加州大学伯克利分校 加利福尼亚州因约县凯利水井附近，一只鼠尾草打草机栖息在灌木上
莫哈韦沙漠的鸟类数量受到了气候变化的沉重打击，但一项新的研究表明，其小型哺乳动物数量是稳定的
生理模型表明，小型哺乳动物的“冷却成本”比鸟类低得多，因为它们能够在地下洞穴中躲避阳光，保护它们免受气候变化的变暖影响
荣誉:切尔西·霍夫梅尔 今天发表在《科学》杂志上的一项新研究发现，在干旱的莫哈韦沙漠，像仙人掌鼠、袋鼠和白尾羚羊这样的小型穴居哺乳动物比它们有翅膀的同类更能经受住气候变化引发的更热、更干燥的环境
在过去的一个世纪里，气候变化不断将莫哈韦灼热的夏季温度推高，酷热已经对沙漠中的鸟类造成了伤害
研究人员记录了该地区鸟类数量的减少，这可能是由于许多鸟类无法承受这些新的高温
然而，记录鸟类数量下降的同一个团队现在发现，自20世纪初以来，沙漠中的小型哺乳动物数量保持相对稳定
研究小组使用计算机模型来模拟鸟类和哺乳动物对热量的反应，结果表明，小型哺乳动物的适应能力可能是由于它们在地下洞穴中躲避阳光的能力，以及它们在晚上更活跃的趋势
由于这些行为，小型哺乳动物的“冷却成本”比鸟类低得多，鸟类逃离沙漠热量的能力较低，需要额外的水来保持健康的体温
“科学家倾向于假设一个地区的大多数物种都经历了相同的温度或降水变化，并且它们都以相同的方式做出反应
但我们现在发现，动物有不同的策略来减少暴露在可能杀死它们的干热环境中，”该研究的资深作者史蒂文·贝辛格说，他是加州大学伯克利分校的环境科学、政策和管理教授，也是校园脊椎动物博物馆的研究员
“在像沙漠这样的恶劣环境中，你会最强烈地感受到这些差异，在那里，生命真的处于边缘
" 这些发现是加州大学伯克利分校格林内尔再调查项目的一部分，该项目旨在重新访问和记录加州的野生动物，该项目由加州大学伯克利分校生物学家约瑟夫·格林内尔和他的同事在脊椎动物博物馆于1904年至1940年间首次研究
格林内尔对20世纪早期动物和植物生活的详细实地记录让现代生物学家对过去的生态有了一瞥，使他们能够记录气候变化如何影响全州的野生动物
“越来越明显的是，地球上的动物正在通过改变它们的居住地和繁殖地来应对气候变化，我们开始得到非常有力的证据，证明某些地区的人口减少可能与变暖有关，”爱荷华州立大学生态学、进化和生物组织学助理教授埃里克·里德尔说
“现在一些估计表明，在下个世纪，六分之一的物种将受到气候变化的威胁
弄清楚这些是什么物种，它们有什么样的特征，将是至关重要的
" 近年来，格林内尔再调查项目将重点转向莫哈韦沙漠的生态变化，该地区位于加利福尼亚州南部和内华达州，是死亡谷、约书亚树国家公园和莫哈韦国家保护区的所在地
总的来说，沙漠的温度约为2摄氏度(3
在过去的一个世纪里，平均气温上升，降水量减少了10%到20%
“沙漠物种被认为相对不受气候变暖的影响，但是许多沙漠物种已经处于或接近它们的温度和干旱耐受极限
圣地亚哥自然历史博物馆的生态学家洛里·哈格洛夫说
“气候变化可能看起来很小，只有几度，但它已经并正在对许多物种产生直接和重大的影响，而每一个物种又反过来影响其他物种，级联效应尚未实现
" 过去和现在的莫哈韦 虽然格林内尔和他的同事们在进行调查时没有全球定位系统，但他们留下了详细的地貌野外记录，如山丘、山脉和溪流，这使得当今的科学家能够将他们的位置精确到不到一公里的范围内，即使是在像莫哈韦沙漠这样的荒凉地区
鸟类和哺乳动物经历了不同程度的沙漠高温
白天，哺乳动物在地下经历较低的温度，而鸟类则暴露在较高的气温、太阳的直接辐射、地面和空气的反射辐射以及地面和空气的长波辐射中
鸟类可以在阴凉处躲避直接的太阳辐射，但不能躲避间接的辐射源
在夜间，鸟类和哺乳动物都会受到来自地面和空气的长波辐射，同时也会向夜空散失一些热量
信用:埃里克里德尔 “有时他们很好，留下了地形图，但有时你不得不做一些小侦探工作，”领导格林内尔再调查项目的贝辛格说
“例如，他们会说，‘我们在马山取样
嗯，加利福尼亚有三座马山
所以，我们在研究区域追踪到了马山
然后你发现他们在溪口扎营
所以，然后你看旧的地形图，你会看到小溪
利用这些细节，我们能够或多或少地重现它们的位置
" 一旦研究人员确定了一个地点，下一步就是评估那里生活着什么动物
为了调查鸟类数量，研究人员将选择一条特定的路径或路线行走1
5英里，每隔一段时间停下来，记录下他们看到的所有鸟类——或者更有可能是听到的
“你必须知道你的鸟鸣，”贝辛格尔说
小型哺乳动物调查有点棘手
因为小型哺乳动物通常在晚上更活跃，通常白天躲在洞穴里，研究人员依靠活的陷阱来了解周围有哪些动物
合著者詹姆斯·巴顿是加州大学伯克利分校脊椎动物博物馆的馆长和综合生物学荣誉退休教授，他和妻子卡罗尔在莫哈韦的死亡谷国家公园领导了诱捕工作
为了对一个给定的地点进行采样，巴顿说，他们将在四五个晚上每晚设置一系列大约200个陷阱，并记录他们捕捉到的东西
“作为一名野外工作者，你必须对当地的动物有足够的经验，才能知道你正在对实际被占据的栖息地的多样性进行采样
这意味着植物群落和基质的变化，例如地面是沙质、岩石还是坚硬的，”巴顿说，他从2003年开始参与格林内尔再调查项目
贝辛格尔团队的研究人员采用了统计模型，解释了格林内尔时代和今天之间调查方法和检测的差异，使他们能够直接比较20世纪初和现在之间的物种多样性和普遍性
这项新研究的发现是基于对90个地点的34种小型哺乳动物和61个地点的135种鸟类的多日调查，这些地点主要位于莫哈韦沙漠保护区和国家公园
2018年，该团队报告了其发现，鸟类数量急剧下降，61个地点平均损失了一个世纪前43%的物种
然而，根据新的捕获数据，小型哺乳动物的数量从那时起没有显著变化
“哺乳动物表现出了这种非凡的稳定性，”贝辛格说
“非常有趣的是，在同一个地区，在同样的气候变化水平下，这两个非常相似的分类群对正在发生的变化做出了非常不同的反应
" 构建“虚拟”动物 沙漠动物设计了各种不同的技巧来在干热的环境中保持凉爽
与人类不同，鸟类和小型哺乳动物不出汗
然而，有些依靠蒸发冷却的其他方法，如喘气或“有规律的颤动”，一种鸟类喉部肌肉的振动，增加空气流量
其他人会躲在阴凉处躲避炎热，或者建造洞穴躲避阳光
有些人通过夜间活动来避开白天的酷热
一只仙人掌鼠把头伸出岩石缝隙
在白天使用这些种类的微栖息地可以缓解小型哺乳动物对气候变化的暴露，并在过去的一个世纪里导致群落的稳定，而莫哈韦鸟群落在同一时期经历了3倍的冷却成本增加，并崩溃了
信用:杰克戴恩斯 作为加州大学伯克利分校的博士后研究员，里德尔建立了49种沙漠鸟类的计算机模型，以计算不同沙漠条件下每个物种的体温和冷却需求
该模型预测冷却成本增加最多的鸟类也是在实地调查中损失最大的鸟类——特别是体型较大的鸟类，以及以昆虫或动物为食的鸟类
在新的研究中，里德尔建立了额外的生理模型，这次是针对沙漠中的小型哺乳动物
里德尔说:“模拟计算动物承受的头部负荷，然后计算它们需要获得或损失多少热量来维持稳定的体温。”
“这与你的房子如何控制温度非常相似
你可能想让你的房子在整个季节里保持相当恒定的温度，让你的房子保持温暖或凉爽取决于你的房子是由什么组成的:它的属性是什么？墙有多厚？有多少阳光照射到它？这些是我为鸟类和哺乳动物测量的特征类型
" 例如，他说，一只黑色的乌鸦会比一只浅色的鸟吸收更多的阳光
然而，动物的形状、羽毛或毛皮的厚度以及单根纤维的长度都将决定有多少阳光能够穿过羽毛并照射到动物的皮肤上
对于小型哺乳动物，里德尔也对热量通过它们的皮毛传递的速度感兴趣
为了计算这个，他使用了目前保存在脊椎动物博物馆的标本
通过将毛皮样品放在加热装置上，并在毛发尖端放置热电偶，他能够估算出每种动物的热传导率
“热传导基本上是一个物体与其环境之间传递热量的速度，”里德尔说
“一只毛茸茸的大哺乳动物传热可能非常慢，而一只皮毛稀疏或短的动物，如地松鼠，传热可能很快
" 这些模型还包括动物可能接触到的不同热源，如直接太阳辐射、地面反射的太阳辐射和地面的红外辐射，即长波辐射
根据这些模型，冷却成本平均约为3
鸟类比小型哺乳动物高3倍
与气候变化相关的高温使鸟类的制冷成本增加了58%，但对哺乳动物来说只有17%
这主要是因为小型哺乳动物可以在一天中最热的时候撤退到地下洞穴
“冷却成本的巨大差异与我们所说的微生境差异有关
贝辛格说:“小型哺乳动物可以到地下更凉爽的地方，它们不会暴露在阳光直射下，阳光直射会使鸟类的身体变热。”
“这些暴露的微地理变化有很大的不同，当我们考虑气候变化将如何影响单个物种时，需要考虑这些变化
" 为了防止进一步的损失，贝辛格尔说，重要的是要确定沙漠中的当地避难所，在那里，当温度飙升时，物种将能够维持自己的生存
减少对该地区地下蓄水层的需求也可以防止更多的沙漠泉水干涸，让更多的水回到干涸的土地上
“这项研究让我意识到预测气候变化的影响是多么复杂，”里德尔说
“这不仅仅是关于哪里的景观正在变暖，哪里没有变暖
这是一个非常复杂的过程，涉及生物体生物学的许多方面，包括它们的生理、行为、进化——所有这些都是相互关联的
你需要采取一种真正综合的方法来理解它
"
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