研究发现，气候变化正在改变动物的颜色
更新时间：2024-11-18 20:23 浏览量：2
在法国，蜥蜴的颜色变得更浅，同样的现象也出现在全球许多昆虫和鸟类身上。气候变化对动物王国的影响显而易见。
儿童故事中的斑马据说是因为“一半站在阴影中，一半暴露在外”而变得条纹状。虽然作者鲁德亚德·吉卜林不是生物学家，但他的故事可能有一定的真实性：研究表明，当温度上升时，动物会变得更浅色，就像故事书中的斑马那样。而在潮湿的阴暗处，深色则更为普遍。
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，橙色个体的比例正在增加；法国的蜥蜴变得更浅，全球许多昆虫和鸟类也是如此。“在全球变暖的情况下，我们可能会预期较深色的物种和个体数量会减少，”耶鲁大学的生态学家和进化生物学家Stefan Pinkert说道。
动物的皮肤、毛发和羽毛颜色主要有两种形成方式。一些颜色是我们感知到的光与羽毛或鳞片微观结构相互作用的结果——想想蜂鸟，其颜色会随观察角度的不同而变化。其他颜色则是由吸收光线的色素分子造成的，如产生黄、红、橙色的类胡萝卜素，以及负责黑、灰、棕及锈色的黑色素。
黑色素是最常见的鸟类和哺乳动物的色素，可能受到温度升高和降雨模式变化的影响。“如果你的皮肤、毛发或羽毛中含有更多的黑色素，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Matthew Shawkey说。这在高温下可能是一种劣势，因为它可能导致动物过热。另一方面，如果降雨增多，病原体就会更加活跃。在这种条件下，深色的黑色素可以起到保护作用，因为它们“使组织变得更加坚韧”，Shawkey解释道。
1949年，美国爬虫学家查尔斯·博格特提出了一条规则，预测在较热的气候下，应该会有更多颜色较浅的外温动物（即所谓的冷血动物），因此不太容易过热。（这些动物，如爬行动物和昆虫，无法调节自身的体温，依赖外部热源。）
近年来，科学不仅证实了博格特的规则，还将其扩展到了恒温动物，即所谓的温血物种。不仅是青蛙、蟾蜍、蛇和蠓在温暖地区颜色较浅，鸟类也是如此。2024年的一项分析显示，超过10,000种鸟类在炎热的地方，白色和黄色的羽毛比蓝色和黑色的更受欢迎。
随着全球变暖，一些动物种群甚至变得更浅。1967年至2010年间，随着荷兰气温上升1.5至2摄氏度，棕色陆地蜗牛逐渐被黄色蜗牛取代。1990年至2020年间，英国的蜻蜓和豆娘也逐渐变得更浅——正如Pinkert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，你可能会注意到它们翅膀上的深色装饰现在减少了。
在北美最近的一项研究中，2005年至2019年间，来自10个不同物种的雄性蜻蜓在最热的年份里，翅膀上基于黑色素的色块最小。在同一时间段，地中海蓝山雀——一种胸部黄色、头部有蓝色帽状标记的小鸟——头上的蓝色斑点在法国蒙彼利埃周边地区大约减轻了23%——这一变化与当地气温的上升有关。
实验确认了观察数据：高温使得动物变得更浅色。在某些情况下，个体可能只是根据温度生产更多或更少的色素。例如，舞者豆娘的颜色可以从深色变为浅色，再变回深色，随着一天中温度的变化而变化。雄性变色龙蝗虫在华氏50度（约10摄氏度）时为黑色，而当温度超过华氏77度（约25摄氏度）时变为蓝绿色。“如果你在低温环境中饲养多种昆虫，它们会发育成更深的颜色，而在高温环境中，它们则会变得更浅，”德国Seewiesen的马克斯普朗克生物智能研究所的进化生物学家Kaspar Delhey说。
这种效应不仅限于昆虫。在西班牙进行的实地实验表明，孵化在阳光直射巢穴中的秃鹫比生长在更遮蔽地点的秃鹫羽毛更淡。这并不是简单地因为鸟儿被晒白了——它们羽毛中的黑色素没有被阳光降解。从一开始，黑色素的含量就比较少。
除了个体根据温度调整颜色的能力外，生活在变暖区域的动物种群可能会变得更浅，仅仅是因为较浅色的动物迁移到新的区域。Pinkert说，这里可能存在基因变化，但我们仍然有一个“关键的知识缺口”，即这种进化是如何进行的。
虽然在像地中海这样变暖但保持干燥的地区，博格特的规则似乎很简单，但如果温度上升的同时降雨量增加，物种可能会变得更深而不是更浅。1833年，德国鸟类学家康斯坦丁·格洛格尔建议，在潮湿的地方，羽毛更可能是黑色而非白色。其中一个原因可能是伪装。“在潮湿的栖息地中，植被更多，背景更暗，因此深色的动物可能更容易伪装，”Delhey说。
格洛格尔规则的另一个解释可能是对抗病原体的保护，后者往往在潮湿的气候中繁荣发展。2020年的一项针对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损害。“这种分子的目标是保护有机体免受各种压力源的影响。例如，黑色的羽毛更强壮，”瑞士洛桑大学的进化生物学家Alexandre Roulin说，他没有参与这项研究。研究建议，黑色素分子不仅能抑制寄生虫，还能增强细胞，形成对抗病原体的屏障。
当Delhey测试在气候变化导致温度和降水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得多，”他说。Delhey和他的同事们绘制了所有5000多种鸣禽的羽毛颜色分布图，并将其与它们生活的气候条件进行了映射。他们发现，在温暖干燥的地区，动物的颜色较浅，而在温暖潮湿的地区，则颜色较深。
Roulin和他的同事在2024年的一项研究中，通过对1901年至2018年间全球收集的数千只猫头鹰博物馆标本的研究，也发现了类似的现象。研究人员表明，随着时间的推移，在气候变得更温暖和干燥的地方，羽毛颜色变得更浅，而在温度和降水都增加的地方，则变得更深。“在气候变化更强烈的地方，颜色的变化也更强烈，”Roulin说。
然而，全球变暖引起的降水模式变化不如未来气温上升那么直接。这就是为什么Delhey说，如果他要预测整个动物界的总体趋势，“基于温度的影响，它们应该变得更浅。”冷血动物，如昆虫，可能对热的反应比对湿度的反应更强烈，尽管这方面的研究仍不足。
总体而言，动物颜色的变化预计将是微妙的。“我们不会看到如此戏剧性的变化，以至于我们无法识别物种，”Delhey说。但从生物学的角度来看，“那小小的差异可能意味着一个物种能否生存，”他说。同时，通过改变颜色来适应环境的动物可以作为人类巨大环境足迹的视觉提醒，这一足迹已经扰乱了整个星球。“你可以用眼睛追踪气候变化的影响，”Roulin说。
#气候变化#