氣候變暖已經(jīng)越來越顯著地影響到自然生態(tài)，那么其對動物的進化會產(chǎn)生怎樣的影響？近日，《科學》報道了圍繞這一主題的最新爭論：隨著氣候變暖，動物的顏色是會變深還是變淺？

關于氣候變暖將如何改變動物的爭論其實不算新話題，在19世紀時，人們便開始思考這一問題。當時生物學家發(fā)現(xiàn)了多種描述溫度對生態(tài)和進化影響的“規(guī)則”。其中一條規(guī)則認為，在炎熱的氣候下，動物有更大的附屬物，比如耳朵、喙等，這樣方便散熱。

另一種說法則認為，在任何動物群體中，體型最大的動物通常居住在靠近極地的地方，因為較大的身體有助于保存熱量。比如北極熊的個頭，就要遠大于生活在中緯度地區(qū)的棕熊。

這被稱為“葛洛格法則（Gloger’s rule）”，以德國生物學家康斯坦丁·葛洛格的名字命名的。這條法則概括起來便是：生活在溫暖地區(qū)的動物外表顏色較深，而生活在寒冷地區(qū)的動物外表顏色較淺。

在哺乳動物中，深色的皮膚和毛發(fā)被認為可以保護它們免受紫外線的傷害。紫外線在陽光充足的赤道地區(qū)最為明顯。在鳥類中，深色羽毛中特殊的黑色素似乎還能抵抗細菌的侵擾，這在熱帶地區(qū)也是一個優(yōu)勢。

中國地質(zhì)大學（武漢）生物地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)國家重點實驗室田力博士與英國布里斯托大學Michael Benton教授對這一古老法則再次燃起興趣，并在2020年7月Cell出版集團下屬期刊《當代生物學》(Current Biology)在線刊登了論文《Predicting biotic responses to future climate warming based on classic ecogeographic rules》（利用經(jīng)典生態(tài)地理法則預測未來氣候變暖下的生物響應）。論文介紹和總結了從達爾文時代到上世紀晚期7個以發(fā)現(xiàn)者命名的生物法則，這些法則歸納了生物生態(tài)/分布與地理氣候分區(qū)間的重要關聯(lián)。依據(jù)這些經(jīng)典理論，作者對未來氣候繼續(xù)升溫做出了以下7條具體的預測：

1、鳥類和哺乳動物的四肢比例會更長；

2、植物，海洋無脊椎動物，鳥類和哺乳動物的體型會變??；

3、昆蟲，鳥類和哺乳動物的體色會加深；

4、哺乳動物的心臟和肺的比例會變??；

5、魚類的脊椎數(shù)量會變?。?/p>

6、植物，海洋無脊椎動物，昆蟲，鳥類和哺乳動物的物種分布范圍可能會變小，生物多樣性峰區(qū)會向兩級漂移；

7、魚類，昆蟲和海洋無脊椎動物會產(chǎn)更多，更小的卵，會有更多的海洋底棲生物靠產(chǎn)生浮游幼蟲來進行繁衍。論文寫道，自工業(yè)革命以來，全球平均溫度已經(jīng)上升了超過1度，國際氣候組織預測，到2100年可能會繼續(xù)上升1-5攝氏度。近現(xiàn)代的多種地表災難，包括洪水/干旱，颶風，空氣污染和瘟疫頻發(fā)，物種多樣性降低，眾多物種瀕臨滅絕，都被認為與氣候變化有密切的關聯(lián)。該論文為部分生物類群會怎樣適應未來溫室氣候變化做出了精準預測，除了告知我們要對這些變化有所準備，更提醒大家要對無法產(chǎn)生這些相關適應的類群或物種投入更多的關注與保護。特別是其中的伯格曼法則，葛洛格法則和艾倫法則是確定適用于人類的，黑森法則和拉伯波特也可能也是適用的，我們需要對未來人類自身的可能變化，更為警覺。

但《當代生物學》(Current Biology)雜志在2020年12月發(fā)表的兩篇則表明，其他生物學家認為這個問題還遠未解決。住在澳大利亞的鳥類學家卡斯帕·德爾萊Kaspar Delhey說，他認為結論不是這么簡單的，還有很多工作要做。他為德國的馬克斯·普朗克鳥類研究所遠程工作。

Delhey在過去幾年里一直在研究如何推翻葛洛格法則，用更準確的理論進行替代。他說，該理論一直被各種疑云所包圍，部分原因是葛洛格在1833年出版的那本書中列出了他的數(shù)據(jù)，看起來冗雜和糟糕。

2020年12月早些時候，Delhey和三位同事在《當代生物學》上發(fā)表了對田力博士和Benton教授的回應。他們認為葛洛格將溫度和濕度混為一談了。潮濕的環(huán)境使植物生長茂盛，這為動物躲避捕食者提供了蔭蔽。因此，動物在潮濕的地方往往顏色更深，以偽裝自己。Delhey說，許多溫暖的地方是潮濕的，但潮濕又涼爽的森林也是有的，比如塔斯馬尼亞的森林，那里有最黑的鳥類。

Delhey表示，如果加入濕度的變量，葛洛格法則就會被推翻，因為氣候變暖會導致動物顏色變淺。他說，冷血動物尤其如此。昆蟲和爬行動物依賴外部熱源，在寒冷的地方，它們黑暗的外表有助于吸收陽光。在溫暖的氣候中，這種需求就沒那么急迫，這些動物的顏色最終會變淺。

田力博士和Benton教授表示他們對學術澄清持歡迎態(tài)度。在回應Delhey小組時，他們引用了一些案例，證明他們對溫暖氣候下動物顏色變深的預測是正確的。比如，芬蘭的黃褐色貓頭鷹要么是黃褐色的，要么是淺灰色的，淺灰色可以作為雪地的偽裝。但隨著芬蘭積雪的減少，黃褐色貓頭鷹的數(shù)量從20世紀60年代初的12%增加到2010年的40%。

但他們也承認，當溫度和濕度都發(fā)生變化時，對氣候驅(qū)動的顏色效應的預測就變得特別復雜。氣候模型預測，亞馬遜將變得越來越熱、越來越干燥，各方一致認為這將使動物的變淡。但西伯利亞的寒帶森林可能會變得更熱更潮濕，在這種情況下，溫度和濕度的預測會發(fā)生沖突。Benton教授表示，與物理或化學不同，生物定律“不是絕對的，它不像重力”。

即使總體趨勢不變，也很難預測單個物種將如何變化。西雅圖華盛頓大學的生物學家勞倫·巴克利(Lauren Buckley)對高海拔地區(qū)的蝴蝶顏色進行了研究。蝴蝶通過曬太陽來吸收熱量，但實際上蝴蝶只有翅膀下方的一小部分吸收了熱量。如不知道這一點，人們可能會對整個翅膀的顏色進行量化，但實際上這并不重要。總之，人們需要全面思考生物體是如何與環(huán)境相互作用的。

顏色的變化也可能取決于動物的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)：冷血動物顏色變得更淺，但鳥類和哺乳動物表現(xiàn)出更多樣化的結果。為了改進預測，巴克利建議使用博物館標本來拓寬研究的時間跨度，盡管博物館里的標本顏色會隨著時間的推移而褪色。田力博士則計劃用甲殼蟲和軟體動物在溫室內(nèi)進行實驗，積極嘗試誘導顏色的變化。

不過，如果人類未能有力遏制氣候變暖，則越來越多的動物變化數(shù)據(jù)或?qū)檫@一爭論帶來最終的答案。但如果這真的發(fā)生了，意味著將有眾多物種走向滅絕，那這將是一個遺憾的結果。



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