一个儿童故事说，斑马之所以有条纹，是因为“一半站在阴凉处，一半站在阳光下”。虽然作者鲁德亚德·吉卜林不是生物学家，但他的故事可能包含一些道理：研究表明，当温度升高时，动物的颜色会变浅，类似于故事书斑马中暴露在阳光下的部分。与此同时，在潮湿的阴影中，较深的色调占主导地位。
随着地球变暖和降雨模式的转变，许多物种的羽毛和皮肤颜色正在发生变化，通常变得更浅。 荷兰的蜗牛正在从棕色变为黄色。在哥斯达黎加的一种热带蜜蜂中，橙色个体与蓝色个体的比例正在增加。 法国的蜥蜴正在变浅，全球许多昆虫和鸟类也是如此。“在全球变暖的情况下，人们会预期颜色较深的物种和颜色较深的个体可能会减少，”耶鲁大学的生态学家和进化生物学家斯特凡·平克特说。
动物的皮肤、毛皮和羽毛的颜色主要有两种形成方式。我们感知到的一些色调来自光与羽毛或鳞片的微观结构的相互作用——想想蜂鸟，它的颜色会根据你观察它的角度而变化。另一些是由色素引起的，色素是吸收光的分子，例如类胡萝卜素，它产生黄色、红色和橙色，以及黑色素，它负责黑色、灰色、棕色和锈色。
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黑色素是鸟类和哺乳动物中最常见的色素，可能会受到气温升高和降雨模式变化的影响。“如果你的皮肤、毛皮或羽毛中有更多的黑色素，那么它往往会吸收更多的热量，”比利时根特大学的进化生物学家马修·肖基说。他说，这在气温飙升时可能是一个不利因素，因为它会导致动物过热。另一方面，如果雨水增多，病原体往往会滋生。在这种情况下，深色黑色素可以起到保护作用，因为它们可以“强化组织”，肖基说。
美国爬行动物学家查尔斯·博格特在 1949 年的一篇论文中提出的规则预测，较热的气候应该有更多体外温动物，即所谓的冷血动物，它们的颜色较浅，因此不太可能过热。（这些动物，如爬行动物和昆虫，无法调节自身的体温，它们依赖外部热源。）
近年来，科学不仅证实了博格特的规则，而且将其扩展到内温动物，即温血动物。不仅仅是青蛙、蟾蜍、蛇和蠓在较温暖的地区颜色较浅；鸟类也变得更浅。2024 年对 10,000 多种鸟类的分析表明，在炎热地区，白色和黄色羽毛胜过蓝色和黑色羽毛。
随着全球变暖，一些动物种群变得更轻。1967 年至 2010 年间，随着荷兰气温升高 1.5 至 2 摄氏度，棕色陆地蜗牛让位于黄色蜗牛。1990 年至 2020 年间，在英国，蜻蜓和豆娘也逐渐变浅——正如平克特和他的同事在 2023 年的一篇论文中发现的那样。如果你仔细观察过一些蜻蜓，你可能已经注意到它们翅膀上的深色装饰现在更少了。
在最近一项在北美进行的研究中，来自 10 个不同物种的雄性蜻蜓在 2005 年至 2019 年最温暖的年份里，翅膀上基于黑色素的色斑最小。在同一时期，地中海蓝山雀（一种胸部呈黄色，头部有天蓝色帽子状斑纹的小鸟）身上的漂亮斑点似乎也变淡了。2015 年至 2019 年间，法国蒙彼利埃周围山雀种群的蓝色头部斑块变浅了约 23%——这一变化与当地气温升高有关。
实验证实了观察数据：高温使动物颜色变浅。在某些情况下，个体可能只是根据温度产生或多或少的色素。例如，鲜艳的舞者豆娘可以在一天中随着气温波动而将颜色从深色变为浅色，然后再变回深色。雄性变色龙蚱蜢从 50 华氏度（10 摄氏度）时的黑色变为 77 华氏度（25 摄氏度）以上的绿松石色。“如果你在寒冷温度下饲养许多不同种类的昆虫，它们会变得更深色，如果你在温暖温度下饲养它们，它们会变得更浅色，”德国塞维森马克斯·普朗克生物智能研究所的进化生物学家卡斯帕·德尔海说。
这种影响不仅限于昆虫。在西班牙进行的实地实验表明，在暴露于更多阳光的巢穴中孵化的秃鹫，其羽毛比在更隐蔽的地点生长的秃鹫更苍白。这不仅仅是鸟类被阳光漂白了——它们羽毛中的黑色素没有降解，就像被阳光破坏一样。仅仅是最初就比较少。
除了个体根据温度调整颜色的能力外，生活在变暖地区的动物种群可能会变得更轻，仅仅是因为颜色较浅的动物迁移到新的地区。平克特说，也可能存在基因变化，但我们仍然对这种进化如何发展存在“严重的知识差距”。
虽然博格特的规则在像地中海这样升温但仍然干燥的地区看起来很简单，但如果降雨量随着气温升高而增加，物种可能会变成深色而不是浅色。1833 年，德国鸟类学家康斯坦丁·格洛格提出，在潮湿的地方，羽毛更可能是黑色而不是白色。原因之一可能是伪装。德尔海说，在潮湿的栖息地，“植被更多；背景更暗，因此颜色较深的动物可能更容易伪装”。格洛格规则的另一种解释可能是为了防御病原体，病原体通常在潮湿的气候中滋生。2020 年对16 种鸟类的研究表明，含有更多黑色素的羽毛更能抵抗巢穴细菌的破坏。“这种分子的目标是保护生物体免受各种压力源的影响。例如，黑色的羽毛更坚固，”瑞士洛桑大学的进化生物学家亚历山大·鲁林说，他没有参与这项研究。研究表明，黑色素分子不仅可以抑制寄生虫，还可以增强细胞，形成抵御病原体的屏障。
当德尔海测试气候变化导致气温和降水量同时增加时会发生什么时，他发现，至少在鸟类中，“湿度的影响通常要强大得多，”他说。德尔海和他的同事绘制了所有雀形目鸟类（超过 5,000 种）的羽毛颜色与其生活的气候的关系图。他们发现，动物在温暖干燥的地方颜色较浅，但在温暖潮湿的地方颜色较深。鲁林和他的同事在 2024 年对 1901 年至 2018 年间在全球范围内收集的数千个谷仓猫头鹰博物馆标本的研究中发现了类似的情况。研究人员表明，随着时间的推移，在气候变得温暖干燥的地方，羽毛颜色变得更浅，但在气温和降水量都增加的地方，羽毛颜色变得更深。“气候变化越强烈的地方，颜色变化也越强烈，”鲁林说。
然而，全球变暖引起的降雨模式变化不如未来气温升高那样简单明了。这就是为什么德尔海说，如果他要预测动物的总体趋势，“基于温度的影响，它们应该会变得更浅。”他说，冷血动物，如昆虫，可能对热的反应也比对湿度的反应更强烈，但对此的研究仍然不足。
总的来说，动物颜色变化的幅度预计是细微的。“我们不会看到如此剧烈的变化，以至于我们认不出物种，”德尔海说。然而，从生物学的角度来看，“这种微小的差异可能意味着一个物种是否能够生存，”他说。与此同时，那些通过改变颜色来适应环境的动物可以作为一种视觉提醒，提醒人们人类巨大的环境足迹已经扰乱了整个地球。“你可以用眼睛追踪气候变化的影响，”鲁林说。