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氣候變化的影響有多大？連魚的大小變化都“失控”
海平面在上升，
海洋在逐漸變暖，
嚴重且持久的干旱威脅著農(nóng)作物、
野生物和淡水供應，
從北極的北極熊
到海灘筑巢的海龜，
我們星球上的生物多樣性
正受到氣候變化的影響，
也由于氣候變化，
人類與野生動物面臨著新的生存挑戰(zhàn)。
這或許聽上去并不是那么明朗，
不妨來看看魚兒們的遭遇……
體型與氣候變化有關嗎？
體型是一個重要的生物學與生態(tài)學特征[1,2]，然而，由于資源開發(fā)，導致部分野生種群的平均體型不斷下降，以及生態(tài)系統(tǒng)功能多樣性和恢復力的降低[3-5]。
此外，還有一種仍存爭議的假說 —— 溫度的升高會導致外溫動物的體型變小。這種變化被認為是對全球變暖的第三種普遍反應[6]，但與過度開發(fā)不同，它對生態(tài)系統(tǒng)中的所有物種都有影響。
通常處于溫度較高的實驗環(huán)境下的昆蟲、蠕蟲、爬行動物、魚類等物種的成體體型有變小的趨勢[7]。這種現(xiàn)象被稱為Temperature–size Rule。
魚類體型生長的示意圖 ©? Asta Audzijonyte
相同實驗條件下的水生物種對溫度變化的反應更加明顯，該結果引發(fā)了人們對氧氣供應作用的關注[8-10]。例如在169種水生物種中觀察到，每升溫一攝氏度，成體動物的體重平均下降5%，而陸生成體動物的體重僅下降0.5%。
然而，迄今為止，氣候變化生態(tài)學主要關注的是地理分布、物候和生物豐度的變化及其后果[11]，氣候變化導致大量物種體型的變化并沒有被系統(tǒng)地評估過。
在今年4月發(fā)表在《自然-生態(tài)與演化》(Nature Ecology & Evolution)一項長達數(shù)十年的研究[12]中，研究人員對100多萬份視覺調(diào)查數(shù)據(jù)進行了分析，以進一步了解魚類體型受氣候變化而變化的現(xiàn)象。
大堡礁內(nèi)各種各樣的魚，澳大利亞 © Troy Mayne
研究方法
過去類似的研究主要傾向于數(shù)據(jù)量充足的被商業(yè)捕撈的物種；這項研究則借助了澳大利亞國家珊瑚礁監(jiān)測網(wǎng)和珊瑚礁生命調(diào)查的大型水下視覺調(diào)查數(shù)據(jù)集[13,14]，有些地方已經(jīng)連續(xù)監(jiān)測了26年以上。
研究人員通過對數(shù)據(jù)充足的335個物種進行研究（研究對象未被隨機選擇），包括小型魚類、大型魚類和鯊魚（包括被商業(yè)捕撈的物種，但大多數(shù)是未被捕撈的）。
調(diào)查數(shù)據(jù)的空間分布參考圖，根據(jù)海平面溫度進行了顏色區(qū)分 ©? Asta Audzijonyte
首先，他們對澳大利亞不同地區(qū)的同種魚類進行了觀察，并分析了自然分布中溫度較高或較低的水域對其體型的影響。
其次，他們研究了隨著時間的推移分布在同一地區(qū)的魚類是如何受到氣候變化的影響。
有的變大，有的變小？
研究結果表明，溫度是影響野生巖礁魚類體型大小的主要決定因素，而且隨著時間和空間的變化，牠們平均體型的差異會變得較大。
時間與空間因素影響差異圖 ©? Asta Audzijonyte
在物種的自然分布種群里，時間因素所產(chǎn)生的影響比空間要大得多 —— 在較暖或較冷的水域下（空間因素），溫度每變化1攝氏度，魚類種群的平均體長會出現(xiàn)4%的差異；然而當溫度因全球變暖而變化時（時間因素），每變化0.5攝氏度會出現(xiàn)接近20%的變化幅度，該數(shù)字是過去近二十年內(nèi)的變化評估。
令人驚訝的是，研究人員還發(fā)現(xiàn)，一些魚在水溫變暖的情況下體型反而變大了。
不同種類魚大小變化的參考圖 © Asta Audzijonyte
在一些魚類中，約45%的物種因氣候變化體型增加，相反約55%的物種體型減小。同時，還發(fā)現(xiàn)這樣一種趨勢 —— 體型較大的物種傾向于變得更大，而體型較小的物種則傾向于變得更小。
對海洋生態(tài)的影響
這項研究之所以重要，原因之一是它展示了海洋物種對氣候變暖反應的復雜性，不同物種的不同體型變化直接影響著食物網(wǎng)和生態(tài)系統(tǒng)的重組、以及群落對其他外部壓力（如捕魚、沿海污染）的適應性與恢復力。
隆頭鸚嘴魚(Bolbometopon muricatum)，澳大利亞 © Ju?rgen Freund / WWF
而許多生物特性都是以體型大小為尺度，因此群落體型的平均值、變化幅度和形態(tài)都會影響到生態(tài)系統(tǒng)的整體功能[15]。
例如體型越小的魚被捕食的幾率相對較高，這意味著牠們將面臨著更高的死亡率。
白條雙鋸魚(Amphiprion frenatus)，斐濟 © Cat Holloway / WWF
尤其重要的是，我們發(fā)現(xiàn)群落中不同物種間的體型的變化并不一致——大型掠食性物種總的生物量和生產(chǎn)量可能會隨著溫度的升高而增加，而小型掠食性物種的生產(chǎn)量則會下降。
因此，可以預見食物網(wǎng)結構會發(fā)生復雜變化。那么了解這種體型趨勢的影響，對保護海洋生物多樣性是十分重要的。
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