氣候變化是21世紀最嚴峻的全球性挑戰(zhàn)之一，其影響已滲透到生態(tài)系統(tǒng)、生物多樣性和社會經(jīng)濟等各個層面。隨著全球變暖加劇、極端天氣事件增多，生物多樣性正遭受前所未有的壓力。全球溫度上升、海平面變化、降水格局改變以及氣候極端事件頻發(fā)等因素交織作用，嚴重威脅著生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和物種存續(xù)。

近年來，許多研究致力于探討氣候變化對生物多樣性未來的影響。但是方法的不同與結(jié)果的變異使得人們難以氣候變化背景下的生物多樣性獲得足夠清晰的認知。為此，亟需對已有研究進行綜述，以提升人類的認知。

2012年發(fā)表于《Ecology Letters》的這篇高被引綜述（引用超4000次）對此進行了全面梳理。該研究首先系統(tǒng)分析了氣候變化在個體、種群、物種、群落、生態(tài)系統(tǒng)及生物群落等不同層級的影響機制，指出物種可通過時間（物候變化）、空間（分布區(qū)遷移）和自身（生理適應(yīng)）這三條非互斥的途徑響應(yīng)氣候變化。接著，文章評述了預(yù)測全球和區(qū)域尺度生物多樣性變化的常用方法及其局限性，并對現(xiàn)有研究成果進行了整合。最后，作者明確了該領(lǐng)域在理論和應(yīng)用層面亟待突破的關(guān)鍵問題。

氣候變化對生物多樣性的影響

氣候變化對生物多樣性具有多層次的影響，從個體、種群到整個生態(tài)系統(tǒng)都可能受到顯著沖擊。在個體層面，氣候變暖可能導(dǎo)致生物適合度降低；在種群層面，可能引發(fā)遺傳多樣性減少；在物種層面，可能改變種間關(guān)系（如傳粉、寄生等生態(tài)互動）；在群落和生態(tài)系統(tǒng)層面，則可能引發(fā)植被類型更替或關(guān)鍵生境退化。例如，模型預(yù)測顯示，持續(xù)的氣候變化可能使亞馬遜雨林逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闊釒洳菰鷳B(tài)系統(tǒng)，而海洋酸化則可能造成全球熱帶珊瑚礁的大規(guī)模衰退。這些變化將重塑全球生物多樣性格局。

圖1. 氣候變化及其對不同層次生物多樣性影響的總結(jié)

生物多樣性對氣候變化的響應(yīng)

氣候變化促使物種通過多種適應(yīng)性策略來維持生存，主要包括表型可塑性和演化適應(yīng)兩種機制。其中，表型可塑性往往能實現(xiàn)快速響應(yīng)，例如觀測到的鳥類繁殖時間提前、嚙齒動物冬眠周期縮短等對溫度升高的即時調(diào)整。具體而言，物種的適應(yīng)途徑可歸納為三大維度：（1）空間維度——通過遷移或擴散追蹤原有氣候適宜區(qū)；（2）時間維度——調(diào)整生命周期關(guān)鍵事件（如植物開花期提前、候鳥遷徙時間改變）；（3）自身調(diào)節(jié)維度——通過生理代謝改變或行為調(diào)整（如活動節(jié)律變化）來適應(yīng)新環(huán)境條件。這些策略并非相互排斥，物種可能同時采用多種方式應(yīng)對氣候壓力。

圖2. 生物響應(yīng)氣候變化的3個維度

未來全球生物多樣性的評估

盡管當前對氣候變化影響生物多樣性的認知仍存在局限，但已有證據(jù)表明，大量物種正面臨嚴峻的生存危機。在量化預(yù)測方面，生態(tài)建模（如物種分布模型和動態(tài)植被模型）仍是主流工具，但其預(yù)測結(jié)果存在顯著不確定性——例如模型估算顯示，到本世紀中葉可能有15%-37%的物種消失，而西半球陸地鳥類到2100年的滅絕風(fēng)險可能高達30%。這一領(lǐng)域的研究亟待突破以下關(guān)鍵瓶頸：（1）拓展研究對象的 taxonomic 和 geographic 覆蓋范圍；（2）改進模型算法以克服現(xiàn)有局限性（如忽略物種交互作用）；（3）整合多重脅迫因子（如生境破碎化與氣候變化的協(xié)同效應(yīng)）；（4）通過觀測數(shù)據(jù)驗證模型準確性；（5）量化并降低預(yù)測中的不確定性。這些挑戰(zhàn)的解決將推動氣候變化生態(tài)學(xué)從初級階段向更精準的預(yù)測階段發(fā)展。

圖3. 預(yù)測的生物多樣性喪失情況

圖4. 問題與挑戰(zhàn)

撰稿 / 郭佳

圖片 /論文