世界科學(xué)2013年,4適應(yīng)氣候

1、適應(yīng)氣候：能變通就能生存珍/編譯氣候變化重新激發(fā)起人們對上世紀 60 年代“假設(shè)”的1967 年，生物學(xué)家提出了一個假設(shè)：即熱帶物種要穿越山峰到達一個新的領(lǐng)域是很的，因為它們已經(jīng)適應(yīng)了當?shù)氐臍夂颉Ｄ壳啊凹僭O(shè)”被重新提及并由此形成了一項為期五年的 EVOTRAC 計劃，意在檢驗該假設(shè)及氣候變化是怎樣影響生物多樣性的。去年夏天，在洛基山脈的山腳下，一群來自科羅拉多大學(xué)的研究在河流的周圍。一些人在河邊測量水溫、水流速度以及其化學(xué)成分，另一些人則涉入水中用平底網(wǎng)捕捉一些昆蟲。其中，水生生物學(xué)家勒羅伊的小瓶子里?；兀↙eRoy Poff）將捕獲的石蠅、石蠶蛾和蜉蝣等生物篩選分類后，分別放入工具箱中不同后

2、，這些生物在顯微鏡下還會被進一步分類，然后進行遺傳編碼。EVOTRAC 項目在過去的一年半中，這支隊伍在科羅拉多的 25 條河流、厄瓜多爾安第斯山脈的 26 條河流重復(fù)這一過程，以研究這兩個地區(qū)的大氣溫度與水流是怎樣影響生物變異的。這一研究是一個五年研究項目的一部 分，叫做 EVOTRAC（有機體在面對海拔和氣候變化時的進化與生物變異），旨在探索在全球變暖以及環(huán)境變化的情況下，動物是怎樣進化使自己生存下來。推出這個項目，部分是為了檢驗生物學(xué)家（Daniel Janzen）在 1967 年所一個具有的假設(shè)：即熱帶物種要穿越山峰到達一個新的領(lǐng)域是很的。因為它們已經(jīng)適應(yīng)了當?shù)氐臍夂?，也從來沒有經(jīng)歷過

3、的冷熱氣候（當時還沒有全球變暖一說）。而現(xiàn)在，的假設(shè)又被重新提出并作為去研究氣候變化是怎樣影響生物多樣性的。盡管的假設(shè)被廣泛認同，但是其大多數(shù)結(jié)論還沒有經(jīng)過直接檢驗。EVOTRAC 團隊以及其他的生物學(xué)家不僅在彌補這一缺陷，范圍還拓展到了氣候影響溫度以外的其他環(huán)境，包括河流狀況。如果假設(shè)成立的話，就意味著熱帶物種對于氣候變化是尤其敏感脆弱的，盡管極地的溫度比熱帶的溫度要上升很多。這項假設(shè)還能幫助研究制定對待氣候變化的保護計劃。是在上世紀 60 年代中期有了這法的。那時還是堪薩斯大學(xué)年輕的生態(tài)學(xué)家的他，正帶領(lǐng) 20個學(xué)生和一名哥斯達黎加的助手在哥斯達黎加旅游。旅行是從助手的家鄉(xiāng)圣何塞開始的，那里

4、有著非?！捌胶汀钡奶鞖?。說：“不是很冷也不是很熱，不是很干也不是很濕?！睆哪抢锍霭l(fā)，他們來到了一個位于海平面的干燥的熱帶森林，那里的天氣稍微熱一點。在講課的過程中，注意到他的助手不斷地在冒汗：“我看了看學(xué)生，他們沒有一個人在出汗?！彪S后，他們一行又到了一個海拔 3 000 米的寒冷的濕地森林，注意到他的助手在身上裹了好幾條毯子，而其他人只披了一層薄薄的棉布單?！拔宜窃谑ズ稳冗^的，這相當于一直住在溫度穩(wěn)定的環(huán)境中，”說，“由此我突然想到，周圍的這些熱帶動植物是它們所適應(yīng)的溫度范圍內(nèi)的，溫差不是很大?！币虼送茰y，這些熱帶物種從不經(jīng)歷季節(jié)性更替，在所處的海拔中，它們能適應(yīng)的溫度變化不會很大。“這

5、使得絕大多數(shù)的生物無法穿越山峰到的增加。”的村莊，這就限制了其的以及熱帶生物多樣性驗證“假設(shè)”當年代末，一名這一假設(shè)時，這類需要被檢驗的大型跨學(xué)科的研究一時難以得到經(jīng)費上的支持。上世紀90大學(xué)博士生（Cameron Ghalambor）在讀了的后感慨道：“這是我讀過的最好的約束生物的多樣性。他之一?！彼@訝于氣候能影響物種發(fā)展史和生命周期這法，也驚訝氣候能：“這不是你的導(dǎo)師，想對這一假設(shè)做一些研究，但被了。后者在博士研究項目里能做的，這是要花你一生的時間去研究的！”然而，其他的生物學(xué)家也想到這一點了。“的理論很獨特，它涉及的領(lǐng)域包括氣候變化、生理生態(tài)、進化原則，等等，”科羅拉多大學(xué)的進化生物學(xué)

6、家Christy McCain）說道。受梳理。假設(shè)的啟發(fā)，花了近十年時間，將 80 年來從 170 座山上收集到的 1.65 萬種物種數(shù)據(jù)進行了“我對低緯度山峰物種對于溫度變化適應(yīng)范圍是否越來越小進行了檢驗，”候多樣性假設(shè)的第一部分：海拔越低，物種適應(yīng)的溫度范圍越小。她在 2009 年說。這是對氣了結(jié)論：“蝙蝠、鳥類、青蛙、蠑螈、蜥蜴和蛇都有這類傾向。如果從高海拔向低海拔過渡，你會發(fā)現(xiàn)這些生物適應(yīng)的溫度范圍是呈線性下降的。”然而，發(fā)現(xiàn)嚙齒類動物卻截然相反。關(guān)于這一點，她仍然在努力地研究。包括在 2006 年也過相似的。他和大學(xué)的科學(xué)家對相關(guān)脊椎動物進行了研究，其中包括對溫度極其敏感的爬行動物，

7、他們發(fā)現(xiàn)熱帶爬行動物所能適應(yīng)的溫度變化要比溫帶物種小很多。團隊為此想了解，的假設(shè)是否還能用來測試出一種對于氣候變化最脆弱的物種。一只厄瓜多爾的蜉蝣揭示了氣候變化對其產(chǎn)生的影響2008 年，加入了（Raymound Huey）的研究團隊，對蜥蜴以及不同緯度的其他生物的生理耐受性進行了研究。該團隊發(fā)現(xiàn)誠如的假設(shè)適合熱帶物種的最佳溫度十分接近于它們近期所處的溫度環(huán)境。這就意味著當溫度升高時，那些動物就會很浮躁。“熱帶低地森林里的蜥蜴是世界上熱最小的生物，”說，“那里的溫度從來不會超接著說：“從蜥蜴的生理耐受過 32，而蜥蜴在 36或 37時就會出現(xiàn)熱應(yīng)激生理反應(yīng)?！毙詠砜矗跓釒У貐^(qū)只要升溫一點點，

8、許多生物就會失控?！敝販嘏佬袆游餅榱蓑炞C這法，重新組建了他的團隊，這些成員他從時就認識了，而且在上世紀 70年代，他們都在波多黎各從事蜥蜴的研究。借鑒以往的數(shù)據(jù)，他們制定了新的方法來探究島上的蜥蜴能否適應(yīng)溫度上升抑或會出熱應(yīng)激現(xiàn)象。而在科羅拉多，他們提到了水生昆蟲學(xué)家和進化生物學(xué)家（Poff）芬克（Chris Funk）在的假設(shè)，其間，的整個職業(yè)生涯都花在了研究河流上，他認為每個季節(jié)河流都會因水流的變化而變化，也認為對響。假設(shè)的研究還能探索出這些對物種適應(yīng)能力和行為的影蜥蜴是世界上熱耐受力最小的生物之一根據(jù)假設(shè)推斷，想知道水流大的河流其生物多樣性是否比水流小的河流的多。為此他加入了、芬克的團隊，來測試改變了水流。假設(shè)能否適用于復(fù)雜的河流。因為氣候變化不單單改變了溫度，還EVOTRAC 項目開展已有一年半時間了，雖然科學(xué)家眼下還不能回答“全球變暖波及環(huán)境變化的情況下，動物怎樣進化使自己生存下來“這個問題，但是他們發(fā)現(xiàn)在科羅拉多和厄瓜多爾的河流中蘊含著很多神秘的物種一些外表看似相同，但完全不同的生物。如果科學(xué)家先前低估了這些區(qū)域的生物多樣性，或者那些神秘生物能適應(yīng)特定的溫度和水流，那么，兩種情況都能使物種大量。去年夏天，在對科羅拉多河流經(jīng)的物種進行后，EVOTRAC 團隊順便將飛蟲一并打包。在回家的途中路過Poudre 峽谷，之前的幾