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随着气温上升和栖息地的变化，气候变化正威胁着全球动植物的生存。

一些物种已经能够通过快速的进化适应和行为或生理上的其他变化来应对挑战。为了减少从太阳吸收的热量，深色的蜻蜓会变得越来越苍白。芥菜植物开花较早，以利用较早的融雪。蜥蜴变得更加耐寒，以应对新气候的极端变化。

然而，科学研究表明，气候变化的速度比物种变化的速度快得多。

什么是进化?不适应?

“适应”一词被气候科学家以多种方式使用，但对生物学家来说，它有一个非常具体的含义:它指的是遗传变化，这种变化可以代代相传，提高物种在其环境中生存的能力。

这些基因修饰使进化适应不同于“驯化”或“驯化”，后者涉及的优势不会传递给后代。例如，当人们搬到高海拔的城市时，他们开始产生更多的红细胞，因为他们适应了低氧环境。

在世界各地，植物和动物已经适应了许多不同的温暖和干燥的栖息地，这促使科学家们质疑物种是否也能适应我们快速变化的气候。

到目前为止，对大多数物种来说，答案似乎是否定的。

进化，或快或慢

最近一项对包括猫头鹰和鹿在内的19种鸟类和哺乳动物种群的研究显示了一个潜在的适应障碍。

对于那些需要几年才能达到繁殖年龄的动物来说，在它们的后代出生时，气候已经发生了变化。那些给父母带来优势的基因——比如在正确的时间孵化或长到最佳尺寸——对后代不再有好处。

这些缓慢成熟的动物种群正在适应气候变化，但每一代都不足以在不断变化的条件下茁壮成长。事实上，进化的速度与全球变暖的速度是如此不匹配，以至于该研究的作者估计，在未来几十年里，他们研究的近70%的当地人口已经很容易受到气候驱动的灭绝的影响。

体型小的动物，如许多鱼类、昆虫和浮游生物，通常成熟得很快。然而，最近对小鱼和一种被称为桡足类的快速成熟浮游生物的研究揭示了快速适应气候变化的基因的另一个障碍。

许多物种拥有的基因使它们能够在比现在高1到2摄氏度(约2到4华氏度)的环境中生存，但如果气候变暖4到5摄氏度(约7到9华氏度)，就必须产生新的基因突变才能生存，这在某些地区是可能的，特别是如果温室气体继续高速排放的话。

为了测试物种的恢复能力，科学家们将这些快速成熟的物种的种群加热了许多代，以观察它们的基因变化。他们发现，桡足类动物和小鱼都能够适应最初的几度升温，但超过这个温度，它们很快就灭绝了。这是因为增加它们在高温条件下生存能力的基因突变发生的速度比温度上升的速度慢。

冷血动物，如蜥蜴、青蛙和鱼，特别容易受到气候变化的影响，因为它们调节自身体温的能力有限。它们适应气候变化的进化能力对它们的生存至关重要。

然而，对气候变化的快速适应往往是有代价的:由于无法忍受新的、更热的温度的个体死亡，种群数量会减少。因此，即使物种确实进化到能够在气候变化中生存下来，它们较小的种群仍然可能由于近亲繁殖、有害的新突变或诸如疾病流行之类的老霉运等问题而灭绝。

在一项如今已成为经典的研究中，研究人员在墨西哥研究蜥蜴时发现，仅热敏感个体的高死亡率——仅占整个种群的一小部分——导致了1975年至2009年间墨西哥所有蜥蜴种群中12%的灭绝。即使在温暖的条件下，每个种群中都有一些耐热的成年蜥蜴存活下来，研究人员估计，气候变化会杀死每个种群中如此多对热敏感的成年蜥蜴，到2080年，54%的种群将灭绝。

“任何适应都不是物种的本能原来的选择

物种适应温度上升的另一种方式是适应，有时被称为“表型可塑性”。例如，英国的大山雀——在院子和森林里很常见的小鸟——在温暖的年份里更早地产卵，这样它们的雏鸟就能在冬天结束的时候孵化出来，不管冬天什么时候结束。

然而，最近一项对世界各地100多种甲虫、蚱蜢和其他昆虫物种的分析发现，适应环境可能对这些物种没有足够的帮助。该研究的作者发现，他们所研究的物种在发育过程中适应1摄氏度(约2华氏度)的高温时，其耐热性平均只提高了0.1摄氏度(约0.2华氏度)。因此，全球变暖的速度似乎也超过了物种的适应能力。

植物和动物也可以通过迁移到较冷的栖息地来逃避全球变暖的影响。最近，一项针对12000多种不同动植物物种的全球分析表明，许多物种正在向两极迁移，速度之快足以跟上气温上升的步伐，许多热带物种也在向海拔更高的地方迁移。

然而，移民也有其局限性。研究表明，已经生活在高山上的热带鸟类可能注定要灭亡，因为没有空间让它们再往上迁徙。因此，热带物种可能正处于作者所说的“走向灭绝的扶梯”上。

除了温度，高纬度和高海拔的栖息地也给物种带来了许多需要克服的挑战。我们自己对地球上800种昆虫的研究表明，蝴蝶、蜜蜂和其他飞行昆虫在向高海拔地区迁徙时尤其受阻，因为那里没有足够的氧气供它们生存。

许多物种缺乏明显的气候策略

总的来说，进化适应似乎有助于减轻全球变暖的影响，但迄今为止的证据表明，它不足以克服目前的气候变化速度。适应和迁移提供了更快的解决方案，但研究表明，这些可能还不够。

当然，并不是所有的进化都是由变暖的温度驱动的。植物和动物物种似乎也在逐渐适应其他类型的环境，包括人类创造的环境，比如城市。但全球变暖的速度之快使其成为物种必须立即应对的主要威胁之一。

证据表明，人类不能简单地假设植物和动物能够从气候变化中拯救自己。为了保护这些物种，人类必须停止助长气候变化的活动。

Michael P Moore博士是丹佛科罗拉多大学综合生物系的助理教授。詹姆斯·斯特劳德(James T . Stroud)是佐治亚理工学院生物学院的助理教授。

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