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全球气候变化正在成为推动当今物种多样性分布的主要驱动力之一，为了适应气候变化，很多物种改变了原有的生物形态与分布，而无法适应气候变化的类群由于栖息地萎缩，生存资源紧张，导致种群局部灭绝甚至灭绝。
气候变化下的众生相
气候变化会直接影响物种的形态。随着气候变暖，一些物种的个体变得越来越小，因为小个体具有大相对体表面积（伯格曼法则认为恒温动物随着体形的增大，相对体表面积，即体表面积与动物体积之比变小，从而导致体表发散比率变小），这样具有更好的散热性，更加适应气候变暖的现状。在阿巴拉契亚山脉，有六种林地蝾螈的体型在过去50年里平均缩小了8%。同样，三种来自美国东北部的迁徙鸟的翅膀长度平均缩短了4%。随着气候变暖，长途迁徙的红腹滨鹬的后代的喙变得更小，这会降低幼鸟的存活率。气候变化不仅影响了动物，植物也是如此：在南澳大利亚，无患子属植物的车桑子叶宽与127年前记录相比已经减小。一般来说，气温升高导致体型变小是可以预期的。然而，来自寒冷、高海拔生境的证据表明，气候变暖导致初级生产力的提高和生长季节的延长，进而影响一些动物体型变大，尤其是哺乳动物，例如美洲貂和黄腹旱獭。气候变化对形态学还产生了其他影响，比如蝴蝶、蜻蜓和鸟类的颜色变化，再如高山花栗鼠的头骨形状发生明显的改变。
气候变化会影响物种的栖息地条件，其分布会随着最佳栖息地条件的变化而转移。在陆地和水生生态系统中，物种每10年极地或者高海扩散19.7千米，其中海洋物种移动距离最大，每10年扩大72千米，而陆地物种每10年扩大6千米。海洋生物类群的分布变化速度比陆地生物快，这是因为海洋环境的连通性比陆地环境的连通性高。在过去的80年里，日本海周围的珊瑚以每年14千米的速度移动。在澳大利亚南东海岸附近的水域，潮间带无脊椎动物物种以平均每10年29千米的速度向两极移动。这个过程中也带来一系列问题。作为应对气候变化的物种重新分配的副产品，原本的“老朋友”之间的默契打破了，物种之间现有的相互作用正在被破坏，新的相互作用正在出现。随着全球气候变暖，赤狐的种群开始向北极地区扩散，北极圈附近成为新的适宜栖息地。然而赤狐的北迁和本地居民——北极狐的适宜栖息地发生了重叠，这就改变了原有物种间的关系。相比于北极狐，赤狐拥有更强的适应能力，“物竞天择，适者生存”，于是它慢慢挤占北极狐的生态位，形成反客为主的局面。在美国加利福尼亚州的内华达山脉，科学家发现在过去100年里，在海拔最低和最高的地方，鸟类群落的更替水平都很高。在希腊，研究人员发现蝴蝶和它们的寄主植物之间的物候失调现象。在昆虫幼虫准备进入滞育阶段之前，寄主植物就已经死亡，而幼虫失去了“培养基”也就难逃死亡的命运。同样，对英国27年来捕食者-猎物数据的分析，灰林鸮和它的主要猎物——黑田鼠之间出现了不一致的改变，于是环环相扣，导致了猫头鹰雏鸟出巢成功率的降低。
生活在欧洲的斑姬鹟也面临着气候变化带来的烦恼。气候变化使得欧洲地区出现早春，早春带来整个地区的气候变化。而斑姬鹟属于迁徙鸟儿，它的迁徙时间是因越冬地的气候而决定的，并没有因为欧洲的早春而提前。这就造成一个尴尬的局面。往年，斑姬鹟到达欧洲后，繁殖期与毛毛虫种群的快速繁殖期相重叠，这样可以给后代提供充足的食物资源。然而现在欧洲早春，毛毛虫提前爆发，等待斑姬鹟进入繁殖期的时候，毛毛虫的盛宴已过。可以说是另类的“我生君未生，君生我已老”了。于是，斑姬鹟种群遭到时空错位的打击。以上总结的证据表明,三个生物领域(陆地、淡水和海洋)正受到气候变化的影响，其影响从基因跨越到生物层次社区。在全球94个生态过程中，82%受到气候变化的影响，这还是在气温仅仅升高1℃的情况下。作为世界屋脊的青藏高原承载着二倍于全球变化的速率，近年来更是出现“高处不胜暖”的局面。草地类群发生改变，必然会给有蹄类的生存带来严峻的考验。
气候变化下，人类岂能独善其身？
气候变化导致物种体型、物候、分布范围的改变，会通过种间关系影响到生态系统的改变，而这些变化终究影响到人类的健康与生活。气候变化对海洋鱼类的影响，间接影响了人类生活，因为它们目前为人类提供了全球约17%的蛋白质。气候变暖造成北极冰雪融化，浮游生物增加，进一步导致大西洋鳕鱼和黄线狭鳕生物量增加，南极的变化尚不明显。在瑞士，那些承载全球气候变化2倍速率的地区，由于高山溪流气温增加，近20年来鳟鱼的捕获量减少了一半。通过对植物遗传学和生理学的影响，气候变化也正在影响着人类的农业系统。暖冬造成的物候变化正影响作物和水果产量。在过去几十年里，由于气温上升和降水变异性增加的综合因素，水稻、玉米和咖啡豆的产量下降了。自20世纪80年代初以来，小麦的全球产量下降了6%。气候变暖减少了温带地区中农业地区的冬季寒冷事件，同时也会导致雌雄花不同步，引发授粉延迟、果实产量和质量降低的现象。在日本等一些国家，由于植物出芽、开花和结果的时间提前而导致了采收期的提前。授粉是影响大量作物产量的关键过程，由许多寿命短、流动性强的昆虫来完成作物的授粉服务。然而在过去的120年里，授粉昆虫种群的下降，许多植物的授粉者网络已经消失，这是栖息地丧失、污染和气候变暖的综合影响结果。气候变化所导致生态系统层面的改变，如森林死亡，这同样对人类有明显的影响。几种来自北美本地的昆虫由于种群动态的变化，尽管以前没有严重侵扰的记录，但最近已成为森林资源的严重病原体。在已知的害虫中，如南部松小蠹、中欧山松大小蠹，最近在松树和云杉树上扩大了分布范围和侵害强度。自20世纪60年代以来，数百种植物害虫和病原体的分布范围每年向两极方向移动2至3.5千米，未来这种虫害可能会加剧。气候变化使病媒传播疾病增加，给人类健康造成了新的威胁。在海洋、淡水和陆地系统中都可以找到改变了分布范围的病媒。例如，在海洋系统中，波罗的海出现了前所未有的变暖现象，导致北欧出现弧菌感染的病例。蚊子的种群数量正在增加，它们如今分布在比原来栖息地更为温暖的地区。蚊子已成为传播诸如登革热此类疾病更有力的媒介，或许未来也会成为传播新出现的寨卡病毒的强力媒介。这样一看，气候变化竟然会对我们的生活产生这么大的影响！站在地球的尺度来看，气候变化是太平常不过了。在地质历史上出现的高温和酷寒的极端情况比比皆是，物种也能慢慢适应。如果不考虑人类，仅仅从地球和地球上物种的角度来说，我们完全不必要担心。不必说温度升高两度，即使是升高十度，地球也依然存在，地球上的物种也不会完全灭绝。所以，应对气候变化，人类所做的一切，其实都是为了拯救人类自己。参考文献:
Scheffers, B.R., De Meester, L., Bridge, T.C., Hoffmann, A.A., Pandolfi, J.M., Corlett, R.T., et al., 2016. The broad footprint of climate change from genes to biomes to people. Science 354(6313), aaf7671. https://doi.org/10.1126/science.aaf7671
出品：科普中国
作者：赵序茅（兰州大学青年研究员）、张晓晴
监制：中国科普博览
本文已获转载授权，如需转载请联系原作者
文章仅代表作者观点，不代表中国科普博览立场
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