科普?qǐng)F(tuán)

在“從水到陸”專欄之前的某一篇文章中，我們談到了氣候變化與外溫動(dòng)物。再延伸下去，這個(gè)話題其實(shí)是一個(gè)非常糾結(jié)的存在。
兩棲爬行動(dòng)物與氣候變化是怎樣糾葛在一起的？
首先，必須承認(rèn)，氣候變化是一個(gè)事實(shí)。
其次，當(dāng)前的氣候變化表現(xiàn)為氣溫的升高和極端氣候出現(xiàn)的頻率增加。

圖1. 再次強(qiáng)調(diào)：氣候變化就是一個(gè)事實(shí)

對(duì)于動(dòng)物來說，氣候變化的壓力會(huì)迫使它們想方設(shè)法去尋找仍然適合它們生存的地方，生態(tài)學(xué)上叫“生態(tài)位”。最直觀的方法，當(dāng)然是遷徙！所以動(dòng)物遷移能力的強(qiáng)弱，在氣候變化之下簡(jiǎn)直是性命攸關(guān)的事情。
然而對(duì)于一些物種，它們要么本身遷移能力就很弱，要么難以逾越自然或人類活動(dòng)給它們?cè)斐傻钠琳?，在氣候變化到來之際就可能會(huì)面臨危機(jī)。很不幸，兩棲動(dòng)物和爬行動(dòng)物就屬于這一類。因此，兩棲動(dòng)物和爬行動(dòng)物在面對(duì)氣候變化的時(shí)候就顯得非常敏感。

圖2. 遷徙是應(yīng)對(duì)氣候變化的直覺反應(yīng)

更不幸的是，兩棲動(dòng)物與爬行動(dòng)物當(dāng)前都處于一個(gè)急速的衰減當(dāng)中。兩棲動(dòng)物就不用再多說了，它們的大規(guī)模衰減是全球性的，為此連Nature和Science都已經(jīng)刊登了多篇報(bào)道。事實(shí)上爬行動(dòng)物也不遑多讓，例如著名的爬行動(dòng)物學(xué)家Huey就稱爬行動(dòng)物中的一個(gè)主要類群蜥蜴為“新兩棲動(dòng)物（the new amphibians）”以表明它們衰減的速率之快。

圖3. 兩棲動(dòng)物與爬行動(dòng)物均處于大衰減的危機(jī)當(dāng)中

疾病，棲息地丟失，人類活動(dòng)……除了這些耳熟能詳?shù)闹挛Ｒ蛩?，氣候變化的因素到底占多大比重?
答案是非常重要。通過模型模擬發(fā)現(xiàn)，氣候變化的持續(xù)會(huì)造成12-47%的蛙類和11-49%的爬行動(dòng)物滅絕。這個(gè)威脅來勢(shì)洶洶，到2080年，可能就會(huì)有20%的蜥蜴類物種滅絕?？傊?，數(shù)據(jù)分析將氣候變化與兩棲爬行動(dòng)物的衰減聯(lián)系在一起。氣候變化會(huì)使得一些物種對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力顯著下降，繼而形成強(qiáng)烈的自然選擇壓力，將大量物種淘汰出局。

看起來就是這樣，沒什么疑問。等等，好像這些所有的分析和模擬都是基于當(dāng)前的物種而進(jìn)行的，忽略了物種自身應(yīng)對(duì)變化的潛力。那么動(dòng)物可以通過什么方式來buffer氣候變化的不利影響呢？生理學(xué)家認(rèn)為動(dòng)物自身的表型可塑性 （plasticity）可以做到，而進(jìn)化生物學(xué)家則提出的方案是適應(yīng)性進(jìn)化（adaptive evolution）。
關(guān)于可塑性和適應(yīng)性進(jìn)化的細(xì)節(jié)大家可以去搜索或看我們以前的文章去了解。但在這里，關(guān)于這兩個(gè)方式到底起不起作用，或者起多大作用，學(xué)術(shù)圈內(nèi)一直喋喋不休，這就是問題糾結(jié)之所在。
表型可塑性幾乎可以發(fā)生在任何一個(gè)地方，包括行為、形態(tài)再到生活史。兩棲動(dòng)物由于本身對(duì)環(huán)境變化就特別敏感，因此它們看起來有比其它類群的物種有更強(qiáng)的可塑性。例如dwarf salamander現(xiàn)在去產(chǎn)卵場(chǎng)繁殖的時(shí)間比起25年前整整推遲了76天，這種變化就可以視為是一種表型可塑性（當(dāng)然適應(yīng)性進(jìn)化的因素也無法排除）。爬行動(dòng)物亦然，關(guān)于蜥蜴性比、棲息地選擇和繁殖特征改變的例子也有很多。
適應(yīng)性進(jìn)化則需要個(gè)體有從基因到表型的一系列經(jīng)典“教科書式”的變異，產(chǎn)生更強(qiáng)的適應(yīng)環(huán)境的能力。樂觀派的學(xué)者，例如Skelly等人通過計(jì)算認(rèn)為兩棲爬行動(dòng)物有足夠的潛力在50年內(nèi)提高3.2攝氏度的最高耐受溫度，這個(gè)速率足夠趕上氣候變化的步伐。但批評(píng)的聲音也隨之而來，認(rèn)為這種預(yù)測(cè)高估了進(jìn)化遺傳的潛力，物種可能等不到50年就滅絕了。比起兩棲動(dòng)物，爬行動(dòng)物的進(jìn)化潛力更令人擔(dān)憂，因?yàn)樗鼈兤毡榈氖来芷诟L(zhǎng)，需要的時(shí)間也更多……
無論怎么樣，表型可塑性和適應(yīng)性進(jìn)化都不能割裂來看。首先，表型可塑性的消長(zhǎng)本身可能就是適應(yīng)性進(jìn)化的結(jié)果；其次，可塑性可能是適應(yīng)的，也可能是非適應(yīng)的，這些都需要通過個(gè)案來看。
總之，氣候變化與兩棲爬行動(dòng)物這個(gè)話題現(xiàn)在仍然是處于這樣一個(gè)混亂紛擾的階段，看起來短期內(nèi)不會(huì)有什么統(tǒng)一的結(jié)論，一切都是由于生物體本身是一個(gè)太復(fù)雜的系統(tǒng)，人類對(duì)它們的認(rèn)識(shí)目前而言仍然是太膚淺了。大家就這樣爭(zhēng)吵著迎接氣候變化的到來吧…… :-)

中國(guó)科普博覽-從水到陸專欄
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處：http://csar.blog.kepu.cn/

參考文獻(xiàn)

1. Chen I.C. et al. 2011. Rapid range shifts of species associated with high level of climate warming. Science 333: 1024-1026.
2. Thomas C. et al. 2004. Extinction risk from climate change. Nature 427: 145-148.
3. Sinervo B. et al. 2010. Erosion of lizard diversity by climate change and altered thermal niches. Science 328: 894-899.
4. Urban M.C. et al. 2014. Plasticity and genetic adaptation mediate amphibian and reptile responses to climate change. Evolutionary Applications 7: 88-103.