回溯到數(shù)百萬年前，化石證據(jù)表明，當(dāng)環(huán)境溫度升高時，動物的體型會減小。如今，隨著氣候變暖，在魚、蛇、羊、蝴蝶、蠑螈和嚙齒類動物身上都已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這種關(guān)聯(lián)性。這些變化很有可能會影響食物的供應(yīng)和全球生態(tài)系統(tǒng)。
我們的世界從5600萬年前開始急速變暖——根據(jù)古氣候資料顯示，在短短1萬年的時間內(nèi)（對于地質(zhì)時期來講不過是彈指一瞬），氣溫的漲幅就高達8℃?，F(xiàn)在，美國懷俄明州的一片沼澤地低地中，年均溫度可高達26℃，跟印度尼西亞潮濕的熱帶海岸的年均溫度相似。那里，一只土生土長的褐色動物正在奔跑跳躍。它尖耳長腿，非常適于奔跑。這只小動物大約4千克重，跟小狗差不多大。也許它就是條小型獵犬？不，實際上它是一匹馬。
遠古的馬在全球變暖之前體重能達5.5千克，跟小羚羊體型差不多。但在古新世-始新世這段極熱時期開始后，它們迅速縮水。當(dāng)時，這種特殊的始祖馬（Sifrhippus）的體型縮小了30%。根據(jù)新罕布什爾大學(xué)研究動物化石遺骸的環(huán)境科學(xué)研究生阿比蓋爾·迪安布羅希亞·卡羅爾（Abigail D’Ambrosia Carrol）的說法，即使已經(jīng)縮小了近三分之一，但還不是故事的結(jié)局。根據(jù)2017年發(fā)布的研究，在5300萬年前的全球變暖時期，馬在許多方面都再次出現(xiàn)縮小。另一種被認為是現(xiàn)代鹿類祖先的哺乳動物，體型也變得更小了。
▲位于瑞典自然史博物館的始祖馬重建模型。（圖片來源：wikipedia）
動物體型縮小和氣候升溫之間的聯(lián)系不止出現(xiàn)在遠古時期。隨著全球變暖，現(xiàn)生的許多物種體型也在減小。大蟾蜍、海鬣蜥、蛇、烏龜、蠑螈、林鼠、糞蠅、北極地區(qū)的蝴蝶、多種北海魚和一種綿羊——這些動物的體型都變得越來越小了。這種現(xiàn)象一度讓科學(xué)家們感到困惑，但是，通過多組實驗、野外觀測和對化石的研究，答案似乎越來越明顯。小體積、低耗能的個體在溫暖的環(huán)境中具有生存優(yōu)勢，因此，多代之后，生活在溫度較高地區(qū)的動物會逐漸演化，變得更小。
然而，在極端情況下，體型變小可能會導(dǎo)致滅絕，食物網(wǎng)或其他生態(tài)系統(tǒng)的進程會被打斷，這會直接影響動物給人類帶來的有利影響。有項研究已經(jīng)顯示，在未來30年內(nèi)，世界上多種魚類體型將顯著減小。盡管就減小的程度上，各路觀點尚未能達成統(tǒng)一，但很多科學(xué)家都認為，這可能會對食物網(wǎng)造成嚴(yán)重的影響。
氣候決定？
帚尾林鼠（bushy tailed wood rat）在體型變化方面留下了大量的數(shù)據(jù)。這種林鼠排泄的糞便顆粒與它們的體型大小存在顯著的正相關(guān)。而糞便顆粒很容易變成化石，所以科學(xué)家可以通過沉積物記錄輕松地逐年分析它們的體型。1995年，新墨西哥大學(xué)和美國地質(zhì)調(diào)查局共同發(fā)布了一項研究。他們調(diào)查了橫貫25 000年的糞便顆粒數(shù)據(jù)，最終發(fā)現(xiàn)，林鼠體型的大小變化在時間上與氣候溫度的變化趨勢一致。
為什么會存在這種聯(lián)系？早在19世紀(jì)，德國生物學(xué)家卡爾·貝格曼（Carl Bergmann）就提出，這可能和調(diào)節(jié)身體熱量所需的能耗相關(guān)。他發(fā)現(xiàn)，生活在更高緯度、更冷環(huán)境下的溫血動物要比生活在更靠近赤道地區(qū)的哺乳動物體型更大，體表面積與體重比則相對更小。比如，兩極地區(qū)就不存在類似長頸鹿那種纖細的脖子，或是類似鴕鳥的那種大長腿。貝格曼推測，如果哺乳動物體表面積與體積比變小，就更容易幫它們節(jié)約身體的熱量。但是這種觀點并不能解釋在昆蟲、魚類和其他非哺乳動物身上發(fā)現(xiàn)的變化。
對多種動物進行實驗后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了另一種更完整的解釋：體型上的萎縮可能與動物代謝，以及與之相關(guān)的食物需求有關(guān)。研究人員發(fā)現(xiàn)，如果把多種動物的年輕個體放入更溫暖的環(huán)境中，這些動物先會快速生長，然后提早進入成熟期。最終，個體在成熟后的體型要比在涼爽的環(huán)境中成長出的小。2012年，英國利物浦大學(xué)的演化生物學(xué)家安德魯·赫斯特（Andrew Hirst）及其同事發(fā)表了一篇涵蓋了169種水生、陸生動物的大型實驗分析，其中就揭示了成熟度和環(huán)境溫度之間的關(guān)系。他們發(fā)現(xiàn)，溫度更高時，90%的動物在達到成熟時體型都會更小。赫斯特表示：“這種現(xiàn)象實在太普遍了?！?/p>
成熟時間和新陳代謝緊密相關(guān)，而新陳代謝會隨溫度上升而增加。新陳代謝是一種化學(xué)反應(yīng)，澳大利亞詹姆斯·庫克大學(xué)的海洋生物學(xué)家溫妮莎·梅斯默（Vanessa Messmer）就說，“在溫度較高的環(huán)境下，化學(xué)反應(yīng)的速率要大于較低環(huán)境溫度下的反應(yīng)?！彼屯聜冏罱趯嶒炛醒芯苛瞬煌笮〉纳汉鹘隔~類的代謝，試圖觀察這個過程是如何隨溫度的變化而發(fā)生變化的。2017年發(fā)表在《全球變化生物學(xué)》（Global Change Biology）的結(jié)果顯示：當(dāng)水溫從28.5℃升高至33℃時，某種魚類的最大代謝率可以增加44倍。實驗還證明，在較高的溫度下，小魚能比大魚更好地調(diào)節(jié)新陳代謝，這就為小魚帶來了生存優(yōu)勢。
新陳代謝更快就意味著生物需要更多的食物，如果動物不能獲得新陳代謝所需的營養(yǎng)，就不得不在生長和繁殖之間分配這些稀缺的能量。而選擇繁殖的一方往往能勝出，畢竟這意味著物種的延續(xù)。因此，動物會在體型很小的情況下成熟，并進行繁殖。另外，隨著溫度上升，也可能對進食帶來負面影響。當(dāng)溫度高于15℃至20℃時，阿爾卑斯山羊會感到非常不適，從而減少覓食時間。鳥類會利用大喘氣來散發(fā)多余的熱量，這會加劇進食的難度。澳大利亞國立大學(xué)的生物學(xué)家珍妮特·加德納（Janet Gardner）解釋說，“你無法有效覓食，保持涼爽付出的能量還可能多于你通過進食實際獲得的能量。此時，體重減輕，身體狀況不佳的成年個體又可能會生下更小的后代?！?/p>
在蠑螈這類兩棲動物身上，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)體型縮小會一代代地傳遞下去。美國馬里蘭大學(xué)帕克分校的環(huán)境科學(xué)家卡倫·利普斯（Karen Lips）認為，如果阿巴拉契亞山脈的一個地區(qū)氣候變暖了，住在那里的蠑螈覺得更熱了，代謝率也就增加了，它們需要吃更多的東西才能保持平時常見的體型。但是，如果它們在新的氣候條件下得不到足夠的食物，體重就會降低。同時，體型較小的兩棲動物繁衍的后代也更少，或是生下數(shù)量類似但體型更小的后代。因此，在更溫暖的環(huán)境中，動物的體型或許會隨著時間的推移而縮水，或許會出現(xiàn)種群數(shù)量減少。
捕撈也是元兇？
對于某些動物體型“縮水”，至少還存在另一個競爭性的解釋。人類正在捕捉和食用個體偏大的動物。比如，當(dāng)人類捕走大部分體型較大的魚，很有可能會減少整個種群的基因庫中與大體型相關(guān)的基因數(shù)量。存活下來并繼續(xù)繁殖的動物，它們很可能攜帶著小體型性狀的基因。英國阿伯丁大學(xué)的環(huán)境科學(xué)家艾倫·R·波德龍（Alan R。Baudron）說：“在捕捉較大體型的魚時，人類能給魚類帶來了演化壓力，迫使它們變得更小。”
然而波德龍指出，這種過度捕撈理論存在漏洞。2014年，他和同事在《全球變化生物學(xué)》上發(fā)表的論文顯示，從1970年開始（到之后的39年里），北海中的多種魚類，如黑線鱈魚、鯡魚和鰈魚，都變得越來越小。當(dāng)然，這些物種在不同的地點都遭遇了嚴(yán)重的捕撈壓力。黑線鱈魚曾在20世紀(jì)70年代到80年代之間被大量捕撈，而鰈魚則是20世紀(jì)90年代漁網(wǎng)捕撈的目標(biāo)之一。然而，體型的變化并沒有反映出與這些特定的時期有關(guān)聯(lián)。如果過度捕撈特定種群，確實會導(dǎo)致魚體變小，那人們應(yīng)該可以預(yù)期這兩種魚之間存在個體的交叉變化。
然而，兩種物種的體型收縮都與水溫上漲緊密相關(guān)。波德龍研究的13種魚類中有9種都遵循這種模式。他說，捕魚可能會在魚類體型縮小種起一定的作用，但它不是主要因素。
全球變暖造成動物體型變小，可能還存在其他原因。這些原因中很多都與能量攝取和使用有關(guān)，類似新陳代謝帶來的影響。首先，動物的獵物可能也會變得更小；其次，兩極冬季偏暖可能更有益于體型較小的物種生存；最后，如果干旱變得越來越普遍，兩棲動物可能會減少自身體積，避免身體干燥。
綜合各種原因，或許可以更好地解釋為什么動物物種之間會以不同的速率出現(xiàn)體型變小的現(xiàn)象。不過也有一些例外，美國的一些候鳥就變得比過去更大了。耶魯-新加坡國立大學(xué)學(xué)院的環(huán)境科學(xué)家詹尼弗·A·謝里丹（Jennifer A。Sheridan）表示，對于一些動物來講，它們可能比其他動物更容易找到足夠食物來滿足增加的代謝需要。對于另一些動物來講，目前上升的溫度可能尚不足以驅(qū)動新陳代謝發(fā)生變化。
然而，迄今為止這種規(guī)模的體型“縮水”已經(jīng)讓很多科學(xué)家感到憂慮。2013年發(fā)表在《自然·氣候變化》上的一篇論文認為，如果魚類體型縮水的趨勢持續(xù)發(fā)展，截至2050年，全球各種魚類的最大體重的平均值可能會下降14%~24%。這就意味著，對于不斷增長的人口來講，食物來源變得更少了。
波德龍認為，無論如何，這項研究仍然可以“讓我們了解到問題的嚴(yán)重程度”。對于某些物種來講，縮小的體型也可能會導(dǎo)致滅絕。雖然在逐漸變暖的氣候中，體型變小會帶來一定的優(yōu)勢，但同時也意味著更難在極端天氣下生還。最后，同樣重要的是，如果食肉動物和獵物的體型變化不同步，生態(tài)系統(tǒng)的平衡就會遭到破壞。赫斯特表示：“如果有的動物體型縮水太多，而有的體型變化不大，兩者之間就會存在不匹配的情況?！?/p>
化石證據(jù)確實表明，這種體型上的變化不是單方向的。如果氣溫降低，動物可能能夠再次變大。然而，基于目前對氣候變化的預(yù)測，我們?nèi)祟愐呀?jīng)不太可能看到那一天了。
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