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氣候變化正在極大地改變我們的世界。氣溫升高、降雨模式變化、海平面上升、野火頻發(fā)和海冰融化都正在影響著鳥(niǎo)類及它們的棲息地。

但氣候變化可能會(huì)對(duì)鳥(niǎo)類產(chǎn)生另一種不那么直觀的影響：大量科學(xué)研究表明，鳥(niǎo)類的身體形狀正在逐漸變化——它們的翅膀在變長(zhǎng)，與此同時(shí)它們的身體也正在變小。

根據(jù)去年晚些時(shí)候發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上的一項(xiàng)研究，自20世紀(jì)80年代以來(lái)，亞馬遜鳥(niǎo)類的身體變小了，而翅膀則變長(zhǎng)。在綜合考慮了其他因素后，研究人員發(fā)現(xiàn)，鳥(niǎo)類的身體變化與氣候變化引起的氣溫上升和降水變化密切相關(guān)。

這些結(jié)果來(lái)自巴西亞馬遜河流域77個(gè)不同物種和1萬(wàn)多個(gè)鳥(niǎo)類個(gè)體的數(shù)據(jù)，它們支持了一種新的研究方向：多項(xiàng)研究表明，鳥(niǎo)類（和其他動(dòng)物）因溫度升高而身材變小。在2010年對(duì)賓夕法尼亞州捕獲的鳥(niǎo)類進(jìn)行的一項(xiàng)研究中，科研人員發(fā)現(xiàn)，自1961年以來(lái)，249種鳥(niǎo)類中有197種的平均體重有所下降，而它們的翅膀長(zhǎng)度則保持不變（甚至有所增加，具體取決于物種）。

另一項(xiàng)由密歇根大學(xué)和菲爾德自然史博物館聯(lián)合進(jìn)行的研究也得出同樣的結(jié)論。每年，菲爾德博物館的收藏經(jīng)理戴維·威拉德都會(huì)測(cè)量在芝加哥因建筑碰撞而死亡的鳥(niǎo)類的尸體。自1978年以來(lái)，每年春天和秋天，數(shù)百萬(wàn)候鳥(niǎo)都會(huì)經(jīng)過(guò)這座城市，到達(dá)它們季節(jié)性的家園，40年來(lái)，他從52個(gè)物種中收集了大約70000只鳥(niǎo)類個(gè)體。

由野外博物館鳥(niǎo)類學(xué)家保管的灰冠蟲(chóng)森鶯(Vermivora peregrine)和原始分類記錄

攝影: Kate Golembiewski

通過(guò)使用威拉德數(shù)十年來(lái)收集的形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)和從NASA獲得的溫度記錄，研究人員確定了鳥(niǎo)類體型與其繁殖地夏季平均溫度之間的重要關(guān)系。隨著溫度的升高，研究中的所有物種都變小了，跗跖骨的長(zhǎng)度平均減少了2.4%，跗跖長(zhǎng)度是一種衡量體型指標(biāo)的重要參數(shù)。

研究人員還比較了短期波動(dòng)，以佐證這一聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)身體大小的變化與前一年的溫度變化一致。通過(guò)觀察短期波動(dòng)，使得體型變小和溫度升高之間的因果關(guān)系更加明確。

該研究的合著者威拉德說(shuō)，40種鳥(niǎo)類的翅膀長(zhǎng)度平均增長(zhǎng)了1.3%，其背后的原因尚不清楚，但研究人員認(rèn)為，這可能是鳥(niǎo)類為了繼續(xù)完成有效的遷徙而對(duì)較小的體型進(jìn)行補(bǔ)償?shù)囊环N方式。

在以色列，20世紀(jì)后半葉以來(lái)，夏季最低氣溫平均每十年上升0.26℃。伯格曼法則預(yù)測(cè)，在溫血?jiǎng)游镏?，?lái)自溫暖地區(qū)的種族比來(lái)自寒冷地區(qū)的種族體型要小。根據(jù)這一規(guī)律，許多研究報(bào)告了化石動(dòng)物的體重與世界各地獨(dú)立確定的古氣候變化之間的一般相關(guān)性。利用博物館標(biāo)本，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在1950年至1999年間，以色列五種雀形目留鳥(niǎo)的體重和跗跖骨長(zhǎng)度下降。在這一時(shí)期，四個(gè)物種（優(yōu)鴉山鷦鶯Prinia gracilis、家麻雀Passer domesticus、白眶鵯Pycnonotus xanthopygos和薩丁尼亞鶯Sylvia melanochela的體重顯著下降。在此期間，兩個(gè)物種（優(yōu)鴉山鷦鶯和家麻雀）的跗跖骨長(zhǎng)度也顯著下降。薩丁尼亞鶯、白眶鵯和鳳頭百靈 Galerida cristata的身體狀況（體重與跗跖長(zhǎng)度之比）有所下降。這表明，上述體重和跗跖骨長(zhǎng)度的下降是由于全球變暖，符合伯格曼定律。上述解釋并不排除其他因素（如食物供應(yīng)減少）導(dǎo)致體重下降的可能性。這些下降可能對(duì)鳥(niǎo)類物種間的群落結(jié)構(gòu)和競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，并可能影響小型雀形目鳥(niǎo)類的生存。

雖然此類研究正在形成一種模式，但目前幾乎沒(méi)有研究涉及為什么會(huì)發(fā)生這種情況?？茖W(xué)家們現(xiàn)在擁有的只是理論。

這些變化是否無(wú)處不在？

在進(jìn)行深入探討之前，讓我們首先明確一點(diǎn)：并非所有的鳥(niǎo)類都在變小。雖然以上幾項(xiàng)分析（每項(xiàng)分析都包括幾十個(gè)物種和數(shù)千個(gè)個(gè)體）表明鳥(niǎo)類因氣候變化而體型變小，但也有其他研究顯示了看似相反的結(jié)果。

在某些地方，鳥(niǎo)類似乎變得越來(lái)越重或翅膀越來(lái)越短。在一項(xiàng)對(duì)加州鳥(niǎo)類的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，在40年中，鳥(niǎo)類的體重增加了（盡管增量很少），但在同一時(shí)期，鳥(niǎo)類的翅膀長(zhǎng)度也增加了。在一項(xiàng)對(duì)越冬鴨子的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)法國(guó)的野鴨隨著時(shí)間的推移越來(lái)越重。西班牙的研究人員發(fā)現(xiàn)，普通夜鶯的翅膀在20年后變短了。

在某些地方?jīng)]有發(fā)現(xiàn)這種體型變小的趨勢(shì)，并不意味著在賓夕法尼亞州、芝加哥、巴西或以色列進(jìn)行的研究沒(méi)有意義。相反，它反映出氣候和生態(tài)變化的復(fù)雜性。氣候變化的區(qū)域影響差異很大。加州藍(lán)湖綜合生態(tài)研究中心的生態(tài)學(xué)家維泰克·吉里內(nèi)克領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)亞馬遜流域的研究，他認(rèn)為，在一些地方，氣溫升高或降水量變化可能會(huì)增加食物的可獲得性，他說(shuō)：“除了溫度和降水量的變化外，這些鳥(niǎo)類還可能正在經(jīng)歷其他情況。真的很難把其中一些線索分開(kāi)。”例如，對(duì)于越來(lái)越胖的法國(guó)野鴨，研究人員已經(jīng)得出結(jié)論，是較溫和的冬天使野鴨在這個(gè)季節(jié)體重增加。

“我不認(rèn)為我們的論文已經(jīng)證明所有的鳥(niǎo)類都在變小，”領(lǐng)導(dǎo)了芝加哥項(xiàng)目的密歇根大學(xué)生態(tài)學(xué)家布里安·韋克斯說(shuō)，“該研究只是證明，在某些系統(tǒng)中，所有種類的鳥(niǎo)類都完全有可能變小。”

為什么鳥(niǎo)類在變??？

在那些鳥(niǎo)類看起來(lái)確實(shí)在變小的地方，研究人員對(duì)其原因有一些猜想。

一種解釋可以歸結(jié)為物理學(xué)：更大的物體吸收更多的熱量。在生物學(xué)方面，伯格曼法則假定溫血?jiǎng)游镌诤錃夂蛳麦w型較大，在溫暖氣候下體型較小。這是因?yàn)轶w積較大的物體可以保存熱量，而體積較小的物體則能更快地散發(fā)熱量。伯格曼定律也解釋了為什么一小杯咖啡比一大杯咖啡冷卻得更快：較小的物體具有更高的表面積與體積比，這意味著與吸收熱量的較冷空氣接觸更多。

之前的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)伯格曼法則的確適用于鳥(niǎo)類，一般來(lái)說(shuō)，生活在溫暖環(huán)境中的鳥(niǎo)類比生活在寒冷棲息地的鳥(niǎo)類要小。吉里內(nèi)克和韋克斯都認(rèn)為這是這些鳥(niǎo)類群體正在變小的一個(gè)可能的解釋。就像人類在太熱時(shí)會(huì)經(jīng)歷熱衰竭和中風(fēng)一樣，鳥(niǎo)類也會(huì)因過(guò)熱而感到壓力。為了避免過(guò)熱，尺寸較小可能是有利的。在這種情況下，體型較小的鳥(niǎo)類可能比體型較大的鳥(niǎo)類更能在溫度更高、氣候變化更大的環(huán)境中生存，尤其是在亞馬遜雨林這樣的溫暖環(huán)境中。

科學(xué)家布魯納·阿馬拉爾跪在森林地面上測(cè)量一只黑臉蟻鶇(Formicarius analis)。1979年至2019年間，研究人員在亞馬遜雨林使用霧網(wǎng)捕獲了來(lái)自77個(gè)物種的10000多只鳥(niǎo)類，在這40年間，所有77個(gè)物種的體型都縮小了。

攝影: Vitek Jirinec

與此同時(shí)，氣候變化可以帶來(lái)許多生態(tài)效應(yīng)，如疾病和其他環(huán)境連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致鳥(niǎo)類增重或減重。即使是簡(jiǎn)單的溫度和降水變化也可能影響鳥(niǎo)類在特定區(qū)域覓食的能力。以體型較大的法國(guó)鴨子為例，研究人員認(rèn)為溫暖的冬天會(huì)產(chǎn)生更多的食物。在其他棲息地，氣候變化可能反而會(huì)減少許多鳥(niǎo)類的食物選擇，食物減少意味著鳥(niǎo)類生長(zhǎng)的能量減少。

然而，杰里內(nèi)克說(shuō)，鳥(niǎo)類翅膀越來(lái)越長(zhǎng)的現(xiàn)象使這一理論變得復(fù)雜。“如果這是真的，很難證明增加翅長(zhǎng)是合理的，因?yàn)檫@也需要能量。”

芝加哥項(xiàng)目的另一位作者，密歇根大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)家本·溫格同意并補(bǔ)充說(shuō)，最新研究中所涉及的廣泛物種使得食物相關(guān)的理論似乎不太可能。在他看來(lái)，很難相信所有研究物種的食物資源都會(huì)以不同的飲食方式均勻減少，然而，支持全球氣溫升高的數(shù)據(jù)已經(jīng)非常可靠。我們不知道氣候變化是如何影響每種鳥(niǎo)類的飲食的，但我們知道幾乎所有的鳥(niǎo)類都經(jīng)常暴露在比過(guò)去幾十年更熱的溫度下。

為什么有些鳥(niǎo)的翅膀變長(zhǎng)了？

翅長(zhǎng)增加背后的原因就更不清楚了。

飛行是大多數(shù)鳥(niǎo)類生活中非常重要的一個(gè)方面，翅膀長(zhǎng)度的任何變化都可能與飛行適應(yīng)性直接相關(guān)。例如，芝加哥的研究人員提出，長(zhǎng)翅膀有助于鳥(niǎo)類長(zhǎng)途遷徙。

測(cè)量棕冠蟻鶇(Pittasoma rufopileatum)伸展的翅膀，這種鳥(niǎo)是許多亞馬遜鳥(niǎo)類中的一種，自20世紀(jì)80年代以來(lái)，它的體重明顯變輕，翅膀變長(zhǎng)?？茖W(xué)家們懷疑氣候變化是這一趨勢(shì)的背后原因。

攝影: Vitek Jirinec

然而，在亞馬遜流域項(xiàng)目中所涉及的鳥(niǎo)類都不是候鳥(niǎo)。對(duì)于這一點(diǎn)，溫格說(shuō)：“也許這不僅是對(duì)遷徙的反應(yīng)，而是對(duì)更普遍的常規(guī)飛行需求的反應(yīng)，因?yàn)樯眢w正在變小。”飛行是一項(xiàng)能量密集型活動(dòng)，體型較小的鳥(niǎo)類在空中為自己提供能量的脂肪和肌肉較少。所以，隨著體重的下降，翅膀的長(zhǎng)度可能會(huì)增加，以彌補(bǔ)肌肉力量的減少。不幸的是，這是一個(gè)很難驗(yàn)證的假設(shè)。“你必須把鳥(niǎo)放在風(fēng)洞里才能看明白，”吉里內(nèi)克說(shuō)。

另一種被稱為艾倫法則的理論認(rèn)為，溫血?jiǎng)游镌诟鼰岬臍夂蛳滤闹L(zhǎng)。例如，生活在亞利桑那州沙漠中的羚羊兔（Lepusalleni）的耳朵比生活在寒冷的北方地區(qū)的親戚白靴兔(Lepusamericanus)長(zhǎng)得多。更大的端肢有更多的表面積，可以更好地釋放熱量，這是在炎熱的地方保持涼爽的重要適應(yīng)產(chǎn)物。但吉里內(nèi)克和韋克斯認(rèn)為，目前沒(méi)有任何現(xiàn)有數(shù)據(jù)支持艾倫法則對(duì)鳥(niǎo)類的影響。首先，翅膀的長(zhǎng)度是從“腕關(guān)節(jié)”到最長(zhǎng)飛羽的末端。羽毛不會(huì)散發(fā)熱量，只有身體有血液流動(dòng)的部位才能散發(fā)熱量，這意味著翅膀長(zhǎng)度指標(biāo)并不一定和熱量釋放相對(duì)應(yīng)。

這些變化是否證明鳥(niǎo)類正在適應(yīng)氣候變化？

與我交談過(guò)的所有研究人員都指出，我們還不知道體型變小否有益于鳥(niǎo)類。體重歷來(lái)被用作健康的衡量標(biāo)準(zhǔn)：一個(gè)物種中體型較小的鳥(niǎo)類通常被認(rèn)為是不太健康。鳥(niǎo)類最近的小型化可能是面臨更大壓力的產(chǎn)物，在這種情況下，結(jié)果可能不會(huì)導(dǎo)致更好的生存機(jī)會(huì)。

例如，吉里內(nèi)克和他的合作研究人員發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移，巴西亞馬遜地區(qū)經(jīng)歷種群下降的鳥(niǎo)類也在經(jīng)歷同樣的體重下降。他說(shuō)，如果體型變小在氣候變化下會(huì)自動(dòng)帶來(lái)優(yōu)勢(shì)，那么不清楚為什么體型變小的物種數(shù)量反而會(huì)減少。無(wú)論怎樣，鳥(niǎo)的體型變小都是有限制的。“不能無(wú)限制地縮小，”吉里內(nèi)克說(shuō)。“在某個(gè)時(shí)刻，它將達(dá)到一個(gè)閾值，超過(guò)這個(gè)閾值，種群數(shù)量將會(huì)下降。”

不管原因是什么，這是一個(gè)令人擔(dān)憂的趨勢(shì)。“體型的重要性無(wú)論怎么說(shuō)都不算夸大，”溫格說(shuō)。“動(dòng)物的生態(tài)、飲食、新陳代謝和壽命都與它的大小直接相關(guān)。”

“如果身體尺寸在變化，那么這可能意味著其他很多事情也在變化。”

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