【生物演化】物種演化速度不敵地球環境的急劇變遷

分享至

■ 最近一份新研究指出,目前的氣候變遷不僅超過生物演化的速度,甚至凌駕數千倍。

大難臨頭? 索山王蛇(圖左)和墨西哥豹蛙演化的速度比本世紀氣候變遷的預估速度慢了好幾萬倍。     圖片來源:約翰.溫斯(John Wiens)

編譯|汪芃

氣候變遷將讓全球生物陷入危機,這點科學家已經知道,但他們想了解的是危機究竟會有多大,畢竟在六千五百萬年前,地球生物演化速度跟不上劇烈氣候變遷的時候,可是造成全球半數物種滅絕,稱霸一時的恐龍如今更淪落變成一些長著羽毛、緊張兮兮的生物,連在餵鳥器上都會被松鼠霸凌呢。而最近一份新研究指出,目前的氣候變遷不僅超過生物演化的速度,甚至凌駕數千倍;雖然這篇研究並未估計滅絕率,但地球的生態多樣化確實前景堪憂。

過去幾十年來,地球溫度共上升攝氏0.6度,而根據氣候預測模型,本世紀結束前還將升溫4度。這份研究的主持人是亞利桑那大學(University of Arizona)的演化生態學者約翰.溫斯(John Wiens),他表示:「我們希望參考過去的物種適應氣候變遷的情況,推估目前物種的演化速度跟不跟得上氣候變遷。」溫斯決定研究系譜樹頂端的新枝,也就是年代晚近的物種。

若兩個仍活躍在地球上的物種關係很近,科學家可以估算出兩個物種大約在何時分枝,如此就能得出兩物種共同祖先的年代。此外,科學家也能運用演化模型,估算出共同祖先棲息地的氣溫和降水量。溫斯在耶魯大學生物學系學生伊格納修.昆泰洛(Ignacio Quintero)的協助下,將540種現存的脊椎動物分成17組進行上述計算,其中包括爬蟲類、兩棲類、鳥類和哺乳類,多是北美及中美洲的原生物種,亦有少部分歐洲、亞洲、澳洲、南美洲和非洲的品種,接著利用全球氣候模型來計算每個物種棲地的氣候在本世紀末的變化狀況。

結果雖然各地氣候、每個品種的脊椎動物都不同,但研究成果卻看得出一致性。在這17組生物中,有15組的平均適應速度低於每一百萬年攝氏1度,剩下2組適應速度稍快,但依然不到每一百年攝氏2度。舉例而言,如果某種蛙類適合繁殖的溫度原本在秋季,那麼在適應氣候變遷的情況下,可能改在九月甚至是一、二月繁殖,而原本以這種蛙卵為食的蜥蜴也必須改變食物來源;然而本研究指出,比對我們對西元二一○○年的全球暖化預測,地球物種適應的速度整整比氣溫變化慢上一到十萬倍,另外,研究團隊利用預估的地區降雨增減資料進行比對,也得到相同結論,即物種對雨量增減趨勢的適應速度也慢了一到十萬倍。

生物適應環境的速度太慢確實會導致滅絕。動物雖然可以遷徙,但由於棲地破壞和其他種種因素,並非所有物種都能找到新的落腳地。好比若某種囓齒動物住在山區,會隨著氣候暖化漸漸往高處移動,但若氣溫持續上升,該品種已被逼至海拔最高處,最後依然會因為無路可退而滅絕。

這份研究結果讓溫斯很驚訝,因為數據顯示這些物種平均每一百萬年才能適應不到1度的氣溫變化,但現在卻得在二一○○年之前適應高達4度的升溫。他說:「瘋子才會相信這些物種可以在幾十年內演化得比過去幾百萬年還多。」

溫斯這篇論文將發表在八月號的《生態學通訊》(Ecology Letters)期刊上,但他也聲明,這份研究只研究數百個品種,而實際上生態系中的生物超過數百萬種,因此他並不是在預測滅絕率。「如果要從我們取樣的幾百種動物推估,滅絕率大概是50%,但這個數字不一定能套用在真正的生態系統中。」

未參與本研究的耶魯大學演化生物學者邁克.唐諾修(Michael Donoghue)表示:「我認為這份研究很有意思,也很有價值,絕對能引起許多討論。」然而本論文也指出,動物的實際適應力可能遠高於研究預期。唐諾修也解釋:「會有人說,過去生物演化得慢是因為氣候變遷慢,而這種論點也合理。」唐諾修提到,已有其他研究發現某些物種的適應力極高,好比達爾文雀(Galápagos finches,包括地雀屬、鶯雀屬、樹雀屬等)。例如一份二○○六年的研究報告便指出,有一種非原生的地雀(ground finch)遷徙到加拉巴哥群島(Galápagos islands)的一個島嶼後,開始吃當地原生的小型地雀喜歡吃的大型種子,小地雀無法與外來的大型雀競爭,便開始演化出較小的鳥喙,如此便適合吃其他較小的種子──而整個演化過程不過二十年。

唐諾修說:「我認為溫斯團隊點出了大大小小的潛在錯誤,這樣很好,有助大家接受研究成果,只是依然不代表這個研究百分之百可靠。」

本研究另一個可能出錯的地方是年代估算。未參與本研究的華盛頓大學氣候變遷生態學者蘿倫.巴克利(Lauren Buckley)表示,如果溫斯團隊錯將某年代為二十萬年前的有尾目生物錯估為兩百萬年前的物種,會導致計算結果誤差十倍,亦即該生物的演化速度其實比氣候變遷慢兩萬倍而非二十萬倍;換言之,這類錯誤來源雖重要,但卻不足以影響結論(亦即生物演化速度依然遠低於氣候變遷速度)。巴克利說:「溫斯團隊的論點很穩,很難完全推翻。我想我從這篇論文中學到的是儘管他們的研究方法粗略,但確實得出了概括的估計值。」

--

報導出處:Species Not Evolving Fast Enough to Cope With a Changing World(Science)

責任編輯:Nita Hsu

(Visited 65 times, 1 visits today)

分享至
views

發佈留言

發佈留言必須填寫的電子郵件地址不會公開。 必填欄位標示為 *