气候暖化对恒温动物来说是一个巨大的挑战,因为它们必须保持恒定的内部体温。科学家研究发现,为了应对不断上升的气温,动物正在以各种方式应对全球变暖:一些移动到较冷的区域,例如更靠近两极或更高的地面;有些改变了繁殖和迁徙等关键生命事件的时间;还有一些动物则会进化改变它们的体型以更快地散热。

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来自澳大利亚迪肯大学的鸟类研究员萨拉·莱丁(Sara Ryding)及同事在研究过程发现动物应对气候变化的一种普遍方式——“变形”:通过改变耳朵、尾巴、喙和其他附肢(或附属器官)的大小来帮助调节体温

有趣的生物法则——艾伦法则!

众所周知,动物使用它们的附属物来调节它们的内部温度。例如,非洲象将温暖的血液泵入它们的大耳朵,然后它们会拍打以散发热量。鸟的喙执行类似的功能——当鸟很热时,血流可以转移到喙上。下面这张鹦鹉的热图像描述了这种散热功能,这表明它的喙比身体的其他部分更暖和。

所有这些都意味着在温暖的环境中更大的附属物具有优势。事实上,早在1870年代,美国动物学家乔尔·艾伦(Joel Allen)就指出,生活在较寒冷地区的恒温动物,附属物往往较小,而气候较温暖的动物则往往具有较大的附肢。比如生活在北极的爱斯基摩人,他们的下额和头部相对较大、鼻孔相对较窄,四肢相对较短。

这种模式被称为艾伦规则(Allen’s Rule),此后得到了鸟类和哺乳动物研究的支持。

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艾伦法则等生物模式也有助于预测随着气候变暖,动物将如何进化。而莱丁团队的研究寻找过去一个世纪动物形状变化的例子作为数据,与艾伦规则一致,这就意味着因全球环境变化导致动物生态和生活史的变化不再是一个理论概念,而是一个现实。

哪些动物正在发生变化?

莱丁团队大多数记录在案的变形例子都涉及鸟类——特别是鸟喙尺寸的增加。

研究表明,自1871年以来,红冠凤头鹦鹉和红腰鹦鹉的喙大小增加了4%到10%。其他表现出喙尺寸增加的鸟类包括新西兰和美国的麻雀、北美黑眼雀和加拉帕戈斯雀。

同时证据表明,哺乳动物附属物的大小也在增加。例如,北美的花面鼩鼱,尾巴和腿的长度自1950年以来都显着增加。而中国的大圆叶蝙蝠,翅膀尺寸同期增加了1.64%。欧洲常见的木鼠和澳大利亚的兔子也注意到了耳朵长度的增加。

各种各样的例子表明,世界许多地方的不同类型的附属物和各种动物都在发生变形。但是需要更多的研究来确定哪种动物受到的影响最大。莱丁表示:“到目前为止,我们看到的附肢大小的增加非常小--不到 10%--所以这些变化不太可能立即引起注意。但是可以预见的是,耳朵等突出的附属物会增加,所以在不久的将来,我们可能会看到真人版的小飞象。”

当然,动物附属物的用途远不止调节体温。

例如,研究表明,加拉帕戈斯中型地雀的平均喙大小随着种子大小而变化,而种子大小又受到降雨的影响。随后团队检查了之前收集的数据,以确定温度是否也会影响这些雀类喙大小的变化。

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结果数据确实表明降雨量(以及种子大小)决定了喙的大小。夏季干燥后,小喙鸟的存活率下降。这种对生存的影响比降雨时观察到的要强,这告诉我们温度的作用可能与附属物的其他用途(例如进食)在驱动附属物尺寸变化方面的作用一样重要。

但是,“变形”并不意味着动物正在应对气候变化并且一切都是好的,这种形状转变不一定是进化过程的积极部分。我们迄今为止所经历的气候变化已经在推动动物像这样进化,只能说明动物正在努力进化,以适应生存。例如,一些鸟类可能必须保持特定的饮食,这意味着它们无法改变喙的形状。而且我们不知道随着气候危机的恶化,它们是否能够跟上,以及不能确定这些变化会产生什么生态后果。

研究论文已发表在《生态与进化趋势》杂志上。