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一项新的研究警告说,随着世界变暖,热带地区的蜥蜴和昆虫等冷血陆地动物可能会衰弱。“冷血”是外温动物的通俗说法——这些动物的体温取决于周围环境,而不是像温血动物那样进行内部调节。它们在68华氏度到104华氏度(20到40摄氏度)的温度范围内茁壮成长,超过这个温度它们就会过热。随着全球变暖,研究人员警告说,它们可能被迫在洞穴和灌木丛下忍受酷热,而没有时间进食、寻找配偶或抚养幼崽。
“我们的模型表明,对于许多爬行动物来说,移动的空间可能非常小,”澳大利亚悉尼大学的进化生物学家、最近发表在《美国国家科学院院刊》上的研究的合著者里克·夏恩说。“它们很可能在气候变化中陷入麻烦,”他补充道,并指出它们将被限制在消失的森林冠层下不断缩小的阴凉区域和可以降温的水体中。
夏恩说,热带外温动物的由此造成的损失可能是“灾难性的”,并指出它可能会破坏从食物网到授粉的整个生态系统。原因:外温动物的范围从昆虫等食物来源到蛇和鳄鱼等顶级掠食者,它们的损失会产生“重大的连锁反应”,夏恩说。
夏恩和同事使用涂漆的、不同直径的注水管道作为蜥蜴和其他冷血动物的替代品,计算出它们的表面积和反射率,以确定它们在不同环境中吸收和释放多少热量。他们在从热带到温带的三个澳大利亚气候区进行了测试,测量了风速和太阳辐射等变量,在三个阴影水平下进行测量:开放(无阴影)、森林冠层下90%阴影,以及可变的,通过在两个极端之间来回移动管道来近似外温动物调节其体温的方式。
研究人员对照真实动物测试了模型的预测,直到他们确信模型有效。然后,为了给模型提供全球范围,他们将数字与全球气候数据混合,并将平均温度提高了5.4华氏度(3摄氏度)。(政府间气候变化专门委员会,即 IPCC,预测到本世纪末全球气温将升高 2 到 11.5 华氏度,或 1.1 到 6.4 摄氏度。)然后,研究人员通过威斯康星大学麦迪逊分校的动物学家、合著者沃伦·波特开发的热交换模型运行了这些数据。
“不仅仅是气温升高——阴凉处的 3 度(摄氏度)并没有那么多。真正致命的是阳光,”波特说。“你不仅要应对大量的辐射,而且你的用水需求也会急剧增加。”
阴影可能是热带地区冷血动物生存的关键,因为动物需要宽敞、连续的叶子覆盖区域来保护它们免受阳光照射。然而,气候变暖和雨林流失变成农田和牧场的双重影响,可能会将过热的外温动物限制在不断缩小的阴影区域。
华盛顿大学西雅图分校的动物学家雷蒙德·休伊(未参与这项研究)表示,这项研究是首次研究动物的行为如何在很大程度上缓冲或加剧气候变化的影响。“我不知道有任何其他团队能够完成这个项目,或者接近如此出色地完成它,”他赞扬道,并补充说,“波特在这一类型的建模方面无人能及。”
这一切都引出了一个问题,为什么恐龙没有过热。在三叠纪末期,随着恐龙时代的开始,全球平均气温可能在 70 华氏度(20 摄氏度)左右,甚至高于该模型预测的温度 - 62.4 华氏度(16.8 摄氏度)。
“阴影对它们来说非常重要,”波特说。他推测,它们一定与水和茂密的植被联系在一起以保持凉爽,它们可能随着季节的变化而迁徙,而且它们的代谢率一定较低。大型动物在炎热的气候中降温比小型动物慢,因此“大型动物不可能像我们一样具有高代谢率,”他说,“否则它们会把自己煮熟。”或者,一些古生物学家认为恐龙是内温动物,也就是说,它们像我们一样在内部调节体温。