根據一項新的研究，氣候變化的速度超過了許多物種的適應能力，迫使它們遷移到新的棲息地，並劇烈地改變其分佈範圍。
不斷變化的天氣模式和上升的氣溫正在迅速超越某些生物體的生物適應能力。上週出現的兩項研究突顯了這種情況在過去是如何發生的，以及未來可能如何在冷血和溫血動物身上重演。
在印第安納大學，科學家們發現，響尾蛇必須比過去任何時候都更快地遷移，才能留在適宜的環境中。“如果以物種必須遷移的公里數來衡量，這個速度要快兩個數量級，”印第安納大學地質科學系的教授 P. 大衛·波利說。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您將幫助確保未來能夠繼續刊登關於塑造我們當今世界的發現和思想的有影響力的報道。
他補充說，氣候變化的速度大大快於過去 500 萬到 1000 萬年間觀察到的氣候變化。“這或多或少是一個‘遷徙或死亡’的境地。”
波利和他的合著者 A. 米歇爾·勞因，一位在印第安納大學研究生物學和地質科學的博士生，研究了北美洲 11 種響尾蛇，追蹤它們的棲息地以及彼此之間的差異程度，並將它們的遷徙與過去數百萬年的氣候相協調。研究人員在《PLoS ONE》期刊上發表了他們的發現。
對於波利和勞因來說，響尾蛇是追蹤物種如何應對氣候變化的良好模型生物。“我們已經收集了相當多的[關於響尾蛇的]資料。[響尾]蛇是變溫動物，所以它們與氣候的關係比哺乳動物等更直接，因此我們以更直接的方式瞭解[氣候影響]，”波利說。
變溫動物是像爬行動物這樣的冷血動物，它們無法調節體內溫度，必須依靠周圍環境來升溫或降溫。這使得它們更容易受到氣候變化的影響，也更迫切地需要遷移到有利的環境中。
冷血動物的視角此外，本研究中的蛇類，來自Crotalus屬，主要生活在經歷中等氣候變化的地區。“當您靠近熱帶地區時，氣候變化的影響不如靠近兩極時那麼強烈。響尾蛇處於中間位置，”波利解釋道。
研究人員測量了不同響尾蛇群體的親緣關係。“如果您瞭解物種之間關係的某些資訊，以及它們是否擁有共同祖先，您就可以用它來估計它們的進化速度，”波利說。“從地質記錄中，您可以獲得有關氣候變化速度的資料。”
在合併這兩組資料後，波利和勞因繪製了物種分佈範圍在 4000 年增量內的擴張和收縮情況。在確定過去的趨勢之後，科學家們推斷了未來。“我們發現，平均而言，這些響尾蛇在過去 32 萬年中以特定的速度轉移了它們的適宜棲息地，這個速度比它們在未來 90 到 100 年內必須遷移以適應的速度慢兩到三個數量級，”勞因說。
根據這些預測，響尾蛇的分佈範圍每年將移動 430 米到 2.4 公里。“所以基本上，它們的適宜棲息地受氣候變化的影響遠大於受進化變化的影響，”她說。
杜克大學尼古拉斯環境學院的博士生日爾曼·福雷羅-麥地那表示，對於鳥類，特別是那些居住在熱帶環境中的鳥類來說，這個過程有點不同。他解釋說，由於鳥類可以調節體溫，它們的分佈主要取決於它們在哪裡能找到充足的食物和住所。
因此，它們的分佈範圍轉移很大程度上是氣候變化的次要結果，但與響尾蛇一樣，它們可能也無法移動得足夠快。
熱帶鳥類也是研究氣候變化對生態系統影響的一個有趣的案例。根據福雷羅-麥地那的說法，超過一半的鳥類生活在海拔 1000 米以上，其中超過 80% 生活在熱帶地區。
“當熱帶地區氣溫升高時，無論您向北還是向南移動，氣溫都不會發生變化，”他描述了熱帶地區通常如何均勻變暖。“追蹤氣溫變化的唯一方法是向上移動。” 因此，鳥類的溫度反應通常涉及向上或向下海拔移動，而不是在陸地上伸展或縮小它們的分佈範圍。
福雷羅-麥地那和他的同事上週也在《PLoS ONE》上發表了他們的發現。生物學家們檢查了秘魯塞羅斯德爾西拉山脈的鳥類種群，將他們在 1970 年代的發現與他們在 2010 年的發現進行了比較。
鳥類發現山頂很擁擠
研究人員使用加權平均計算，能夠確定特定鳥類種群的某種“重心”，例如深藍色花蜜鳥的重心。加權平均本質上是給定物種的“平均”分佈範圍。
該團隊發現，他們研究的 55 個物種中的大多數在過去 40 年的變暖過程中，平均向上移動了 49 米進入山區。然而，科學家們發現，預計的分佈範圍轉移與鳥類物種的實際移動量之間存在顯著差異。“它們的移動量沒有達到您預期與氣溫升高相符的程度。實際的反應大約只有預期移動量的 33%，”福雷羅-麥地那說。
“這不僅僅是溫度本身，而是[鳥類]可能正在追蹤隨著它們向上移動的資源。這將解釋反應的滯後性。” 換句話說，鳥類在移動巢穴方面行動遲緩，因為它們可以抵抗溫度變化，但它們正在遷徙到更高的海拔以尋找食物或躲避受氣候變化驅動的生態競爭者。
對於鳥類和許多其他生物來說，不幸的是，山頂很擁擠：福雷羅-麥地那說，隨著物種之間競爭加劇，以及適宜生存的環境變得越來越狹窄並最終消失，向上轉移棲息地可能會增加滅絕風險。
這些遷徙將因農業、工業和城市化而變得複雜。“人類住區和農業已經分割了地貌，因此對於某些物種來說，像過去那樣遷徙並不容易。如果它們要做到這一點，它們需要幫助，”波利說。
然而，勞因說，情況並非毫無希望。“當然，氣候變暖是一個問題。但是，一旦我們走上預計的道路，我們就可以採取某些措施來幫助物種到達可能更適合它們的某些棲息地，”她說。
根據勞因的說法，自然資源保護主義者可以使用受管理的遷移來直接將蛇類移動到新的區域，並建立走廊，使生物體能夠安全地遷移到更舒適的家園。福雷羅-麥地那還建議，自然資源保護主義者應減少遷徙物種的其他壓力，如汙染、狩獵和棲息地喪失。
波利和勞因說，儘管他們目前的發現與某些其他生物有關，但科學家們的下一步是調查氣候引起的哺乳動物和其他物種的分佈範圍變化。福雷羅-麥地那也希望量化安第斯山脈北部鳥類物種的滅絕風險。
研究人員希望利用各種模型動物來預測野生動物將如何應對氣候變化，並制定策略以減少任何危害。
經環境與能源出版有限責任公司許可，從《氣候導報》轉載。www.eenews.net, 202-628-6500