動(dòng)物變形記

麗娜·澤爾多維奇

紅冠鳳頭鸚鵡的喙增大了。

全球變暖正在改變我們的星球，它使颶風(fēng)更為猛烈，使火災(zāi)頻發(fā)，使河流干涸。如今，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，氣候變化還讓動(dòng)物們成了變形者。許多生物正在改變身體某些部位的大小和形狀，有些長(zhǎng)出了更大的翅膀，有些長(zhǎng)出了更長(zhǎng)的耳朵，還有些則長(zhǎng)出了更大的喙?？茖W(xué)家說，這些變化不是隨機(jī)發(fā)生的。動(dòng)物們正在適應(yīng)氣候變化，以便更好地調(diào)節(jié)體溫——主要是散熱。

澳大利亞迪肯大學(xué)的一組科學(xué)家與加拿大布魯克大學(xué)的同行合作，追蹤分析了大約30多種動(dòng)物在不同時(shí)間范圍內(nèi)如何通過改變形態(tài)來(lái)應(yīng)對(duì)氣溫升高。在過程中，他們梳理了近100項(xiàng)相關(guān)研究，有些研究是基于實(shí)地考察和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，有些則是基于大量的博物館藏品——博物館幾十年前分類、測(cè)量并保存的動(dòng)物標(biāo)本。其中，部分研究樣本可追溯至一兩個(gè)世紀(jì)前。研究人員在《生態(tài)學(xué)與進(jìn)化趨勢(shì)》雜志上發(fā)表了他們的成果。

“他們的努力令人欽佩。”密歇根大學(xué)鳥類學(xué)家本·溫格說。溫格沒有參與這個(gè)項(xiàng)目，但也在從事相關(guān)研究。這些發(fā)現(xiàn)從全新的角度揭示了地球上的恒溫動(dòng)物是如何應(yīng)對(duì)氣候變暖的。

野外的恒溫動(dòng)物不像人類能享受到空調(diào)帶來(lái)的涼爽，它們只能依靠自身調(diào)節(jié)來(lái)避免體溫過高。該研究項(xiàng)目的發(fā)起人薩拉·萊丁解釋說，它們主要通過附肢釋放熱量。鳥類的爪子和喙能散熱;蝙蝠可以通過翅膀釋放熱量;像老鼠這樣的小動(dòng)物還能用尾巴散熱;大象則用巨大的耳朵來(lái)保持涼爽。在一些視頻中，當(dāng)大象在美麗的非洲大草原上漫步時(shí)，耳朵會(huì)有規(guī)律地前后扇動(dòng)，它們正是依靠這種方式將多余的熱量釋放到空氣中。“大象通過耳朵散熱是一個(gè)有據(jù)可查的事實(shí)?！比R丁說。

萊丁的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移，澳大利亞鸚鵡的喙變大了，蝙蝠長(zhǎng)出了更大的翅膀，歐洲兔子長(zhǎng)出了更長(zhǎng)的耳朵，老鼠的尾巴也變長(zhǎng)了。“由于鸚鵡是許多研究項(xiàng)目的觀察對(duì)象，拿它們舉例再好不過了。”萊丁說，“因?yàn)椴┪镳^中有大量的鳥類標(biāo)本、文獻(xiàn)記錄，其歷史可追溯至19世紀(jì)，有些標(biāo)本甚至更古老。”得益于這些數(shù)據(jù)，萊丁的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，自1871年以來(lái)，鸚鵡喙的表面積增加了4%到10%。此外，通過對(duì)博物館蝙蝠標(biāo)本（包括館藏歷史達(dá)65年的標(biāo)本）的分析，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，自20世紀(jì)50年代以來(lái)，蝙蝠的翅膀尺寸增加了1%以上。

研究人員稱，動(dòng)物的這種形態(tài)改變是有道理的。在生物學(xué)上有一個(gè)著名的“伯格曼法則”，即生活在寒冷氣候中的動(dòng)物通常比那些赤道附近的動(dòng)物體型更大、皮毛更厚，以便更好地保存體內(nèi)熱量。該法則以19世紀(jì)生物學(xué)家卡爾·伯格曼的名字命名，他于1847年首次描述了這種生物現(xiàn)象。30年后，另一位生物學(xué)家喬爾·阿薩夫·艾倫進(jìn)一步拓展了這一概念，他指出，適應(yīng)寒冷氣候的動(dòng)物，附肢更短——這樣可以有效防止熱量散失。根據(jù)類似的體溫調(diào)節(jié)原理可知，炎熱氣候中的恒溫動(dòng)物，附肢會(huì)變得更大（相對(duì)于自身體型來(lái)說）。

更大的附肢意味著可以生成更大的血管系統(tǒng)，從而加速血液循環(huán)，更多地釋放出身體的熱量。萊丁解釋道：“根據(jù)艾倫法則，這意味著當(dāng)動(dòng)物將血液泵入某個(gè)附肢時(shí)，會(huì)有更大的表面積幫助散熱?！边@大致與公寓暖氣片的工作原理類似：表面積更大的暖氣片會(huì)向房間釋放更多的熱量。

喙、耳朵、尾巴，以及翅膀等較大的附肢都能幫動(dòng)物散熱。在鸚鵡的熱成像照片上可以看到，它們的喙和爪子都發(fā)出了亮黃色的光，那就是喙和爪子釋放出的熱量。

大象通過扇動(dòng)耳朵來(lái)散熱。

熱成像照片顯示，鸚鵡通過喙和爪子釋放熱量。

萊丁的團(tuán)隊(duì)還同時(shí)進(jìn)行了各種實(shí)地研究。其中一項(xiàng)研究持續(xù)記錄了2003—2011年間加拉帕戈斯群島雀類喙的變化。研究人員發(fā)現(xiàn)，隨著氣溫的升高，雀的喙變大了?！凹永粮晁谷簫u的雀類會(huì)根據(jù)前一年的氣溫來(lái)增大它們的喙，變化的幅度會(huì)有差異。”萊丁說。團(tuán)隊(duì)的另一組數(shù)據(jù)來(lái)自歐洲兔子，這些兔子被帶到澳大利亞后，生活在不同的氣候區(qū)。隨著時(shí)間的推移，那些生活在較熱地區(qū)的兔子長(zhǎng)出了更長(zhǎng)的耳朵。萊丁說：“這是一個(gè)非常有趣的例子，說明動(dòng)物被引入其他地區(qū)后，能對(duì)環(huán)境溫度的差異作出反應(yīng)?！?/p>

研究小組還發(fā)現(xiàn)，在溫度更高的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中長(zhǎng)大的日本鵪鶉，比典型棲息地長(zhǎng)大的鵪鶉的喙更長(zhǎng)，它們僅需一代的時(shí)間就能適應(yīng)環(huán)境變化。同理，在實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)大的老鼠，尾巴更長(zhǎng)。萊丁指出，這比在博物館及實(shí)地研究中發(fā)現(xiàn)的變形所需時(shí)間要短得多，這表明動(dòng)物確實(shí)可以非常迅速地適應(yīng)環(huán)境。

然而，研究人員不確定這種變形能否算是一個(gè)好的現(xiàn)象?！昂茈y說后果是什么?！睖馗裾f，“這取決于這些適應(yīng)性改變能否與其他環(huán)境變化保持同步，以及會(huì)對(duì)覓食和躲避捕食者產(chǎn)生怎樣的影響?！?/p>

如果較大的耳朵或喙可以幫助動(dòng)物散熱，避免它們中暑或死亡，那就是一件好事。但有的變化可能會(huì)干擾某些動(dòng)物的覓食能力。例如，對(duì)于以花蜜為食的鳥類來(lái)說，擁有小而窄的喙很重要。萊丁說：“如果一只蜂鳥的喙越來(lái)越寬，它可能會(huì)因?yàn)猷固蠖鵁o(wú)法有效地吸食花蜜，汲取營(yíng)養(yǎng)?！边@會(huì)導(dǎo)致它營(yíng)養(yǎng)不良。因此，萊丁認(rèn)為，變形并不意味著動(dòng)物能很好地應(yīng)對(duì)氣候變化，這只是表明動(dòng)物正通過進(jìn)化來(lái)承受氣候變化的后果。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，我們尚不清楚這對(duì)動(dòng)物的生存和繁衍是否有益。

喙變大可能會(huì)影響蜂鳥吸食花蜜。

生活在較熱地區(qū)的歐洲兔子長(zhǎng)出了更長(zhǎng)的耳朵。

變形并不意味著動(dòng)物能很好地應(yīng)對(duì)氣候變化，這只是表明動(dòng)物正通過進(jìn)化來(lái)承受氣候變化的后果。

但有一點(diǎn)可以肯定的是，未來(lái)氣溫的升高將使更多的動(dòng)物成為變形者。北卡羅來(lái)納大學(xué)威明頓分校的進(jìn)化生態(tài)學(xué)家雷蒙德·丹納認(rèn)為，“變形”這個(gè)說法不僅恰如其分而且生動(dòng)。丹納沒有參與這項(xiàng)研究，但做過類似工作。他說：“‘變形一詞很好地展現(xiàn)出，動(dòng)物是怎樣隨著時(shí)間的推移對(duì)環(huán)境挑戰(zhàn)作出反應(yīng)的。”他補(bǔ)充說，與這個(gè)主題有關(guān)的證據(jù)越來(lái)越多，萊丁團(tuán)隊(duì)的研究很好地整合了相關(guān)數(shù)據(jù)。“也許更重要的是，她的團(tuán)隊(duì)展示了如何通過重新分析數(shù)據(jù)集來(lái)設(shè)計(jì)研究，從而讓我們更好地了解未來(lái)的動(dòng)物變形情況?！?/p>

[編譯自美國(guó)《史密森尼》]

編輯：馬果娜