所以，應(yīng)對(duì)氣候變化，人類所做的一切，其實(shí)都是為了拯救人類自己。

參考文獻(xiàn):

Scheffers, B.R., De Meester, L., Bridge, T.C., Hoffmann, A.A., Pandolfi, J.M., Corlett, R.T., et al., 2016. The broad footprint of climate change from genes to biomes to people. Science 354(6313), aaf7671. https://doi.org/10.1126/science.aaf7671

出品：科普中國(guó)

作者：趙序茅（蘭州大學(xué)青年研究員）、張曉晴

監(jiān)制：中國(guó)科普博覽

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