本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
七月是华盛顿特区、俄克拉荷马州俄克拉荷马城和德克萨斯州威奇托福尔斯有记录以来最热的月份，由国家气象局测量。 事实上，美国国家气象局已对从伊利诺伊州西北部和爱荷华州中部北部延伸到德克萨斯州中部南部的美国中部大部分地区发布了“高温预警”。疾病控制和预防中心警告，每年都有人容易因极端高温而生病甚至死亡：从 1979 年到 2003 年，有 8,015 人因过度暴露于高温而死亡。事实上，在这 24 年期间，美国因高温暴露而死亡的人数超过了飓风、闪电、龙卷风、洪水和地震的总和。
疾病预防控制中心避免极端高温负面影响的首要建议是“尽可能待在有空调的建筑物中”。 如果你是一个工作不需要整天在户外的人，这很容易做到——但如果你是非人类动物呢？ 一些动物生活在极其炎热的环境中，必须在没有冷藏水、空调或电风扇的情况下度过每一天。 一些耐热物种必须找到其他方法来应对过度的热量，有时需要与同伴合作。 很难想象在什么情况下，气温升高会导致合作增加——就我个人而言，随着气温升高，我变得越来越烦躁和恼火！
然而，肯氏䴴 (Charadrius alexandrinus) 是一种小型涉禽，生活和繁殖在沙漠中，那里的地表温度可能超过 140 华氏度（60 摄氏度）。 实际上，它们在炎热中变得更加合作。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。 通过购买订阅，您正在帮助确保关于塑造我们今天世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
生物学家莫尼夫·拉希迪及其同事决定利用这种极端环境来研究雄性和雌性肯氏䴴如何共同保护它们的卵免受沙特阿拉伯沙漠的酷热侵袭。双亲抚育，即雄性和雌性父母共同照顾后代，是动物王国社会行为中合作与冲突之间权衡的经典例子。 如果它们合作，父母可以努力提高后代生存的机会。 然而，通过拒绝照顾，个体可能会存活更长时间，并增加以后成功繁殖的机会。 假设双亲抚育在给定的物种中是可能的，数学模型预计，只要后代在双亲照顾下的生存可能性明显高于单亲照顾时，双亲抚育就会发生。 特别是，恶劣环境假说预测，父母双方都应该为照顾幼崽做出贡献，如果环境容易受到恶劣天气条件的影响，食物稀缺，资源竞争激烈，卵子可能脱水，或者在后代经常被捕食的地区。 通过实验来研究这个假设非常困难。 首先，以任何生态有效的方式修改环境都非常具有挑战性。 然而，更关键的是，环境因素往往协同作用，因此很难确定一组环境变量中哪些因素可能是驱动育儿行为变化的因素。
肯氏䴴为拉希迪提供了一个进行特别巧妙实验的机会。 这些鸟类将卵产在地面上，这意味着卵以及父母双方都直接暴露于周围环境中。 有些巢穴位于灌木丛下，因此自然受到保护，免受阳光直射，而另一些巢穴则位于空旷处。 这为拉希迪提供了一种明显的方法来创建两个实验组——一组在阳光直射下，另一组在阴凉处。 一般来说，雄性倾向于在凉爽的夜间孵巢，而雌性倾向于承担白班。 问题是，如果雌性整天孵卵，它们可能会有过热的风险。 因此，恶劣环境假说预测，最温暖的巢穴不仅会显示出更多双亲抚育的证据，而且父母双方会在一天中最热的时候更频繁地轮流。
在两个繁殖季节中，研究人员在红海的法拉桑岛工作，该岛是沙特阿拉伯王国的一部分。 在研究中包括的 32 个巢穴中的每一个，研究人员记录了卵的数量及其地理位置。 然后根据它们的遮荫量进行分类：无遮盖、遮盖量小于 25%、遮盖量 25-50%、遮盖量 51-75% 和遮盖量大于 75%。 研究人员多次访问每个巢穴，以确定遮荫覆盖量是否随时间保持不变。 最后，他们记录了到最近水源的距离。 此外，通过使用隐藏摄像头和小型无线电标签，他们能够每隔 20 秒记录一次父母是否在孵卵，以及是哪一方父母。 温度记录证实，暴露在外的巢穴在白天比遮盖的巢穴温暖 10-15 度。 此外，暴露在外的巢穴中的鸟类表现出更多热应激迹象，包括喘气和腹部浸湿。
正如预期的那样，雄性和雌性在一天中都比在遮盖的巢穴上花费更多的时间坐在暴露的巢穴上（左下方），并且正如恶劣环境假说所预测的那样，在暴露的巢穴中最热的时候，换班次数更多——也就是说，它们更频繁地轮流（右下方）。 在两张图中，白色圆圈代表暴露的巢穴，而黑色圆圈代表遮盖的巢穴。 综上所述，这表明与遮盖的巢穴相比，暴露的巢穴确实有更多的双亲抚育。
然后，拉希迪更进一步，引入了实验操作。 在一天的时间里，研究人员改变了每个巢穴的遮盖物可用性。 在每个遮盖的巢穴中，他们移除了植物，每个暴露的巢穴都获得了新的遮盖物覆盖。 鸟类并没有因此受到特别的干扰：它们在研究人员离开后花了 1 到 107 分钟才返回巢穴。 此外，直到六小时后才记录数据，以便让父母有时间放松。
结果再次完全符合恶劣环境假说的预测：在添加遮盖物的巢穴中，父母孵卵的时间减少了，而在移除遮盖物的巢穴中，父母坐在卵上的时间增加了（左）。 在添加遮盖物的巢穴中，换班次数较少，而在移除遮盖物的巢穴中，换班次数较多，与前一天相比（右）。 同样如预期的那样，这些变化在一天中最热的时候最为明显。
综合所有这些结果，这项研究表明，肯氏䴴的双亲抚育水平并非完全由基因决定——相反，它会根据环境限制而变化。 换句话说，所有肯氏䴴似乎都具有高水平亲代合作的能力，但合作水平在很大程度上取决于环境。 在这种特殊的环境中，主要变量似乎是地表温度。 随着热量的增加，合作水平也随之增加。 通过更频繁地轮流，每位父母都可以飞到附近的红海（附近唯一的淡水源），在那里它们可以游泳并弄湿羽毛（称为“腹部浸湿”的过程），这使它们能够冷却自身及其卵。 这项实验还揭示了另一个重要的发现：每位父母都会监测其配偶的行为，并改变自己的行为以进行补偿。 当一位父母离开巢穴降温时，另一位父母几乎立即开始承担孵巢职责。
“但是等等！” 你可能会说。“在炎热中增加合作当然很好，但是为什么要首先在沙漠的空旷处筑巢，而不是在阴凉处呢？” 与行为学和生物学中的大多数事物一样，这里存在权衡：在空旷处筑巢可能会使其更热，但与在植物下筑巢相比，它也更容易发现捕食者，因此更容易逃离捕食者。 从这个意义上说，在较凉爽的阴凉处筑巢实际上可能比在沙漠炎热中筑巢对䴴类构成更大的风险。
所以你看，升温可以导致合作增加。 至少如果你是生活在沙漠中的肯氏䴴。 对我来说，我还是选择待在空调房里。
莫尼夫·拉希迪、安德拉斯·科斯托拉尼、穆罕默德·肖布拉克、克莱门斯·库珀和塔马斯·塞凯利（2011 年）。 极端炎热环境中的亲代合作：自然行为和实验证据 动物行为学，82，235-243 : 10.1016/j.anbehav.2011.04.019