南大洋上,一只黑眉信天翁贴着浪尖滑行,它可以几十年不落地。但一项新研究给出了一个不太乐观的推演:这种长寿海鸟的进化速度,可能追不上气候变暖的脚步。
研究发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上,作者之一、伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)资深科学家斯泰法妮·热努夫里耶(Stéphanie Jenouvrier)和团队,把三十多年的种群变化与个体特征记录,和性状遗传规律、未来气候预测放在同一个计算机模型里跑。
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模型追踪的是:体型、行为、繁殖时间上的差异,如何影响存活和繁殖。那些能提高存活与繁殖表现的性状,会随着时间在种群中变得更常见——自然选择与进化就这样在模拟中浮现出来。模型同时纳入了种群变化的不确定性和自然气候波动。
遗传本身,保护力有限
模拟结果里,能把性状传给后代这件事,对避免灭绝的帮助并不大。这说明遗传本身并不能决定一个种群能否成功适应,还要看自然选择对有用性状的偏爱有多强,以及环境变化如何影响存活与繁殖。
同一个优势,出现在生命周期的不同阶段,对种群未来的影响也不一样。热努夫里耶说:“我们的结果显示,进化拯救不仅取决于环境变化有多快,还取决于进化作用在生命周期的哪个位置。当适应改善的是对种群增长最关键的那部分生命周期时,进化才能帮上忙;而限制气候变化的速率和幅度,能让适应有更大的机会为种群存续出力。”
所谓“进化拯救”,指的是种群在环境恶化后,通过适应性进化避免灭绝。科学家曾把它视为抵御气候驱动生物多样性丧失的一种缓冲。但它能否来得足够快,一直不确定,对信天翁这类长寿物种尤其如此——世代时间较长,会推迟进化对种群趋势产生影响的时间。
升温越强,适应越容易被压过去
模拟还显示,周围气候的状况影响很大。在过去相对稳定的条件下,被允许通过进化适应的种群,预计会比没有这种适应的种群规模更大。在未来气候条件下,如果升温被足够程度地限制,进化响应可以为种群的持续存活作出贡献;而更强的升温,通常会把这些好处压过去。
热努夫里耶说:“进化能帮助种群应对环境变化,但我们的结果显示它有极限。对这种长寿海鸟来说,限制气候变化的幅度,对种群存续的作用远大于进化适应本身。”
共同作者、美国国家大气研究中心科学家玛丽卡·霍兰德(Marika Holland)解释了减排如何给适应留出空间:“未来气候变暖的速率和幅度,影响着进化适应的有效性。通过减少温室气体排放来减缓未来的气候变化,可以放慢种群下降,并使进化适应能够促进种群存续。”
研究给出的一个具体推演是:大幅限制排放,可使预测的灭绝概率降低约一半。在部分条件下,进化确实有帮助,但在未来的升温情景中,它总体上无法阻止种群数量下降。
共同作者、魁北克大学里穆斯基分校的乔妮·范德瓦勒(Joanie Van de Walle)说:“有些性状,比如翼长,能帮助幼鸟存活,但关键问题是,这些性状上的进化变化能否快到跟上气候变化。”
对黑眉信天翁来说,答案更可能取决于排放曲线,而不是翅膀的长度。
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