氣候變化:哪些地球上的物種能逃過劫難

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我詢問謝菲爾德大學的植物分子生物學家朱麗·格雷,如果人類不對氣候變化危機採取徹底行動,她認為地球上哪些物種將有可能逃脫氣候災難而存活下來。她大笑著回答我,「我認為不會有人類在內。我們人類會一早滅亡。」即使人類有巧奪天工的非凡創造力和適應力,但可能也無法成為倖存者。

部分原因是人類繁殖後代的速度實在太慢,通常人一生只能養育繁殖一兩個後代,類似一些特別受人類青睞的動物,比如熊貓。具備快速生殖大量後代能力的生物逃過滅絶的機率較高。

這看來只是一個臆想實驗。但有關地球各物種逃過氣候變化而生存下來機率大小的討論,卻是令人不安的。最近一份引起各方重視的的生物多樣性報告聲稱,目前地球上每四個物種中就有一個面臨滅絶之災。地球生物今天如此之脆弱,很大程度與當今的氣候變化有關。氣候巨變造成氣溫升高、海平面上升,而且出現更多極端反常的天氣。

必須發出一些警告。雖然無人否認氣候變化會帶來嚴重後果,但也無人能精確認識氣候變化將如何影響物種的脆弱性,尤其是在遙遠的未來。預測哪些物種難以經受氣候變化衝擊的方法在不斷進展,不過預測獲得的數據卻很有限,而且有矛盾之處。加上政策、土地使用變更和生態影響之間複雜的交互作用,意味著預測並非很凖確,並非不需修改。就像人類通常的行為一樣,人類對易受氣候變化衝擊物種的評估也存在偏見和盲點。此外,還有一些引起不少氣候變化的間接因素,也對物種數量產生影響,例如生物食物鏈方面的影響,這比氣候的直接影響更難以建立預測模式。

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Image caption 澳大利亞一些袋鼬屬動物已經因為入侵物種在當地滅絶,隨著氣候的變化,這一滅絶趨勢將會加劇。

另一個不確定性因素與物種的生命適應能力有關。以爬行動物和兩棲動物所屬的變溫動物或冷血動物為例,這些變溫動物在演化歷史上不如恆溫動物那樣能很快適應氣候的變化。原因之一是,變溫動物無法調整自己的體溫。不過也有例外,比如美洲牛蛙,可能更適應氣候變暖的棲息地。

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Image caption 美國牛蛙或許是屈指可數的其中一種能適應全球氣候暖化的物種。

當然,地球物種的命運也有另一種選擇,但這要取決於人類。如果我們人類萬眾一心,採取措施,改變生活方式,減少溫室氣體的排放,就可以阻止氣候危機像滾雪球一樣地急速下滑加劇。但我們在預測不同物種受氣候暖化衝擊的回應和結局時,是假設這沒有發生。

強不可阻的趨勢

即或有上述的不確定性因素,我們也可以對大致的模式做出一些有根據的猜測。

耐高溫耐乾旱的植物,比如生長在沙漠而不是雨林中的植物,存活的可能性就會比較高。存活率較高的還有種子可以遠距離傳播的植物,比如靠風或洋流傳播種子,如椰子,而靠螞蟻傳播種子的相思樹就不會那麼幸運。此外,能夠調整開花週期的植物也能更好地應對氣溫的升高。印第安納大學布魯明頓分校的生物學家Jen Lau認為,這可能會讓非原生地的植物具有適應氣候變化的優勢。

我們也可以在地質史中找尋嚮導。生物化石藏有物種如何應對地球以前氣候變化的蹤跡。化石中也能找到生存歷時久遠的遺傳線索,比如改變自身去適應鹽度更高的環境而生存了數百萬年的耐寒綠色微藻。這是美國新澤西羅格斯大學的科學家法蒂瑪‧佛隆格(Fatima Foflonker)和她的同事剛在2018年9月的新發現。

然則,重要的是,當前人類造成的氣候危機獨有的毀滅性,意味著我們不能完全依照遠古地質時代物種的氣候適應變化為基凖。

國際自然保護聯盟(IUCN)物種存續委員會氣候變化專家小組的外聯官員吉米‧卡爾(Jamie Carr)指出:"我們在未來看到的氣候變化將在很多方面都有別於過去的氣候變化。"

化石確切記錄了蟑螂生命適應力之堅韌頑強。加州大學默塞德分校的土壤生物地球化學家艾斯莫雷提‧貝赫(Asmeret Asefaw Berhe)說,這種很不受人喜愛的小動物"經歷了地球史上每一次物種滅絶事件都存活了下來"。例如,蟑螂在數千萬年前開始向土壤深處挖洞來適應日益乾旱的澳大利亞大地。

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Image caption 迄今為止,蟑螂經歷了地球史上每一次物種大滅絶事件中都能倖存活下來。

國際林業研究中心(CIFOR)主任羅伯特‧納西(Robert Nasi)說,蟑螂顯示了物種適應變化的兩個特性,一是"善於找到緩衝環境,如地下,而自我隱藏和保護的能力",二是其漫長的進化史,因為一般來說,"古老物種似乎比年輕物種更有適者生存的能力"。納西說,這類特性使得這類物種能夠熬過引發氣候巨變的大型災難性事件而繼續生存下來。

此外蟑螂也不挑食。什麼東西都可以用來飽腹。這意味,對食物不太挑剔的物種,如老鼠、機會主義的鳥類和適應人類城市生活的浣熊,氣候變化對它們的食物源威脅不大。

相比之下,挑食的動物就難以適應氣候的變化。比如澳大利亞的樹熊,或曰無尾熊,僅以桉樹葉為食。但由於大氣中二氧化碳含量的增加,桉樹葉所含的營養也越來越少。結果,氣候變化增加了樹熊挨餓的風險。

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Image caption 氣候變化增加了澳大利亞樹熊遭受饑餓的風險。

澳洲樹熊除了食物的單一化,其遺傳多樣性也很低,這也是致病微生物衣原體為何能蹂躪野生樹熊的原因之一。這些都是令人擔憂的可導致物種滅絶的特性。卡爾說:「在很多個案中,我們特別關注的物種是那些我們預料會首先消失的物種。」這些脆弱物種包括生活在微小生態中的物種,如高海拔山地森林,或棲息在狹小區域的生物,如一些熱帶鳥類或僅出現在某些小島的植物。依賴原始環境的物種也很易受到氣候變化而絶種。

這可用來與在生態受破壞的棲息地,如草原和新生林等地,能成功生長繁育的「早期演替」物種做比較。明尼蘇達大學 (University of Minnesota) 的環境研究所所長傑茜卡•赫爾曼 (Jessica Hellmann )說,這些早期演替物種"在氣候變化中可能適應較好,因為這類物種就是在環境變化和過度的狀態下茁壯生長。比如在美國,經常在城市郊外出沒的鹿,在森林被砍伐或經常受到破壞的地方鹿也能繁衍後代。"

卡爾稱之為"移動的多能者"之物種,能夠遷徙和適應於不同的生態環境,因此遭遇氣候變化時其存續的時期也會較長。雖然這類物種的適應性通常是正面的,但也可能讓一個生態系統的其他部分付出代價。像美洲巨蟾蜍這種有毒的物種入侵澳大利亞,導致了澳大利亞一些原生物種的滅絶,比如一種食肉有袋動物袋鼬和一種大型蜥蜴。赫爾曼說,入侵植物的本事是多樣性,這"不由得讓人擔心,氣候暖化不僅會讓一些脆弱的物種消失,還會讓這個世界只有雜草才能繁茂生長"。在路邊小道上常見的雜草,野火燒不盡,春分吹又生,生命力遠遠超過其他植物。

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Image caption 在生態變化和過渡的狀態下仍然繁衍興旺的鹿,是自然界適者生存的強獸。

當然,許多生物體本質就不具遷徙性或遷徙性甚低。地球上大多數植物雖然已能適應過去比較緩慢的氣候變化,但將無法跟上氣候的急劇暖化步伐而做出快速的回應。

緩衝區

利好的消息是,一些特殊物種可能擁有稱之為氣候變化避難所的緩衝區,即相對而言不受氣候變化影響的地區,比如深海海谷。儘管深海區域的海水升溫,氧氣濃度下降,但舊金山州立大學的海洋環境生理學家喬納森‧斯蒂爾曼 (Jonathon Stillman)認為,深海熱泉生態系統在基本上是一片黑暗無光的世界中可能是一個亮點。

他說,這個深海中的生態系統「與地球表面幾乎沒有關聯,我懷疑氣候變化會對它們有任何影響。人類是到了1977年,才知道海洋深處有這樣的生態系統存在。深海熱泉生態系的能量來自地球的核心,而不是太陽,因此其本來就極端的生命棲息地不太可能被海洋表面的生態變化所影響。」

挪威生命科學大學熱帶森林生態學家道格拉斯•希爾 (Douglas Sheil) 也提到類似的獨立於地表生態系統而免受氣候變化所影響的物種。他說,「在未來的某個時候,非洲唯一能倖存的脊椎動物有可能是生活在地底深處的盲穴魚」。與深海熱泉系統一樣,生活在地底洞穴的「許多物種仍未被人發現,自然也不為人所知。歐洲的第一條洞穴魚直到2015年才在德國被發現。」

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Image caption 生活在極端生態中的耐熱性有機體和微生物受氣候變化的影響可能較小。

生活在火山熱泉等極端環境中的嗜熱生物,或曰耐熱有機體,也可能較少受到地表溫度變化的影響。正如我訪問過的許多科學家所言,最能適應惡劣環境而生存的生物是微生物。電腦模擬說明,只有微生物才能承受不斷增加的太陽熱力而生存下來。土壤生物地球化學家比爾赫(Berhe)提到一種主要的微生物類型古生菌,說"這類微生物已經學會如何在最極端的環境中生存"。

雖然細小,但也並非微細如微生物,也一樣大難臨頭不會死的是一種俗稱為水熊蟲的緩步動物。環境生理學家斯蒂爾曼(Stillman)興奮說道,這種小動物"能在外太空的真空狀態,以及極度脫水和高溫下存活。如果你是《星際迷航》(Star Trek)的粉絲,你應該會在片子的科幻場景中見識到這一物種,但它們不是科幻,是生活在地球上大多數棲息地的真實生物。"

未來的地球不僅會有更多的極端自然環境,而且會有更多的城市和人為改造的空間。因此,菲律賓國家自然歷史博物館的爬蟲學展廳的總管阿爾文·迪莫斯 (Arvin C Diesmos)說,「能抗極端環境的物種很可能是這樣的物種,能安居於人類改造過的棲息地,比如城市公園和花園、農業地區、農場、人工林等等。」

國際林業研究中心的納西作了這樣的總結,「如果脊椎動物適應力強,能夠雜食,或能在極端條件下生存,其中的贏家將是非常小的動物,希望是恆溫動物。」

用國際自然保護聯盟的卡爾的話來說,「這樣的地球聽起來不像是一個美麗多彩的世界。」

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Image caption 因氣候暖化,像紫燈花這樣的瀕危植物可能會更加不堪一擊。

當然,人類已經或多或少知道需要有什麼樣的行動來減緩未來自然世界的黯淡前景。這些行動包括減少溫室氣體排放,保護生物多樣性,恢復各棲息地之間的連通性,停止無止境地建造水壩、道路和圍牆,減少污染和土地開採等會傷及其他領域的生態破壞。只要人類能盡到環境保育的責任,即使是瀕臨滅絶的物種,比如大鼻羚羊,也能從滅絶的邊緣被挽救回來。為了向世人宣示生態可持續保護的力量,科學家們正在制定一份正在起死回生恢復全面健康的物種綠色名單,以補充國際自然保護聯盟的瀕危物種紅色名單。

阻難行動的政治障礙望之令人生畏。但是,在地球將會被拱手讓給微生物之際,看來只要我們能排除掉這些障礙,就能力挽狂瀾,救回我們的地球。

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