首先是全球变暖,然后是一个进化的爆炸

在几年或数十年的问题中,研究人员认为,动物和植物已经在一个温暖的世界中适应生活。有些物种将无法快速变化,并会灭绝,但其他物种将发展,因为自然选择使他们能够在改变的环境中进行。

1997年,Arthur Weis发现自己是一桶种子。当时正在加利福尼亚州加州大学教学的Weis派遣了一名学生的Sheina Sim,收集一些野外芥菜种子进行研究。当SIM与她的研究完成时,韦斯留下了很多剩余的种子。没有特别的原因,他决定不要扔掉桶。“我们只是在冷,干燥的孵化器中扔了它,”韦斯说。

Weis很高兴他们做到了。当一个严重的干旱袭击南加州时,威斯意识到他可以使用额外的种子进行实验。2004年,他和他的同事收集了更多地区的现场芥菜种子,Sim七年前访问了。他们解冻了1997年的一些种子,然后在相同的条件下饲养两套植物。较新的植物增长了较小的尺寸,制作较少的花朵,并且最戏剧性地生产了春天早些时候的那些花朵。换句话说,变化的气候换句话说,将野外芥末植物推动几年。“我们有偶然的撒谎,我们撒谎了,”韦斯说。

Weis确信他的实验只是即将到来的事情的预兆。预计全球变暖会大幅提高全球温度,以及为世界上的气候产生许多其他变化,例如加利福尼亚州的更多干旱。在回应,韦斯和其他研究人员的竞争中,生活将接受一种进化的爆炸。

“达尔文思想的演变是渐进的,这比科学家的一生都需要更长的时间来观察到最轻微的变化,”现在在多伦多大学的韦斯说。“这可能是平均案例,但进化也可以在正确的条件下非常快速。气候变化将成为符合条件的事情之一。“

在过去十年中,保护生物学家发表了一系列研究,证明了全球变暖正在改变自然的面貌。红松鼠在加拿大品种在春天早些时候,为

烤
David K. Scelly / Yale大学
Yale University的David K. Skelly的研究表明,木头青蛙能够极其快速地进化的响应来改变热环境。

例子。苏格兰的野羊越来越小。许多鸟类,动物和植物的人口也在转移它们的范围。生活在山上的物种正在上坡;其他物种从赤道和朝向极点移位。

有两件事会导致这些变化。一种被称为可塑性。在许多植物种类中,基因上相同的个体将在风风条件下缩短,并且在平静的条件下高。人类也是塑料。Over the past two centuries, for example, people in industrialized countries have become much taller than their ancestors, mainly due to the extra protein and better health they’ve enjoyed (and the extra protein and better health their mothers have enjoyed while they were pregnant).

随着条件的变化,可塑性可以帮助动物和植物茁壮成长。例如,昆虫在春天的茧中出现,因为它们感觉越来越长。他们的时钟是遗传编码的,但如果他们在开始越早生长的植物,它们也足以提前出现。

另一方面,基因也可以改变。当环境发生变化时,具有某些遗传变异的个体可能比其他人更容易生存并具有更多的后代。他们将自己的基因通过了下一代,随着时间的推移,由于自然选择,整个人口变化。

然而,保护生物学家只有很少看着哪些原因 - 可塑性或自然选择 - 一直负责他们记录的气候驱动的变化。“人们真的没有考虑进化,”耶鲁林业与环境研究学院生态学教授大卫斯莱利说。“他们认为它发生在千年的时间尺度上。”

但近年来,进化生物学家已经证明,自然选择可以迅速移动,以应对人造活动 - 包括气候变化。吝啬地研究康涅狄格州的木青蛙。在过去的几十年里,这些池塘一直在变化。生长在被遗弃的农田上的森林一直铸造阳光灿烂的池塘。海狸一直在开放的领域创造新的池塘,创造出很多光的池塘。

自然选择可以迅速迅速移动,以应对人造事件。

Scelly和他的同事从阳光明媚和阴凉的池塘中收集了木头青蛙鸡蛋,并在他的实验室的相同条件下饲养了它们。尽管青蛙是近亲的亲戚,但它们在很多方面都很快分歧。来自海狸创造的湿地的青蛙可能在温暖的水中生存,而不是阴凉的池塘。阴暗的池塘倾向于在S​​celly学习中的阳光明媚的学习中倾向于干涸,并且时间的差异对青蛙的发展产生了影响。“我们从沉重的池塘收集的动物比阳光灿烂的池塘中的青蛙增长得更快,这些池塘是一个石头的扔掉,”吝啬地说。

这种变化的进化观点导致一些研究人员寻找全球变暖正在驾驶进化的证据。例如,威廉布拉德肖和俄勒冈大学的Christina Holzapfel已经研究过蚊子,将其鸡蛋放入食肉植物中。幼虫在春天孵化并喂养落入的死昆虫。布拉德肖和霍扎普福尔已经证明蚊子经历了自然选择,导致他们比分四分之一世纪前更快开放。

在某些情况下,自然选择正在以直接的方式工作。例如,Weis预测干旱将使现场芥末植物绽放。在潮湿的年度中,它为植物在植物上大吃一生而来,因此他们可以制作更多的种子。但在干燥的岁月里,他们在他们可以获得福利之前用完了水。相反,早期的开花植物有更多的运气。“我们看到的是预测的理论模型的正是什么,”Weis说。

但是,气候驱动的演化也有许多复杂性,科学家们还有很好的了解。红松鼠在加拿大繁殖的春季早些时候18天,但班次不仅仅是自然选择或可塑性的问题。这两个力量同时都在工作。换句话说,所有鼠鼠都通过移动它们的繁殖时间表来响应变化的气候,并且与早期时间表相关的基因正在通过人群蔓延。

在其他情况下,温暖的气候通过制作自然选择弱,而不是更强大而变化的气候。在苏格兰的野羊羊中,较大的羊羔曾经更有可能在恶劣的冬天存活。现在冬天更温和,小羊羔不支付这么沉重的价格。结果,绵羊的平均大小是dwindling。

一些科学家认为,随着温度的上升,进化将加速。

赫尔辛基大学的JuhaMerilä警告说,在很多案例中,自然选择似乎在工作中 - 有些涉及气候变化,有些不 - 可能没有任何自然选择。Merilä和他的同事研究了新西兰的红木鸥殖民地,过去50年来一直逐渐减肥。但是当科学家分析了16,520只鸟类的血统时,他们发现没有证据表明人口瘦弱,因为较小的鸟类比更大的鸟类更多的小鸡。无论他们的基因如何,他们的环境中的东西都会导致鸟类发展到更小的尺寸。“有多种可能性,”他说,如Dwindling Food Soffic。

Merilä敦促他的生物学家使用像Weis和他的同事在外地芥末植物中使用的严格方法来寻找自然选择。“这可能发生了,但我们使用的方法并不达到我希望看到的严格标准,”他说。

如果生活确实不断发展,现在,一些科学家认为,这一进化将在几十年来随着温度的上升和其他变化出现。

“进化将来会很重要,”蒙特利尔麦吉尔大学安德鲁亨德里说。这意味着保护生物学家需要在他们试图将世界的生物多样性所遇到的生物多样性发生时进行进化。188金博网注册就送188

气候变化的政府间议会最新报告警告称,所有物种的大约四分之一可能致力于全球变暖灭绝。基于IPCC对物种范围研究的估算。研究人员计算了物种适应的条件 - 温度,降雨等 - 然后将该范围在未来的项目中。在某些情况下,范围比物种可以移动得更快。在其他情况下,合适的范围缩小。在任何一种情况下,物种都将被困在Dwindling栖息地,并且变得更有可能灭绝。

但这些研究假定物种只能通过移动而应对气候变化,而不是通过不断发展。科学家们已经知道一些物种已经开始在全球变暖的回应时发展。“进化将节省许多物种免于灭绝,”亨德里预测。

然而,亨德利不考虑演变是一种生态学出的免费卡。虽然某些物种可能能够快速发展,但有些物种会缓慢发展 - 例如,如果例如,他们需要多年时间才能成熟。“他们可能不会迅速发展以防止灭绝,”亨德里说。

亨德里还指出,自然选择可以击中生物墙壁。“有机体无法克服的一些局限性。我们从来没有能够在-273摄氏度上行走,“亨德里说。同样,一些物种可能无法适应新的气候。

不幸的是,科学家可能无法欣赏到几十年的进化效果的全部范围。Weis现在正在为他和他的同事称之为复活倡议,为该研究奠定了基础。他们开始收集种子并将它们放入储存。

韦斯说:“植物学家可以从这个种子库中汲取祖先,并以更大的规模做出更复杂的实验,”韦斯说。“它将回答有关进化过程本身的一些非常核心的细节。我们想把丝绸带到它中。“