气候变化:哪些地球上的物种能逃过劫难

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我询问谢菲尔德大学的植物分子生物学家朱丽·格雷,如果人类不对气候变化危机采取彻底行动,她认为地球上哪些物种将有可能逃脱气候灾难而存活下来。她大笑着回答我,“我认为不会有人类在内。我们人类会一早灭亡。”即使人类有巧夺天工的非凡创造力和适应力,但可能也无法成为幸存者。

部分原因是人类繁殖后代的速度实在太慢,通常人一生只能养育繁殖一两个后代,类似一些特别受人类青睐的动物,比如熊猫。具备快速生殖大量后代能力的生物逃过灭绝的几率较高。

这看来只是一个臆想实验。但有关地球各物种逃过气候变化而生存下来几率大小的讨论,却是令人不安的。最近一份引起各方重视的的生物多样性报告声称,目前地球上每四个物种中就有一个面临灭绝之灾。地球生物今天如此之脆弱,很大程度与当今的气候变化有关。气候巨变造成气温升高、海平面上升,而且出现更多极端反常的天气。

必须发出一些警告。虽然无人否认气候变化会带来严重后果,但也无人能精确认识气候变化将如何影响物种的脆弱性,尤其是在遥远的未来。预测哪些物种难以经受气候变化冲击的方法在不断进展,不过预测获得的数据却很有限,而且有矛盾之处。加上政策、土地使用变更和生态影响之间复杂的交互作用,意味着预测并非很准确,并非不需修改。就像人类通常的行为一样,人类对易受气候变化冲击物种的评估也存在偏见和盲点。此外,还有一些引起不少气候变化的间接因素,也对物种数量产生影响,例如生物食物链方面的影响,这比气候的直接影响更难以建立预测模式。

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Image caption 澳大利亚一些袋鼬属动物已经因为入侵物种在当地灭绝,随着气候的变化,这一灭绝趋势将会加剧。

另一个不确定性因素与物种的生命适应能力有关。以爬行动物和两栖动物所属的变温动物或冷血动物为例,这些变温动物在演化历史上不如恒温动物那样能很快适应气候的变化。原因之一是,变温动物无法调整自己的体温。不过也有例外,比如美洲牛蛙,可能更适应气候变暖的栖息地。

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Image caption 美国牛蛙或许是屈指可数的其中一种能适应全球气候暖化的物种。

当然,地球物种的命运也有另一种选择,但这要取决于人类。如果我们人类万众一心,采取措施,改变生活方式,减少温室气体的排放,就可以阻止气候危机像滚雪球一样地急速下滑加剧。但我们在预测不同物种受气候暖化冲击的回应和结局时,是假设这没有发生。

强不可阻的趋势

即或有上述的不确定性因素,我们也可以对大致的模式做出一些有根据的猜测。

耐高温耐干旱的植物,比如生长在沙漠而不是雨林中的植物,存活的可能性就会比较高。存活率较高的还有种子可以远距离传播的植物,比如靠风或洋流传播种子,如椰子,而靠蚂蚁传播种子的相思树就不会那么幸运。此外,能够调整开花周期的植物也能更好地应对气温的升高。印第安纳大学布鲁明顿分校的生物学家Jen Lau认为,这可能会让非原生地的植物具有适应气候变化的优势。

我们也可以在地质史中找寻向导。生物化石藏有物种如何应对地球以前气候变化的踪迹。化石中也能找到生存历时久远的遗传线索,比如改变自身去适应盐度更高的环境而生存了数百万年的耐寒绿色微藻。这是美国新泽西罗格斯大学的科学家法蒂玛‧佛隆格(Fatima Foflonker)和她的同事刚在2018年9月的新发现。

然则,重要的是,当前人类造成的气候危机独有的毁灭性,意味着我们不能完全依照远古地质时代物种的气候适应变化为基准。

国际自然保护联盟(IUCN)物种存续委员会气候变化专家小组的外联官员吉米‧卡尔(Jamie Carr)指出:"我们在未来看到的气候变化将在很多方面都有别于过去的气候变化。"

化石确切记录了蟑螂生命适应力之坚韧顽强。加州大学默塞德分校的土壤生物地球化学家艾斯莫雷提‧贝赫(Asmeret Asefaw Berhe)说,这种很不受人喜爱的小动物"经历了地球史上每一次物种灭绝事件都存活了下来"。例如,蟑螂在数千万年前开始向土壤深处挖洞来适应日益干旱的澳大利亚大地。

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Image caption 迄今为止,蟑螂经历了地球史上每一次物种大灭绝事件中都能幸存活下来。

国际林业研究中心(CIFOR)主任罗伯特‧纳西(Robert Nasi)说,蟑螂显示了物种适应变化的两个特性,一是"善于找到缓冲环境,如地下,而自我隐藏和保护的能力",二是其漫长的进化史,因为一般来说,"古老物种似乎比年轻物种更有适者生存的能力"。纳西说,这类特性使得这类物种能够熬过引发气候巨变的大型灾难性事件而继续生存下来。

此外蟑螂也不挑食。什么东西都可以用来饱腹。这意味,对食物不太挑剔的物种,如老鼠、机会主义的鸟类和适应人类城市生活的浣熊,气候变化对它们的食物源威胁不大。

相比之下,挑食的动物就难以适应气候的变化。比如澳大利亚的树熊,或曰无尾熊,仅以桉树叶为食。但由于大气中二氧化碳含量的增加,桉树叶所含的营养也越来越少。结果,气候变化增加了树熊挨饿的风险。

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Image caption 气候变化增加了澳大利亚树熊遭受饥饿的风险。

澳洲树熊除了食物的单一化,其遗传多样性也很低,这也是致病微生物衣原体为何能蹂躏野生树熊的原因之一。这些都是令人担忧的可导致物种灭绝的特性。卡尔说:“在很多个案中,我们特别关注的物种是那些我们预料会首先消失的物种。”这些脆弱物种包括生活在微小生态中的物种,如高海拔山地森林,或栖息在狭小区域的生物,如一些热带鸟类或仅出现在某些小岛的植物。依赖原始环境的物种也很易受到气候变化而绝种。

这可用来与在生态受破坏的栖息地,如草原和新生林等地,能成功生长繁育的“早期演替”物种做比较。明尼苏达大学 (University of Minnesota) 的环境研究所所长杰茜卡•赫尔曼 (Jessica Hellmann )说,这些早期演替物种"在气候变化中可能适应较好,因为这类物种就是在环境变化和过度的状态下茁壮生长。比如在美国,经常在城市郊外出没的鹿,在森林被砍伐或经常受到破坏的地方鹿也能繁衍后代。"

卡尔称之为"移动的多能者"之物种,能够迁徙和适应于不同的生态环境,因此遭遇气候变化时其存续的时期也会较长。虽然这类物种的适应性通常是正面的,但也可能让一个生态系统的其他部分付出代价。像美洲巨蟾蜍这种有毒的物种入侵澳大利亚,导致了澳大利亚一些原生物种的灭绝,比如一种食肉有袋动物袋鼬和一种大型蜥蜴。赫尔曼说,入侵植物的本事是多样性,这"不由得让人担心,气候暖化不仅会让一些脆弱的物种消失,还会让这个世界只有杂草才能繁茂生长"。在路边小道上常见的杂草,野火烧不尽,春分吹又生,生命力远远超过其他植物。

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Image caption 在生态变化和过渡的状态下仍然繁衍兴旺的鹿,是自然界适者生存的强兽。

当然,许多生物体本质就不具迁徙性或迁徙性甚低。地球上大多数植物虽然已能适应过去比较缓慢的气候变化,但将无法跟上气候的急剧暖化步伐而做出快速的回应。

缓冲区

利好的消息是,一些特殊物种可能拥有称之为气候变化避难所的缓冲区,即相对而言不受气候变化影响的地区,比如深海海谷。尽管深海区域的海水升温,氧气浓度下降,但旧金山州立大学的海洋环境生理学家乔纳森‧斯蒂尔曼 (Jonathon Stillman)认为,深海热泉生态系统在基本上是一片黑暗无光的世界中可能是一个亮点。

他说,这个深海中的生态系统“与地球表面几乎没有关联,我怀疑气候变化会对它们有任何影响。人类是到了1977年,才知道海洋深处有这样的生态系统存在。深海热泉生态系的能量来自地球的核心,而不是太阳,因此其本来就极端的生命栖息地不太可能被海洋表面的生态变化所影响。”

挪威生命科学大学热带森林生态学家道格拉斯•希尔 (Douglas Sheil) 也提到类似的独立于地表生态系统而免受气候变化所影响的物种。他说,“在未来的某个时候,非洲唯一能幸存的脊椎动物有可能是生活在地底深处的盲穴鱼”。与深海热泉系统一样,生活在地底洞穴的“许多物种仍未被人发现,自然也不为人所知。欧洲的第一条洞穴鱼直到2015年才在德国被发现。”

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Image caption 生活在极端生态中的耐热性有机体和微生物受气候变化的影响可能较小。

生活在火山热泉等极端环境中的嗜热生物,或曰耐热有机体,也可能较少受到地表温度变化的影响。正如我访问过的许多科学家所言,最能适应恶劣环境而生存的生物是微生物。电脑模拟说明,只有微生物才能承受不断增加的太阳热力而生存下来。土壤生物地球化学家比尔赫(Berhe)提到一种主要的微生物类型古生菌,说"这类微生物已经学会如何在最极端的环境中生存"。

虽然细小,但也并非微细如微生物,也一样大难临头不会死的是一种俗称为水熊虫的缓步动物。环境生理学家斯蒂尔曼(Stillman)兴奋说道,这种小动物"能在外太空的真空状态,以及极度脱水和高温下存活。如果你是《星际迷航》(Star Trek)的粉丝,你应该会在片子的科幻场景中见识到这一物种,但它们不是科幻,是生活在地球上大多数栖息地的真实生物。"

未来的地球不仅会有更多的极端自然环境,而且会有更多的城市和人为改造的空间。因此,菲律宾国家自然历史博物馆的爬虫学展厅的总管阿尔文·迪莫斯 (Arvin C Diesmos)说,“能抗极端环境的物种很可能是这样的物种,能安居于人类改造过的栖息地,比如城市公园和花园、农业地区、农场、人工林等等。”

国际林业研究中心的纳西作了这样的总结,“如果脊椎动物适应力强,能够杂食,或能在极端条件下生存,其中的赢家将是非常小的动物,希望是恒温动物。”

用国际自然保护联盟的卡尔的话来说,“这样的地球听起来不像是一个美丽多彩的世界。”

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Image caption 因气候暖化,像紫灯花这样的濒危植物可能会更加不堪一击。

当然,人类已经或多或少知道需要有什么样的行动来减缓未来自然世界的黯淡前景。这些行动包括减少温室气体排放,保护生物多样性,恢复各栖息地之间的连通性,停止无止境地建造水坝、道路和围墙,减少污染和土地开采等会伤及其他领域的生态破坏。只要人类能尽到环境保育的责任,即使是濒临灭绝的物种,比如大鼻羚羊,也能从灭绝的边缘被挽救回来。为了向世人宣示生态可持续保护的力量,科学家们正在制定一份正在起死回生恢复全面健康的物种绿色名单,以补充国际自然保护联盟的濒危物种红色名单。

阻难行动的政治障碍望之令人生畏。但是,在地球将会被拱手让给微生物之际,看来只要我们能排除掉这些障碍,就能力挽狂澜,救回我们的地球。

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