《气候变化:对精子的影响可能是物种灭绝的关键》

  • 来源专题:外来生物入侵
  • 编译者: 王成卓
  • 发布时间:2019-03-01
  • 自20世纪80年代以来,日益频繁和强烈的热浪造成的死亡人数超过了任何其他极端天气事件。极端事件和气候变化的痕迹普遍存在于自然世界。全球变暖的一个共同特征是范围转移,即物种分布向更高的海拔移动或向两极移动。一项对数百项研究的回顾发现,物种分布平均每十年向极地移动17公里,向上移动11米。然而,如果温度变化太剧烈,导致物种走向地理上的死角,局部灭绝就会在高温中发生。2003年,80%的相关研究发现了从软体动物到哺乳动物的各种物种的印记。一些物种迁移了,一些改变了颜色,一些改变了他们的身体,一些改变了他们的生命周期。最近对100多项研究的回顾发现,8- 50%的物种将因此受到气候变化的威胁。目前,我们对哪些生物特征对气候变化敏感,从而导致局部物种灭绝的认识有限,这令人不安。然而,一个潜在的候选特征是雄性生殖,因为一系列对温血动物的医学和农业研究表明,雄性不育发生在热应激期间。为研究热浪对繁殖的影响,将甲虫暴露于标准控制条件上的热浪温度。随后,甲虫进行交配,并进行了各种实验,以寻找对其繁殖成功率、精子形态和功能以及后代质量的损害。我们发现高温热浪减半了雄性后代的数量,这种下降很可能是由于雄性在交配方面变得更差,转移的精子更少,活着的精子更少,留在雌性精囊中的精子更少,更多的精子受损和不育。这种影响在连续几代种群的生活中更加复杂,可能导致种群数量急剧下降。

相关报告
  • 《美国粮食收成受气候变化影响》

    • 来源专题:农业立体污染防治
    • 编译者:金慧敏
    • 发布时间:2017-01-23
    • 为了更好地评估人类排放温室气体导致的气候变化可能对小麦、玉米和大豆的影响,一个国际研究团队运行了一套全面的美国农作物产量计算机模拟系统。模拟再现所观察到的历年来高温引起的作物产量锐减,从而确认他们捕获了一个可以预测未来的主要机制。重要的是,科学家们发现增加灌溉有助于减少全球变暖对农作物的负面影响,但这种情况只有在水分充足的地区才有可能实现。因此研究结果认为需要限制全球变暖以遏制作物损失。 研究的主要作者,波茨坦气候影响研究所的伯恩哈德(Bernhard Schauberger)阐明他们研究的计算机模拟是基于物理学、化学、生物学等方面的强大知识和大量的数据与详细算法。但是,它们当然代表不了整个复杂的作物系统,所以研究人员称之为模型。科学家将模型结果与实际观测数据进行比较。可以确认模型是否包含了关键计算因素,包括从温度到CO2,从灌溉到施肥。 研究认为没有有效的减排措施,2100年小麦产量可能损失20% 如果每天气温为30°C以上,玉米和大豆都会损失约5%的收成。仿真结果显示了该模型捕捉到超出阈值的热量增加多少可能会导致突然和大量的产量损失。在不受气候变化影响的情况下,气温会更加频繁、严重地影响农业生产力。预计在本世纪末,在没有有效减排的情况下,与非温度升高区相比,温度升高导致的小麦收获损失为20%,大豆为40%,玉米为50%,这些损失甚至不考虑超过36°C的极高温度,否则预计产量将进一步降低。这些影响远远不止美国这个最大的粮食出口国一地:世界市场作物价格可能会上涨,而这是贫穷国家粮食安全的关键问题。 灌溉可能是一种有效手段--然而,这只在具备充足灌溉水的地区才可行。 来自芝加哥大学的合著者乔舒亚.埃利奥特(Joshua Elliott)揭示在模拟中增加农田灌溉时,损失大大减少,因此温度升高带来的水胁迫似乎比热胁迫的影响要大得多。当从土壤到植株的供水减少时,叶片中的小开口逐渐闭合以防止水分流失。因此,这样能防止二氧化碳扩散到植物细胞。此外,作物通过牺牲地面生物量甚至产量以增加根系生长,以此作为对水分胁迫的响应。因此,埃利奥特认为灌溉可能是抑制气候变暖极端影响的一个重要适应手段。 燃烧化石燃料使空气中的CO2量急剧增加。这通常会增加植物的水分利用效率,因为对于每个吸收二氧化碳的单元会失去更少的水分。然而,科学家们认为,这并不能保证高温时的产量。温度大于约30°C时,模拟中额外的CO2施肥并不会缓解相关收益率的下降。 比较不同电脑模拟气候变化影响是ISIMIP项目的核心(部门间建模影响对比项目),项目由全球大约100个模型组组成。项目模拟工作是与AgMIP(国际农业模式比较及提高项目)共同合作完成。
  • 《USGS报告评估气候变化对鸟类与爬行类动物的影响》

    • 来源专题:气候变化科学领域监测服务
    • 编译者:刘建华
    • 发布时间:2014-04-21
    • 2014年4月,美国地质调查局(USGS)、新墨西哥大学(UniversityofNewMexico)、北亚利桑那大学(NorthernArizonaUniversity)联合发布报告,预测了鸟类与爬行类动物随着气候变化的巨大分布损失,报告题为《美国西南部鸟类与爬行类动物的气候影响预测》(ProjectingClimateEffectsonBirdsandReptilesoftheSouthwesternUnitedStates)。 总体来讲,研究人员检测了几个关键气候模型下美国西南部目前与未来7种鸟类、5种爬行类动物的繁殖幅度变化。结果表明,到本世纪末,威廉森氏吸汁啄木鸟(Williamson’ssapsucker)与小鳾(pygmynuthatch)两种鸟类将丧失大量的栖息地,它们甚至存在灭绝的风险。但这两种鸟类目前并没有作为濒危物种进行保护。 此外,高原鞭尾蜥(plateaustripedwhiptails)、亚利桑那黑色响尾蛇(Arizonablackrattlesnakes)与普通的小隐耳蜥蜴(commonlesserearlesslizards)40%的现有栖息地可能损失。 与爬行动物相比,繁殖鸟类的变化幅度显示出更大的扩张与收缩性,如预测显示黑喉雀(black-throatedsparrows)与灰维丽俄鸟(grayvireos)在繁殖生境上将获得很大的益处。而小鳾、高山弯嘴嘲鸫(sagethrashers)与威廉森氏吸汁啄木鸟的繁殖生境将受到较大的损失,甚至在一些情境下其损失可达80%。因此,预测这三个物种未来将经历巨大的种群下降。 预测显示蓝头鸦(pinyonjay)未来将经历繁殖生境1/4到1/3的损失,因为其生存是与沼泽松(pinyonpine)的生境紧密相关的。 这项研究利用包括气候、景观、植被变化等在内的模型预测具体物种对气候变化的响应,尽管在不同的情景下物种的变化幅度差别较大,但研究强调指出了物种在气候变化与其周围景观变化下将受到的巨大影响。为了开展研究,科学家将现有的全球气候变化模型与最新开发的物种分布模型相结合,评估7种西南部高山鸟类与5种爬行类动物栖息地的未来损益情况。研究区主要集中在亚利桑那、新墨西哥州西部、犹他州、科罗拉多州西南部及加利福尼亚州西南部的索诺兰沙漠(SonoranDesert)与科罗拉多高原(ColoradoPlateau)生态系统,同时也包括美国西部的其余地区。评估的物种主要为包括定居与迁徙的野生鸟类与爬行类动物。预计这一区域的温度在未来60~90年内将升高3.5~4ºC,而降雨量将下降5%~20%。 野生资源管理者需要区域具体的气候变化结果信息,以便更好地确定保护的工具与战略及区域生境的可持续,这一预测结果可以帮助管理者与决策者制定动物保护的优先措施。 (王勤花编译)