人類(lèi)使用化石燃料（石油、煤炭等）或砍伐森林并焚燒時(shí)，會(huì )產(chǎn)生大量溫室氣體，導致地球溫度上升。全球氣候變暖使全球降水量重新分配，冰川和凍土消融，海平面上升……這將危害生態(tài)系統的平衡，也會(huì )威脅人類(lèi)生存。

　　19世紀初，生物學(xué)家開(kāi)始研究生態(tài)環(huán)境以及生物的進(jìn)化隨著(zhù)氣溫變化會(huì )受到何種影響。最近，相關(guān)研究人員發(fā)現，炎熱的氣候或將影響動(dòng)物的身體特征甚至體表顏色。

　　動(dòng)物體表顏色變化的爭論

　　有些研究人員認為，炎熱的氣候下，動(dòng)物的附屬物（比如耳朵或者喙）將會(huì )變得更大，以幫助自身散熱。也有研究人員認為，動(dòng)物的體型大小會(huì )受到氣溫的影響，在同一物種中，體型最大的動(dòng)物通常居住在離兩極更近的地方，比如北極熊的體型就比生活在中緯度地區的棕熊要大得多，這是因為更大的體型有助于保持熱量。

　　以德國生物學(xué)家康斯坦丁·格洛格（Constantin Gloger）命名的格洛格氏定律，是專(zhuān)就鳥(niǎo)類(lèi)及哺乳類(lèi)動(dòng)物總結的現象。該定律認為，相同的或親緣關(guān)系相近的種類(lèi)，在干燥寒冷氣候下生活的，比在濕潤溫暖氣候下生活的黑色素更少，呈現更鮮明的色彩。也就是說(shuō)，溫暖地區的動(dòng)物通常外表更暗。

　　研究人員認為，哺乳動(dòng)物深色的皮膚和毛發(fā)能更好地抵御紫外線(xiàn)的傷害，鳥(niǎo)類(lèi)深色羽毛中的特異性黑色素似乎可以抵抗細菌侵襲，使這些動(dòng)物更好地適應靠近赤道地區炎熱的氣候，以及熱帶雨林潮濕的環(huán)境。

　　2020年7月，中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）生物地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗室的田力和布里斯托大學(xué)的邁克爾·本頓（Michael J。 Benton）在《當代生物學(xué)》（Current Biology）發(fā)表研究論文，系統介紹和總結了7個(gè)以發(fā)現者命名的生物法則（從達爾文時(shí)代到上世紀晚期），這些法則歸納了生物生態(tài)/分布與地理氣候分區的重要關(guān)聯(lián)。

　　七位著(zhù)名生物/生態(tài)學(xué)家和以他們姓氏命名的生態(tài)地理法則（圖源：Current Biology）

　　研究人員依據這些經(jīng)典法則，闡釋了如何根據生態(tài)地理法則，從附屬物大小、生理學(xué)、生活史特征、分布和顏色等方面預測動(dòng)物將怎樣適應未來(lái)的氣候變化。論文中共有7條預測，在動(dòng)物體表顏色變化方面，研究人員認為，昆蟲(chóng)、鳥(niǎo)類(lèi)和哺乳動(dòng)物的體色會(huì )加深。

　　田力和本頓的論文引起了研究人員的廣泛討論，2020年12月，澳大利亞的鳥(niǎo)類(lèi)學(xué)家卡斯帕·德?tīng)柸R（Kaspar Delhey）在《當代生物學(xué)》發(fā)表論文，作為對田力等人此前研究的回應。

　　德?tīng)柸R及研究團隊認為，物種如何適應未來(lái)的氣候變化，是現代生物學(xué)的關(guān)鍵問(wèn)題。預測這種變化的方法之一，就是從我們對當前空間格局下表型變異情況的了解中進(jìn)行合理推測。表型變異指的是，基因型相同的個(gè)體因外部環(huán)境條件狀況的差異形成不同的表型。

　　氣候變暖能讓動(dòng)物“變色”？

　　與田力等研究人員的觀(guān)點(diǎn)不同，德?tīng)柸R認為，如果氣候變暖，顏色更淺的動(dòng)物適應性會(huì )更好。雖然潮濕環(huán)境（如熱帶雨林）中植被及陰影更多，使深色動(dòng)物更容易偽裝，但目前只有有限的證據支持“溫度升高時(shí)，自然選擇傾向于較深的顏色”。

　　最近的比較研究表明，當濕度和溫度分開(kāi)時(shí)，溫度效應通常有相反的跡象，即較冷地區的動(dòng)物體表顏色更深。這與另一種生態(tài)地理模式的預測一致，即熱黑色素假說(shuō)（the thermal melanism hypothesis，簡(jiǎn)稱(chēng)TMH），該假說(shuō)認為，深色（膚色反射率較低）個(gè)體在涼爽的氣候中具有優(yōu)勢，比淺色（膚色反射率較高）個(gè)體升溫更快，容易達到更高的平衡溫度。

　　當然，這個(gè)假說(shuō)最初是針對節肢動(dòng)物或爬行動(dòng)物等冷血動(dòng)物提出的，較冷的環(huán)境中，深色動(dòng)物因為較深的顏色更容易吸收太陽(yáng)輻射，有助于體溫調節。顏色在體溫調節中的關(guān)鍵作用，意味著(zhù)如果氣候變暖持續下去，這種特性很可能成為未來(lái)自然選擇的變化趨勢。

　　首先，生活在氣候變得炎熱干燥地區的動(dòng)物，其顏色應該會(huì )變得更淺，這是由于較高的溫度和較低的降水都應選擇較淺的顏色（如圖中A所示）。

　　其次，生活在變暖和潮濕地區的動(dòng)物，由于相反的選擇壓力（即高溫環(huán)境下，淺色個(gè)體的適應性更好；潮濕環(huán)境下，深色個(gè)體適應性更好），其顏色變化可能不太明顯。溫度或降水的影響占主導地位，可能取決于溫度調節與偽裝的相對重要性，而這一問(wèn)題與生物分類(lèi)有關(guān)。

　　如圖中B所示，那些預計會(huì )變得更加溫暖濕潤的地方（如北方針葉林地區），動(dòng)物體表顏色的變化更難預測。對冷血生物（如昆蟲(chóng)）來(lái)說(shuō)，體溫調節的選擇可能會(huì )起到更重要的作用，它們的體表顏色會(huì )向淺色轉變；對內溫動(dòng)物（如鳥(niǎo)類(lèi)）來(lái)說(shuō)，體溫調節與偽裝相比，可能就沒(méi)那么重要了，它們的體表顏色很可能向深色轉變。

　　德?tīng)柸R及研究團隊認為，當氣溫升高時(shí)，動(dòng)物的體表顏色應該會(huì )向淺色轉變，但這只是一般模式，這種變化可能會(huì )因其他氣候變量而改變。此外，特定環(huán)境條件可能導致特定區域的獨特變化。例如，當氣候變暖導致積雪減少時(shí)，動(dòng)物不再需要應對積雪環(huán)境的淺色偽裝，很可能導致體表顏色變深。

　　對自然界的動(dòng)物來(lái)說(shuō)，氣候變暖是實(shí)實(shí)在在的生存考驗，被迫改變體表顏色和身體形態(tài)才能存活。小小的改變對動(dòng)物來(lái)說(shuō)都“事關(guān)生死”，我們應該義不容辭地保護環(huán)境，不僅為了人類(lèi)自身，還有與我們一起享用這個(gè)世界的萬(wàn)千動(dòng)物。

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