科學家能透過遷移拯救受氣候變化威脅的物種嗎？

在庫克海峽一塊名為北部兄弟島的岩石小丘上，一種名為楔齒蜥的類似蜥蜴的生物種群正在迅速變成全雄性。當科學家在 1990 年代後期檢查這種失衡現象時，雄性比例已經達到 62.4%，此後迅速惡化，超過 70%。研究人員表示，氣候變化是罪魁禍首：地面溫度決定了楔齒蜥胚胎的性別，較低的溫度有利於雌性，而較高的溫度有利於雄性。當氣候將性別比例推高至 85% 雄性時，北部兄弟島的楔齒蜥將不可避免地滑入生物學家所稱的滅絕漩渦。

對於楔齒蜥和許多其他受氣候變化威脅的物種來說，將它們遷移到它們從未居住過的地方——這種做法被稱為輔助殖民——似乎正成為保護主義者拯救它們的唯一選擇。“我們更希望做一些更自然的事情，”明尼蘇達大學的生態學家傑西卡·赫爾曼說，她是最早提出輔助殖民想法進行討論的研究人員之一。也就是說，物種最好能夠自行轉移棲息地，利用自然廊道尋找新的家園，因為它們舊的家園變得不再適合居住。但赫爾曼解釋說，對於許多島嶼和山區物種來說，長距離遷移從來都不是一個選擇。在其他情況下，舊的廊道已不復存在，因為人類發展已經將其分割。

然而，輔助殖民作為一種保護策略的想法引起了激烈的批評，因為它有可能對被遷移的物種和目的地棲息地都造成生態浩劫。此外，許多保護主義者畢生致力於將物種放回它們 100 或 200 年前居住的地方——黃石公園的灰狼或大平原上的野牛。想象它們可能在某些不可知的未來居住的新地方可能會感覺像是異端邪說。

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但是，隨著氣候變化可能造成的破壞變得更加明顯，批評已經讓位於關於如何以及何時遷移物種的指導方針——以及對輔助殖民的日益增長（如果是不安的）接受。最近在線上期刊《人類世元素：科學》上對 2300 名生物多樣性科學家進行的一項調查發現，大多數人支援在某些有限條件下采用這一想法，尤其是在它可以防止物種滅絕以及對目的地棲息地的風險很小或不存在時。

超出範圍

去年 11 月，一場野火摧毀了西澳大利亞州乾旱地區世界上最瀕危的哺乳動物之一——一種名為吉爾伯特袋鼠的小型袋鼠類有袋動物——的棲息地，這使得規劃物種緊急撤離（本質上可能是這種情況）的需求變得痛苦地顯而易見。這場火災殺死了保護區內估計的 20 只袋鼠中的 15 只，該物種於 1994 年在該保護區被重新發現，此前曾被認為已滅絕一個多世紀。棲息地的喪失本應自動判處物種滅絕，但由於在重新發現之後，保護主義者在附近建立了該物種的獨立種群，情況才有所不同。

袋鼠在原棲息地範圍內被遷移，這比將其遷移到新區域爭議要小得多。其他地方的保護主義者也開始以這種方式爭取時間。例如，在佛羅里達群島，研究人員已經將基鹿和樹狀基仙人掌種群遷移到高地地區，以便在海平面上升時為它們提供更多幾十年適宜的棲息地。對於澳大利亞的布蘭布林礁 меломис（一種小型齧齒動物）來說，這種拖延戰術已經為時已晚。今年 6 月，昆士蘭大學的研究人員宣佈，該物種在其島嶼家園屢遭淹沒後已經消失。他們將這一事件描述為可能是“有記錄以來首次因人為氣候變化導致的哺乳動物滅絕”。

因此，其他物種的最佳希望可能在於其傳統棲息地範圍之外。例如，澳大利亞極度瀕危的西部沼澤龜在珀斯郊外生活的沼澤地面臨著氣候變化、城市擴張以及城市無情地抽取地下蓄水層的三重威脅。昆士蘭大學的特蕾西·勞特和她的同事們使用了一臺超級計算機，篩選了該地區周圍 13,000 個潛在的遷移地點。進一步的實地工作已將名單縮小到城市以南幾個小時的幾個地點，這些地點的水文和其他條件可能在未來 30 到 50 年的更乾燥氣候中仍然適宜。在獲得野生動物和環境部門的必要許可後，研究人員在今年 8 月駕駛一卡車人工飼養的龜向南行駛，開始將它們引入新的家園。

其他研究人員正在爭論將澳大利亞極度瀕危的山地侏儒負鼠遷移到哪裡。此類遷移的複雜性在於，他們可能還必須遷移其首選食物——博貢蛾。這兩個物種的高山棲息地升溫速度太快，以至於簡單地向上遷移將不再可能。

將輔助殖民用作應對氣候變化的工具並非完全是新的。英國杜倫大學的生態學家斯蒂芬·G·威利斯和現任英國約克大學的簡·K·希爾從 1999 年開始嘗試進行實驗。“我們一直在研究氣候變化對”英國蝴蝶物種的影響，包括相對常見的斑紋白蝶和小弄蝶，希爾說，“我們看到在它們正常範圍以北有一些它們尚未到達的適宜氣候。”

蝴蝶在該地區消失的原因源於一種稱為遷移滯後的現象。即使自然廊道完好無損地儲存下來，物種也往往落後於氣候變化的步伐。例如，對於樹木來說，這種延遲可能是可以預測的。但研究發現，即使是鳥類和許多哺乳動物物種也落後於氣候變化，這可能是因為它們依賴於移動較慢的植被和棲息地型別。“氣候速度”和“生物速度”之間的差距可能是不可逾越的。例如，華盛頓大學的約書亞·J·勞勒預測，隨著南美洲黃帶毒鏢蛙的雨林家園變得更加乾燥和溫暖，它將需要在本世紀晚些時候向西南方向跳躍數百公里才能找到合適的棲息地。

當威利斯和希爾注意到斑紋白蝶和小弄蝶是氣候滯後者時，他們開始幫助它們趕上。“我們這樣做是為了演示，作為一個很好的案例研究，”希爾說。他們之所以能夠獲得必要的許可，是因為擬議遷移的棲息地相對受限，位於採石場和城市化地區，並且因為那裡的其他物種已被知是相容的。他們將斑紋白蝶釋放到其傳統棲息地以北 65 公里處，將小弄蝶釋放到以北 35 公里處。威利斯報告說，這兩個種群似乎都在它們的新家園中茁壯成長。但他補充說，正在制定的輔助遷移指南“都在說正確的事情：你需要採取謹慎、保留的態度。你不想將下一隻兔子引入澳大利亞。”

排除故障

遷移任何物種都不可避免地充滿風險。在 2009 年的一篇評論中，麥吉爾大學的安東尼·裡奇亞迪和田納西大學諾克斯維爾分校的丹尼爾·西伯洛夫敦促保護主義者不要玩“生態輪盤賭”，後來警告說，支持者“嚴重低估”了預測將物種引入棲息地的影響有多麼困難，即使是最謹慎和細緻的分析也無法避免。

這兩位作者指出，紐芬蘭在 1960 年代決定將紅松鼠引入其黑雲杉森林，其想法是它們將為該地區的松貂提供新的食物來源。松貂是當時數量正在下降的類似鼬科的動物，但事實證明它們對松鼠沒有胃口。已經進化了 9000 年沒有松鼠的雲杉球果沒有辦法保護自己免受移植的影響。而紐芬蘭紅交嘴雀是一種進化到依賴這些球果的鳥類亞種，在新競爭面前崩潰了。交嘴雀現在已瀕臨滅絕，並已成為一個案例研究，說明當人們將物種移出其歷史範圍時，最好的意圖也可能變得多麼糟糕。

然而，可能有一些方法可以最大限度地減少此類災難性結果的可能性。倫敦動物學會的納塔莉·佩託雷利和她的同事們在 2013 年對紐西蘭的 hihi（一種美麗的鳥類，羽毛呈黃色和黑色，具有懸停飛行能力，並且與最近的現存親屬有 3400 萬年的進化分離）的研究中著手做到這一點。這種鳥僅在該國北島及其周圍的五個孤立棲息地中倖存下來，保護主義者在那裡使用北美蜂鳥常用的那種糖餵食器提供支援。佩託雷利和她的合著者發現，未來幾十年氣候變化將使北部棲息地在很大程度上不適合 hihi。另一方面，這種轉變將在南島（hihi 歷史範圍之外）開闢合適的棲息地。

“我們並沒有想說何時、如何或在哪裡遷移 hihi，”佩託雷利回憶道。那是當地管理者的工作。但研究人員認為他們可以提供一種仔細制定此類決策的方法。他們首先列出了物種遷移棲息地可能出錯的六種不同方式——包括對其他物種的負面影響（生態風險）、引入新的病原體（疾病風險）、超出預期範圍傳播並與本地物種競爭的可能性（入侵風險）、與相關物種雜交（基因逃逸風險）以及對人類居民的成本（社會經濟風險）。然後，他們考慮了許多氣候因素，例如旱季的乾燥程度以及全年降雨量的變化，在舊的和潛在的新棲息地中，以使他們的模型儘可能精確。

“我們需要加強在當地做出決策的人員與科學家之間的合作，”佩託雷利說。“很多人想一起工作，但不知道如何做，沒有合作的聯絡。”即使現在，“許多管理決策的制定也沒有考慮到現有的科學以及如何利用它。”這項練習的目的是向他們展示如何做到這一點。因此，保護主義者正在考慮在南島建立一個新的 hihi 種群。

不確定的結果

然而，即使是輔助殖民的支持者也擔心他們可能做得過頭了。有時，“不造成傷害”的選擇——讓物種自行適應——也可以很好地奏效。例如，在丹佛以西的落基山脈，隨著氣溫升高，高山花卉變得越來越稀少。因此，已經進化出長舌頭以專門採集深花粉管花朵的花朵的熊蜂變得不再挑剔。這正在逆轉進化過程，並且蜜蜂在過去 40 年中失去了四分之一的舌頭長度，以便以仍然存在的花朵為食。

物種也可能以科學家可能意想不到的方式變得具有韌性。2010 年在澳大利亞南部，從事商業龍蝦漁業的研究人員從深水中遷移了 10,000 只南方巖龍蝦。但他們沒有將它們向極地移動以在較冷的水域中建立前哨種群，而是將它們移近赤道和近岸，以觀察該物種將如何應對預計在不久的將來出現的較溫暖條件。與直覺相反，龍蝦的生長速度是其原產地的四倍，並且每年將其產量提高 35,000 個卵。它們對溫度變化的適應性比預期的要強——而且有更多的食物可供食用。

預測這種韌性是一項挑戰。當研究人員最近檢查了 155 種英國蝴蝶和蛾子在 40 年的氣候變化中的表現時，他們發現大約一半似乎做得更好，一半做得更差。不同的因素對不同的物種很重要，有些對夏季溫度敏感，有些對冬季溫度敏感，有些對春季降雨量敏感，等等，幾乎是無限的。“事實證明，這 155 種不同的蝴蝶和蛾子對於氣候變化有多大以及是變得更好還是更糟，幾乎有 155 種不同的‘意見’，”約克大學的克里斯·D·托馬斯觀察到。

那麼，所有這些不確定性將楔齒蜥這樣的物種置於何地呢？雄性楔齒蜥每年都可以繁殖，而北部兄弟島的雌性楔齒蜥每九年才能產一窩卵。這意味著雌性遭受持續的交配騷擾，這會迅速削弱它們保持健康的能力——隨著該物種的性別比例向雄性傾斜，這個問題正在惡化。由於北部兄弟島不提供陰涼，幾乎沒有任何角落和縫隙可以減少氣溫升高對性別失衡的影響，因此那裡的大約 500 只楔齒蜥已成為一個晴雨表，預示著快速變暖的地球將如何影響整個物種。大約 10 萬隻剩餘的楔齒蜥已經被從大陸推到少數幾個島嶼上，它們是 2 億年進化的最後倖存者。

西澳大利亞大學的尼古拉·米切爾最近與人合著了一篇文章，列出了北部兄弟島上的各種管理方案。所有關心楔齒蜥的各方——科學家、政府管理者和毛利人（楔齒蜥對他們來說是一種文化圖騰）——都可以聯合起來，移除不需要的建築物，並在島嶼較涼爽的表面開闢築巢地點。或者他們可以派遣研究人員尋找卵，並使用人工孵化來達到適合性別均衡的溫度。或者，他們可以透過保護雌性幼體並將其新增到種群中，同時移除過多的成年雄性來恢復性別平衡。

“但這些都是非常困難的事情，”米切爾說，她在島上花了兩個夏天尋找巢穴。“每年築巢的雌性非常少，而且它們非常隱秘，很難找到。”將楔齒蜥遷移到更涼爽的地點實際上可能是一個更簡單的解決方案，但成本很高：每次前往北部兄弟島都需要從惠靈頓市中心乘坐直升機，這會耗費大量預算。此外，在其他附近的島嶼上已經有相同亞種（儘管是不同的遺傳群體）的保險種群。那麼，最務實的解決方案可能是將北部兄弟島的楔齒蜥視為一個犧牲種群。也就是說，科學家可能只想等待並觀察情況如何自行發展，如果北部兄弟島的種群崩潰了，那就隨它去吧。

最終，這些決定將歸結為保護生物學家和整個社會對干預自然以決定哪些物種生存和哪些物種滅絕的接受程度。“什麼時候感覺你是在與自然過程合作，什麼時候感覺像是在園藝？”明尼蘇達大學的赫爾曼沉思道。“你不可能對所有的生物多樣性進行園藝。”