Science | 气候变化导致的物种灭绝：全球评估与未来趋势

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🌍🔥气候变化加剧物种灭绝风险：全球评估与未来物种生存挑战 🐾

简介

气候变化正在成为导致生物多样性丧失的关键因素之一，然而，全球物种灭绝风险的预测尚存不确定性。本研究综合了485项研究和超过500万次气候变化对物种灭绝影响的预测，提供了全球范围内气候变化引发物种灭绝风险的量化评估。研究表明，若全球气温上升超过1.5°C，物种灭绝将迅速加剧，特别是在两栖动物、山地、岛屿和淡水生态系统中。通过这一分析，研究强调了除了减少温室气体排放外，优先保护濒危物种也将是当前和未来生态保护中的关键任务。

正文部分

研究背景

气候变化不仅改变了物种的丰度和分布，还导致了物种间相互作用和生态系统结构的变化。尽管一些物种通过扩散、适应性改变等方式正在应对气候变化，但很多物种却面临着灭绝的威胁。为了有效应对这一挑战，准确预测气候变化对物种灭绝的影响，并找出最需要保护的物种和生态系统，成为了当前全球生物多样性保护的重点任务。

研究方法

本研究通过对485项同行评审的多物种研究进行综合分析，整合了超过500万次灭绝风险预测，采用了先进的建模技术，这些模型充分考虑了物种对气候变化的适应性、敏感性以及栖息地丧失等因素。研究团队通过多种气候排放情景，生成了全球物种灭绝风险的预测图，并对不同地区、物种群体的灭绝风险进行了详细评估。

1. 数据收集与模型构建
   ：研究使用了来自全球范围的485项研究和超过500万次灭绝风险预测数据，通过更为精确的建模方法，生成了全球范围内气候变化导致的物种灭绝风险评估。

研究结果

1. 全球气候变化物种灭绝风险
   研究表明，气候变化将对全球约7.6%的物种构成灭绝威胁（95%可信区间：6.6%至8.7%）。随着全球气温的升高，这一比例将迅速增加：

   图1A：显示了不同温升情境下，全球物种灭绝风险的增加趋势。当前气温升高1.3°C时，灭绝风险约为1.6%，温升至2°C时，风险跃升至2.7%。这一图表强调了气温上升与物种灭绝风险的直接关系。

   • 当前温升约为1.3°C时，预计1.6%的物种面临灭绝威胁【图1A】。
   • 温升达到1.5°C时，物种灭绝的风险将增加到1.8%【图1A】。
   • 若气温上升至2°C，物种灭绝风险将达到2.7%【图1B】。
   • 到了4.3°C时，约29.7%的物种将面临灭绝风险【图1B】。
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2. 物种灭绝风险的地区差异

   图2：显示了全球不同地区物种的灭绝风险。澳大利亚、新西兰、南美和北极地区的物种灭绝风险较高，尤其是在岛屿和山地生态系统中的物种。

   • 澳大利亚与新西兰
     ：这些地区面临的灭绝风险最高，约为15.7%【图2】。这些地区的物种通常具有较小的栖息地范围，且受气候变化影响较大，特别是岛屿物种，容易受到海平面上升和温度变化的威胁。
   • 南美
     ：预计物种灭绝风险为12.8%【图2】。这里的生物多样性热点面临极高的风险，尤其是栖息地局限的小型物种。
   • 北极和欧洲
     ：这些地区的物种灭绝风险相对较低，主要得益于较大的栖息地范围和适应性【图3】。
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3. 物种灭绝风险的生态系统差异

   图3：展示了不同生态系统（如山地、岛屿、淡水）物种灭绝风险的分布。山地和岛屿生态系统的物种灭绝风险显著高于其他生态系统。

   • 山地物种
     ：面临的灭绝风险高达14.8%【图3】。山地物种由于栖息地上升受限，很难适应气候变化带来的温度升高。
   • 岛屿物种
     ：灭绝风险为12.0%【图3】。岛屿生态系统中的物种通常分布较小，且易受气候变化和栖息地丧失的影响。
   • 淡水物种
     ：灭绝风险高达10.5%【图3】。淡水物种受到水温上升、污染和栖息地破坏的威胁，面临较大的灭绝风险。
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4. 物种特征的影响

   图4：比较了不同物种群体（如两栖动物、鸟类、哺乳动物）的灭绝风险。两栖动物面临的灭绝风险高于其他物种群体，主要是因为其栖息地要求特殊且对气候变化敏感。

   • 两栖动物
     ：由于其生物学特性，如双阶段生命周期、低扩散能力和对温度变化的高敏感性，预计面临的灭绝风险为10.0%【图4】。
   • 鸟类
     ：由于良好的扩散能力和较强的适应性，鸟类的灭绝风险较低，约为5.5%【图4】。
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   • 图5：气候变化灭绝模型中的机制

     图5A 展示了随着时间推移，气候变化灭绝模型中包含多个机制的比例逐渐增加。该图的橙色阴影表示具有多个机制的模型的累积比例。这一变化反映了研究模型的逐步进化，从早期的简单物种分布模型（SDMs）到如今综合考虑多个生物机制的模型。更多的机制意味着这些模型能够更好地预测物种在气候变化下的具体反应和灭绝风险。

     • 生物机制
       包括物种的生理适应、种群差异、物种间相互作用等。随着研究的深入，模型开始考虑这些机制，从而能够准确预测不同物种对气候变化的响应。
     • 关键机制
       ：包括物种的适应性、种群动态、迁徙能力和物种间的相互作用。例如，物种可能由于气候变化引发的食物链变化或生态位竞争而面临更大的灭绝风险。

     图4B 进一步展示了不同类型的机制，如适应性、种群差异、物种交互等在现代模型中的包含情况。随着时间的推移，模型开始纳入更多种类的机制，尤其是适应性和种群差异，这些因素对物种灭绝的预测具有重要影响。具体来看：

     • 适应性机制
       ：指物种如何通过基因或行为上的变化适应环境变化。
     • 种群差异机制
       ：考虑不同种群对气候变化的适应性差异，特别是栖息地限制较小或能够更灵活应对气候变化的种群。
     • 物种交互机制
       ：物种间的相互作用（如捕食、竞争或共生）可能加剧气候变化的负面影响，进一步提高灭绝风险。

     科学意义：

     • 图4突显了气候变化灭绝预测模型的进步，特别是加入了更多生物机制，这提高了模型对未来物种灭绝的预测准确性。通过引入这些机制，模型能够更好地反映物种在气候变化下的复杂反应。
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     图5：气候变化与物种灭绝的关联

     图5A 展示了全球气温异常相对于1850-1900年基准的变化。这为了解气候变化的时间轨迹和其与物种灭绝的关系提供了背景数据。

     图5B 展示了与气候变化相关的物种灭绝事件。每个点代表一个物种灭绝，点的颜色表示其灭绝是否部分归因于气候变化（橙色点）。这些点提供了气候变化对物种灭绝贡献的直接证据。

     • 已知的气候变化灭绝案例
       ：例如，夏威夷的鸟类因气温上升导致的鸟类疟疾扩散而灭绝，或者某些两栖动物因气候变化导致的疾病蔓延而消失。

     图5C 显示了随着时间推移，由气候变化引起的物种灭绝比例的变化。每十年，归因于气候变化的物种灭绝比例逐渐上升。虽然当前观测到的气候变化相关灭绝案例较少，但这些数据受到了“灭绝债务”的影响——即物种对气候变化的响应有时间滞后。

     • "灭绝债务"
       ：这指的是物种在面对气候变化时，虽然在短期内未完全灭绝，但因气候变化的长期影响，它们的灭绝风险正在累积。

     
     

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意义与讨论

该研究为全球气候变化带来的物种灭绝风险提供了更为准确的量化评估，明确了物种灭绝风险与气温升高之间的关系。尤其是在澳大利亚、新西兰、南美、岛屿和山地等地区，物种面临的灭绝风险更为严峻。气候变化的影响不仅改变了物种的生存条件，还加剧了栖息地的丧失和物种间的竞争。因此，研究强调了制定有效的保护策略，优先保护这些高风险物种和生态系统的重要性。

总结

随着气温升高，气候变化对全球物种的灭绝风险将变得更加严重，尤其是在2°C以上的温升情境下，物种灭绝的风险急剧增加。为了应对这一挑战，全球必须采取紧急行动，减少温室气体排放并优先保护那些面临最大灭绝风险的物种和生态系统。

互动部分

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#气候变化 #物种灭绝 #全球变暖 #生物多样性 #生态保护 #碳排放