作者:王方 来源:中国科学报 发布时间:2021/1/4 11:06:39
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气候变暖 动物变“色”

 

 芬兰的猫头鹰越来越呈黄褐色,而不是浅灰色,这可能是气候变暖的结果。图片来源:LIBORSEJNA

19世纪的一项定律引发了21世纪一场关于气候变暖如何重塑动物的争论。

从19世纪初开始,生物学家定义了描述温度影响生态和进化的多种“规则”。其中一条是,在炎热气候下,动物有更大的附属器官(耳朵、喙)以帮助散热。另外有研究者认为,在任何动物群体中,体型最大的通常居住在靠近极地的地方,比如北极熊高于中纬度棕熊,因为体型较大有助于保持热量。

葛洛格定律以德国生物学家Constantin Gloger的名字命名,即生活在温暖地区的动物外表颜色较深,而生活在寒冷地区的动物外表颜色较浅。在哺乳动物中,深色皮肤和毛发被认为可以抵御有害紫外线,而紫外线在阳光照射的赤道地区更丰富。在鸟类中,深色羽毛中特有的黑色素似乎能抵御细菌侵扰。

2020年7月,中国地质大学(武汉)的田力和英国布里斯托大学的Michael Benton又重新对这些基本被人遗忘的规则产生了兴趣,并以此预测气候变化可能如何塑造动物身体。此外,他们根据葛洛格定律提出,随着地球变暖,大多数动物会变得更暗。

但《当代生物学》发表的一系列论文,包括2020年12月的两篇,显示其他生物学家认为这个问题远未解决。“我有点吃惊。”在澳大利亚远程为德国马克斯·普朗克鸟类研究所工作的鸟类学家Kaspar Delhey说,“我想还有更多工作要做。”

过去几年,Delhey领导了一项推翻并用更准确理论替代葛洛格定律的“运动”。他说,“长久以来,葛洛格的著作就被混乱和疑云所包围,部分原因是1833年他在书中列出的数据‘非常密集且写得糟糕’。”

2020年12月初,Delhey及3位同事在《当代生物学》发表了对田力和Benton的回应。他们的主要观点是葛洛格定律把温度和湿度混为一谈。潮湿的环境使植物生长茂盛,为动物躲避捕食者提供了荫蔽。因此,动物在潮湿的地方往往以更深颜色伪装自己。Delhey说,许多温暖的地方是潮湿的,但也有既潮湿又凉爽的,比如塔斯马尼亚的森林,那里有最黑的鸟类。

Delhey认为,如果控制湿度,葛洛格定律就会被推翻,因为变暖会导致动物颜色变浅。冷血动物尤其如此。昆虫和爬行动物依赖外部热源——在寒冷的地方,它们的深色外表有助于吸收阳光。在温暖的气候中,这种需求就没那么急迫,它们的颜色最终会变浅。

田力和Benton对学术澄清表示欢迎。作为对Delhey的回应,他们引用了一些案例,证明自己对温暖气候下动物颜色变深的预测是正确的。比如,芬兰的猫头鹰要么是黄褐色的,要么是浅灰色的,后者可以作为雪地伪装。但随着芬兰积雪减少,黄褐色猫头鹰的数量从20世纪60年代初的12%增加到2010年的40%。

但两位古生物学家承认,当温度和湿度都发生变化时,对气候驱动颜色效应的预测变得尤为棘手。气候模型预测亚马孙河流域将变得越来越炎热和干燥,各方一致认为这将使动物颜色变浅。但是北方的西伯利亚森林可能变得更热更湿,在这种情况下,温度和湿度的预测是矛盾的。Benton说,与物理或化学不同,生物定律“不是绝对的,它不像地心引力”。

为了改进预测,Benton建议使用博物馆标本拓宽时间尺度,尽管这些标本颜色会随时间推移而褪色。田力则计划用甲壳虫和软体动物在温室内进行实验,积极尝试诱导颜色的变化。

相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.abg3645

 
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