气候越来越暖,动物越长越小?

2018-08-19 11:06  来源:科技日报

  大蟾蜍、海鬣蜥、蛇、乌龟、蝾螈、林鼠、粪蝇、北极地区的蝴蝶、多种北海鱼和一种绵羊……科学家发现,很多动物的体型都变得越来越小了。这种现象一度让他们感到困惑。到底是什么导致了物种变小呢?

  1995年,新墨西哥大学和美国地质调查局共同发布了一项研究。他们发现,林鼠体型的大小变化在时间上与气候温度的变化趋势一致——气温越高体型越小。

  为什么会存在这种联系?早在19世纪,德国生物学家卡尔·贝格曼就提出,这可能和调节身体热量所需的能耗相关。他发现,生活在更高纬度、更冷环境下的温血动物要比生活在更靠近赤道地区的哺乳动物体型更大,体表面积与体重比则相对更小。贝格曼推测,如果哺乳动物体表面积与体积比变小,就更容易帮它们节约身体的热量。但是这种观点并不能解释在昆虫、鱼类和其它非哺乳动物身上发现的变化。

  对多种动物进行实验后,科学家发现了另一种更完整的解释:体型上的萎缩可能与动物代谢,以及与之相关的食物需求有关。研究人员发现,如果把多种动物的年轻个体放入更温暖的环境中,这些动物先会快速生长,然后提早进入成熟期。最终,个体在成熟后的体型要比在凉爽的环境中成长出的小。

  成熟时间和新陈代谢紧密相关,而新陈代谢会随温度上升而增加。新陈代谢是一种化学反应,澳大利亚詹姆斯·库克大学的海洋生物学家温妮莎·梅斯默说:“在温度较高的环境下,化学反应的速率要大于较低环境温度下的反应。”她和同事们在实验中研究了不同大小的珊瑚礁鱼类的代谢,试图观察这个过程是如何随温度的变化而发生变化的。2017年发表在《全球变化生物学》的结果显示:当水温从28.5℃升高至33℃时,某种鱼类的最大代谢率可以增加44倍。实验还证明,在较高的温度下,小鱼能比大鱼更好地调节新陈代谢,这就为小鱼带来了生存优势。

  新陈代谢更快就意味着生物需要更多的食物,如果动物不能获得新陈代谢所需的营养,就不得不在生长和繁殖之间分配这些稀缺的能量。而选择繁殖的一方往往能胜出,毕竟这意味着物种的延续。因此,动物会在体型很小的情况下成熟,并进行繁殖。另外,随着温度上升,也可能对进食带来负面影响。当温度高于15℃至20℃时,阿尔卑斯山羊会感到非常不适,从而减少觅食时间。鸟类会利用大喘气来散发多余的热量,这会加剧进食的难度。澳大利亚国立大学的生物学家珍妮特·加德纳解释说:“你无法有效觅食,保持凉爽付出的能量还可能多于你通过进食实际获得的能量。此时,体重减轻,身体状况不佳的成年个体又可能会生下更小的后代。”

  不过,对于某些动物体型“缩水”,还存在另一个解释。人类正在捕捉和食用个体偏大的动物。比如,当人类捕走大部分体型较大的鱼,很有可能会减少整个种群的基因库中与大体型相关的基因数量。存活下来并继续繁殖的动物,它们很可能携带着小体型性状的基因。在捕捉较大体型的鱼时,人类给鱼类带来了演化压力,迫使它们变得更小。

  然而英国阿伯丁大学的环境科学家艾伦·R·波德龙指出,这种过度捕捞理论存在漏洞。2014年,他和同事在《全球变化生物学》上发表的论文显示,从1970年开始(到之后的39年里),北海中的多种鱼类,如黑线鳕鱼、鲱鱼和鲽鱼,都变得越来越小。当然,这些物种在不同的时期都遭遇了严重的捕捞压力。然而,体型的变化并没有反映出与这些特定的时期有关联。他说,捕鱼可能会在鱼类体型缩小中起一定的作用,但它不是主要因素。

  撰文:玛尔塔·泽拉斯卡

  翻译:刘彬

作者: 编辑:郭瑾