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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類及它們的棲息地。

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

根據(jù)去年晚些時候發(fā)表在《科學進展》上的一項研究，自20世紀80年代以來，亞馬遜鳥類的身體變小了，而翅膀則變長。在綜合考慮了其他因素后，研究人員發(fā)現(xiàn)，鳥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)果來自巴西亞馬遜河流域77個不同物種和1萬多個鳥類個體的數(shù)據(jù)，它們支持了一種新的研究方向：多項研究表明，鳥類（和其他動物）因溫度升高而身材變小。在2010年對賓夕法尼亞州捕獲的鳥類進行的一項研究中，科研人員發(fā)現(xiàn)，自1961年以來，249種鳥類中有197種的平均體重有所下降，而它們的翅膀長度則保持不變（甚至有所增加，具體取決于物種）。

另一項由密歇根大學和菲爾德自然史博物館聯(lián)合進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·威拉德都會測量在芝加哥因建筑碰撞而死亡的鳥類的尸體。自1978年以來，每年春天和秋天，數(shù)百萬候鳥都會經(jīng)過這座城市，到達它們季節(jié)性的家園，40年來，他從52個物種中收集了大約70000只鳥類個體。

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

攝影: Kate Golembiewski

通過使用威拉德數(shù)十年來收集的形態(tài)學數(shù)據(jù)和從NASA獲得的溫度記錄，研究人員確定了鳥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，跗跖骨的長度平均減少了2.4%，跗跖長度是一種衡量體型指標的重要參數(shù)。

研究人員還比較了短期波動，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。通過觀察短期波動，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，40種鳥類的翅膀長度平均增長了1.3%，其背后的原因尚不清楚，但研究人員認為，這可能是鳥類為了繼續(xù)完成有效的遷徙而對較小的體型進行補償?shù)囊环N方式。

在以色列，20世紀后半葉以來，夏季最低氣溫平均每十年上升0.26℃。伯格曼法則預測，在溫血動物中，來自溫暖地區(qū)的種族比來自寒冷地區(qū)的種族體型要小。根據(jù)這一規(guī)律，許多研究報告了化石動物的體重與世界各地獨立確定的古氣候變化之間的一般相關(guān)性。利用博物館標本，科學家們發(fā)現(xiàn)，在1950年至1999年間，以色列五種雀形目留鳥的體重和跗跖骨長度下降。在這一時期，四個物種（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，兩個物種（優(yōu)鴉山鷦鶯和家麻雀）的跗跖骨長度也顯著下降。薩丁尼亞鶯、白眶鵯和鳳頭百靈 Galerida cristata的身體狀況（體重與跗跖長度之比）有所下降。這表明，上述體重和跗跖骨長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（如食物供應減少）導致體重下降的可能性。這些下降可能對鳥類物種間的群落結(jié)構(gòu)和競爭產(chǎn)生嚴重影響，并可能影響小型雀形目鳥類的生存。

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

這些變化是否無處不在？

在進行深入探討之前，讓我們首先明確一點：并非所有的鳥類都在變小。雖然以上幾項分析（每項分析都包括幾十個物種和數(shù)千個個體）表明鳥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，鳥類似乎變得越來越重或翅膀越來越短。在一項對加州鳥類的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，在40年中，鳥類的體重增加了（盡管增量很少），但在同一時期，鳥類的翅膀長度也增加了。在一項對越冬鴨子的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)法國的野鴨隨著時間的推移越來越重。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，并不意味著在賓夕法尼亞州、芝加哥、巴西或以色列進行的研究沒有意義。相反，它反映出氣候和生態(tài)變化的復雜性。氣候變化的區(qū)域影響差異很大。加州藍湖綜合生態(tài)研究中心的生態(tài)學家維泰克·吉里內(nèi)克領(lǐng)導了這項亞馬遜流域的研究，他認為，在一些地方，氣溫升高或降水量變化可能會增加食物的可獲得性，他說：“除了溫度和降水量的變化外，這些鳥類還可能正在經(jīng)歷其他情況。真的很難把其中一些線索分開。”例如，對于越來越胖的法國野鴨，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季節(jié)體重增加。

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

為什么鳥類在變小？

在那些鳥類看起來確實在變小的地方，研究人員對其原因有一些猜想。

一種解釋可以歸結(jié)為物理學：更大的物體吸收更多的熱量。在生物學方面，伯格曼法則假定溫血動物在寒冷氣候下體型較大，在溫暖氣候下體型較小。這是因為體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類，一般來說，生活在溫暖環(huán)境中的鳥類比生活在寒冷棲息地的鳥類要小。吉里內(nèi)克和韋克斯都認為這是這些鳥類群體正在變小的一個可能的解釋。就像人類在太熱時會經(jīng)歷熱衰竭和中風一樣，鳥類也會因過熱而感到壓力。為了避免過熱，尺寸較小可能是有利的。在這種情況下，體型較小的鳥類可能比體型較大的鳥類更能在溫度更高、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。

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

攝影: Vitek Jirinec

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

然而，杰里內(nèi)克說，鳥類翅膀越來越長的現(xiàn)象使這一理論變得復雜。“如果這是真的，很難證明增加翅長是合理的，因為這也需要能量。”

芝加哥項目的另一位作者，密歇根大學進化生物學家本·溫格同意并補充說，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，很難相信所有研究物種的食物資源都會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?？煽俊Ｎ覀儾恢罋夂蜃兓侨绾斡绊懨糠N鳥類的飲食的，但我們知道幾乎所有的鳥類都經(jīng)常暴露在比過去幾十年更熱的溫度下。

為什么有些鳥的翅膀變長了？

翅長增加背后的原因就更不清楚了。

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

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

攝影: Vitek Jirinec

然而，在亞馬遜流域項目中所涉及的鳥類都不是候鳥。對于這一點，溫格說：“也許這不僅是對遷徙的反應，而是對更普遍的常規(guī)飛行需求的反應，因為身體正在變小。”飛行是一項能量密集型活動，體型較小的鳥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，翅膀的長度可能會增加，以彌補肌肉力量的減少。不幸的是，這是一個很難驗證的假設(shè)。“你必須把鳥放在風洞里才能看明白，”吉里內(nèi)克說。

另一種被稱為艾倫法則的理論認為，溫血動物在更熱的氣候下四肢更長。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產(chǎn)物。但吉里內(nèi)克和韋克斯認為，目前沒有任何現(xiàn)有數(shù)據(jù)支持艾倫法則對鳥類的影響。首先，翅膀的長度是從“腕關(guān)節(jié)”到最長飛羽的末端。羽毛不會散發(fā)熱量，只有身體有血液流動的部位才能散發(fā)熱量，這意味著翅膀長度指標并不一定和熱量釋放相對應。

這些變化是否證明鳥類正在適應氣候變化？

與我交談過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類。體重歷來被用作健康的衡量標準：一個物種中體型較小的鳥類通常被認為是不太健康。鳥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)果可能不會導致更好的生存機會。

例如，吉里內(nèi)克和他的合作研究人員發(fā)現(xiàn)，隨著時間的推移，巴西亞馬遜地區(qū)經(jīng)歷種群下降的鳥類也在經(jīng)歷同樣的體重下降。他說，如果體型變小在氣候變化下會自動帶來優(yōu)勢，那么不清楚為什么體型變小的物種數(shù)量反而會減少。無論怎樣，鳥的體型變小都是有限制的。“不能無限制地縮小，”吉里內(nèi)克說。“在某個時刻，它將達到一個閾值，超過這個閾值，種群數(shù)量將會下降。”

不管原因是什么，這是一個令人擔憂的趨勢。“體型的重要性無論怎么說都不算夸大，”溫格說。“動物的生態(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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