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    跟不上全球升溫的企鵝,會“滅絕”嗎?

    時間:2022年08月12日    熱線:0311-85290821   來源:中國新聞周刊

      跟不上氣候變化的企鵝會“消逝”嗎?

      中國新聞周刊記者/牛荷

      發于2022.8.8總第1055期《中國新聞周刊》雜志

      走路蹣跚,又堪稱“游泳健將”和“潛水高手”的企鵝在地球上已存在了6000多萬年,成為水中高手前,它還具有飛行能力。

      7月19日,自然出版集團旗下刊物《自然通訊》在線發表的一項國際研究給出了企鵝由飛行到適應海洋的詳細進化史。研究團隊通過構建包括亞種在內的24種現存企鵝和近代滅絕的3種企鵝的基因組數據集,首次將現存企鵝和最近滅絕的企鵝譜系的基因組數據與完整化石記錄相結合,重建了企鵝的進化史,并確定哪些基因有助于企鵝過渡至水生動物。

      研究表明,企鵝是已獲得全基因組數據的鳥類中進化最慢的物種之一,這可能讓它們難以適應目前全球變暖的速度。該研究合作者、布魯斯博物館的鳥類古生物學家丹尼爾·克塞普卡在回復《中國新聞周刊》的郵件中寫道,“從化石記錄中看到企鵝可以適應氣候變冷或變暖,但問題是這種適應往往需要數萬年甚至數百萬年。如果未來幾十年,全球持續快速升溫,包括企鵝在內的大多數物種恐怕沒有足夠的適應時間!

      演化最慢的鳥類之一

      翅膀變成鰭狀肢、身體呈流線型、長時間潛水、圓胖的身體……這些特征使得現代企鵝看起來并不像鳥類,卻有助于它們更好地適應海洋生活和寒冷氣候。拉長時間來看,上千萬年以來,企鵝并未停止進化的腳步,伴隨著地質、氣候、環境等因素的變化,形成了如今所看到的現代企鵝!蹲匀煌ㄓ崱愤@項研究中,研究者們給出了企鵝進化的“全貌”。

      研究顯示,6000多萬年前,企鵝祖先在古西蘭地區,今新西蘭大陸出現,隨后從古西蘭擴散到南美洲和南極洲。3400萬年前南極冰蓋形成,這期間分化出不少巨型企鵝。最近一次企鵝物種多樣化始于200萬年前第四紀大冰期,這一時期全球氣溫大幅變冷,中、高緯地區,包括極地以及高山區在內廣泛形成大面積冰蓋和山岳冰川。冰蓋擴大和環境變化促使企鵝開始遷徙到更廣泛的地區,彼此之間逐漸隔絕開來,導致其快速分化出多種現生企鵝物種。

      論文共同第一作者、深圳華大生命科學研究院副研究員周程冉告訴《中國新聞周刊》,通過目前研究發現的最古老企鵝化石判斷,當時的企鵝翅膀可能還具有折疊功能,但是已經不能飛行?巳湛ㄕf,最早的企鵝祖先可能是從一種可以飛行的海雀類動物進化而來,由于前者尚未在化石記錄中被發現,因此無法準確知道企鵝何時失去了它們的飛行能力 。

      該研究的通訊作者、浙江大學生命演化研究中心教授張國捷告訴《中國新聞周刊》,物種分化往往伴隨著復雜的基因流動,這使得企鵝形態更加多樣化。據世界自然保護聯盟(IUCN),目前公認的企鵝物種共計18種,包括帝企鵝、阿德利企鵝、洪堡企鵝、黃眼企鵝等。澳大利亞、新西蘭等南半球廣大區域也分布著不同種群的企鵝。

      “在漫長進化中,企鵝演化出一套適應環境的‘基因秘籍’,在體溫調節、氧和、潛水、視力、體型等方面均有著相關進化基因,將企鵝塑造成如今的模樣,讓它們更好在寒冷環境和在水下生活!敝艹倘礁嬖V《中國新聞周刊》。

      相較早期企鵝,現生企鵝在體型上逐漸趨向小型化,用于獲取食物的喙變得短小,由翅膀演變而來的鰭狀前肢更適合海洋環境。周程冉說,味覺方面,企鵝只保留了對酸味和咸味的感知,丟失了鮮、甜和苦味的相關基因,研究推測在寒冷的海洋中進食,后幾種味覺的丟失對它們而言影響不大。

      多種基因突變還令企鵝有著很強的紫外線感知能力、視覺敏感度等,即便在弱光或昏暗的海水中也能保持敏銳的視覺!昂K泄獾恼丈漕l率和在陸地上存在明顯差異,企鵝如果自身不進化,長期在海水中會導致其視力受損!睆垏菡f。

      不同企鵝物種在海水中的潛泳能力也存在差異。周程冉舉例,從潛水時間和深度上看,帝企鵝是所有企鵝中潛水能力最強的,能在500多米深海區潛水約30分鐘,大部分小藍企鵝最多只能潛水幾分鐘!斑@種差異除了基因層面的原因,還受到企鵝棲息地環境以及食物資源影響。比如小藍企鵝一般選擇近岸地方捕獲食物,而且小藍企鵝的體型比帝企鵝小,食量也相對較小!彼f。

      如今,企鵝已與棲息地形成適應關系。比如同樣生活在南極的帝企鵝和阿德利企鵝,前者選擇冬季到冰蓋上的某一地區孵化下一代,帝企鵝幼崽外表為灰色,這與孵化地冰蓋的顏色相對應;后者則在春夏季到達南極海岸線進行繁殖,這時部分區域的冰川開始融化,地面的褐色巖石裸露出來,阿德利企鵝的幼崽顏色偏褐色。

      值得一提的是,研究中還將企鵝與360多種非企鵝鳥類的基因組數據進行比對,發現企鵝和其近緣的信天翁演化速率最慢?巳湛ㄕJ為,這可能與壽命高于平均水平、后代數量少等因素相關!鞍l現這一點時很意外,因為企鵝和其他鳥類類群在體型和繁殖時間上并沒有顯著差異,我們沒預期到企鵝會比其他鳥類進化慢這么多!睆垏莞嬖V《中國新聞周刊》。周程冉回憶,“當時發現這一結果后,又對比了其他數據,發現親緣關系較近的水生鳥類比非水生鳥類的演化速率更低。因此推測原因可能和水鳥的水生特性也有關系!

      “從企鵝的演化速率來看,體重和演化快慢并沒有顯著相關性,但研究發現體型最大、生活在高緯度的帝企鵝演化速率是所有企鵝中最快的!痹谥艹倘娇磥,南極極端環境給高緯度企鵝帶來了較大的環境壓力。冰期和氣候波動等環境事件進一步推動了企鵝的遷徙、演化與分化,這在一定程度上促進了高緯度物種對極端環境的適應!捌簌Z的物種形成很大程度上是由全球氣候變化、地質運動等驅動的!毖芯恐赋。

      全球升溫,未來企鵝會“滅絕”嗎?

      “企鵝演化速率慢,可能意味著它們需要更長時間適應環境和氣候變化!痹谥艹倘娇磥,盡管目前企鵝已經對海洋生活和南極環境產生了很強適應度,但這種“強適應度”建立在上百萬年的時間單位基礎上,目前監測到全球明顯升溫的時間跨度縮短至過去的100年至300年間。企鵝能否快速適應氣候變化,未來生存是否存在嚴重威脅,都是值得擔憂的問題。

      世界氣象組織秘書長佩蒂瑞·塔拉斯2021年表示,南極半島是地球上變暖速度最快的地區之一,過去50年間上升了3℃。今年5月,塔拉斯稱,過去七年是有記錄以來最熱的七年,未來還會出現“有記錄以來的最熱一年”!翱傮w來講,整個南極的平均溫度在快速上升!敝袊茖W院大氣物理研究所研究員李熙晨告訴《中國新聞周刊》,不同區域溫度上升程度不同。一些站點還出現了爆發性增溫,雖然較為短暫、影響較小,但這種極端性現象卻越來越頻繁。

      根據世界自然保護聯盟公布的企鵝信息統計,目前全球超過40%的企鵝生活在南極洲。張國捷分析,南極不規律的溫度變化可能對企鵝的繁殖影響較大,比如孵化困難;另外可能也會對周邊食物結構產生影響,從而影響企鵝的遷徙路線和棲息地。

      全球升溫導致的最直接結果便是冰川加速消融。據政府間氣候變化專家委員會(IPCC)數據,自1990年至2022年,全球兩大冰蓋——格陵蘭島和南極洲的冰蓋都在消融,2010~2019年期間的損失率最高。美國國家航空航天局(NASA)衛星數據顯示,自2003年以來,南極洲正在以每年約1500億噸的平均速度流失冰塊,格陵蘭島每年流失約2800億噸。

      李熙晨表示,過去十幾年間,整個南極冰川的融化速度加快了至少三倍!叭绻麣鉁睾罄m仍然增加的話,未來南極冰川消融的速度可能會進一步增加!彼麚牡氖,相較之前緩慢的冰川消融,未來某一刻西南極冰川可能會存在“崩潰式”消融的風險!叭绻麄西南極冰川都消融了,全球海平面至少會上升6~7米。這會造成很大危機,很多地方可能會面臨被‘淹’的命運!

      企鵝的生存與冰川息息相關,它們在海冰上繁殖、休息和換羽,企鵝的食物——磷蝦也在冰層邊緣附近繁衍生息?巳湛ㄕf,帝企鵝每年冬季都試圖回到同一個地方繁殖,如果溫度持續升高,將很難找到穩定而持久的冰來撫育后代。據美聯社報道,2016年,南極洲哈雷灣約一萬只小帝企鵝被淹死,因為海冰在小企鵝長出羽毛前就已破裂,該地曾是帝企鵝最大的繁殖地之一。2017年及2018 年,由于海冰沒有完整復原,導致這兩年每個繁殖季節這一地域的小帝企鵝幾乎都死亡。此后,哈雷灣幾乎再沒有出現過帝企鵝,而附近的道森蘭頓的帝企鵝數量出現明顯增加。

      前述《自然通訊》的研究指出,相比祖先企鵝,現代企鵝的演化速率變低了。當置身于全球變暖的氣候背景下,其生存現狀似乎并不樂觀!霸谀壳耙阎钠簌Z物種中,約有四分之三已經滅絕!笨巳湛ㄕf!吨袊侣勚芸凡樵兪澜缱匀槐Wo聯盟的紅色名單發現,目前現存18種企鵝物種中,12種企鵝的種群數量均出現遞減,被認定為瀕危、近;蛞资軅Φ奈锓N共11種,占比超60%。其中黃眼企鵝、非洲企鵝、直頂企鵝、北跳巖企鵝、加拉帕戈斯企鵝已處于瀕危狀態,加拉帕戈斯企鵝的成熟個體數減至1200只。

      “目前看來形勢還比較嚴峻!敝艹倘秸f,這些瀕危企鵝大多并未生活在南極大陸,而是生活在非洲、新西蘭等地。這些地方的種群更易受到人為因素影響,再加上氣候變暖、棲息地缺失等因素,導致現有種群不太穩定。此次發表在《自然通訊》上的研究涉及的三種已滅絕企鵝大多都是基于這些因素消亡的。這三種滅絕企鵝分別是查塔姆島企鵝、查塔姆島黃眼企鵝、懷塔哈企鵝,此前都曾生活在新西蘭。

      并非所有企鵝物種在氣候升溫后,都出現種群數量下降的情形!安煌簌Z物種應對氣候變化的反應存在差異,這可能和它們彼此不同的生活史相關!睆垏菡J為。

      據《科學美國人》2019年7月報道,1982年到2017年,隨著氣溫上升,南極西部半島的巴布亞企鵝繁殖數量從2.5萬只躍升至17.3萬只。據了解,巴布亞企鵝主要分布在南極半島、?颂m群島和南喬治亞島,隨著冰層融化,它們會調整食物種類并擴大活動范圍,比如從捕食磷蝦轉移到魚類。在獲取食物方面,巴布亞企鵝可以以每小時22 英里的速度游泳并潛得更深,而阿德利企鵝則依靠漂浮的海冰來覓食。中國第38次南極科考隊成員閆登輝告訴《中國新聞周刊》,企鵝數量減少并不意味著這些企鵝滅絕了,可能是因為當地的氣溫升高后,企鵝選擇遷徙到更寒冷的高緯度地帶重新定居,這需要至少幾十年的時間來監測、跟蹤。

      在李晨曦看來,盡管有《南極條約》等保護舉措,但當置身于全球范圍內碳排放、氣溶膠顆粒等污染物充斥的大環境時,南極也很難獨善其身。張國捷說,也不要過于悲觀,現在絕大部分企鵝還不是瀕危物種,企鵝自身在面臨環境變化時也會有協調機制。

      但在周程冉看來,基于種種風險因素,對于有些企鵝物種而言,未來可能會面臨滅頂之災!皻夂虻膭×易兓谝欢ǔ潭纫部赡艹^它們的承受范圍。對企鵝自身來說,這可能刺激它們進行下一輪進化,或者某些物種將面臨消亡!

      《中國新聞周刊》2022年第29期

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    編輯:【郝燁】
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