科学家发现气候变化威胁冷血动物的新方式 _科学

年幼的动物利用能量来生长，并在以后的生活中繁殖后代。Credit: Shutterstock
据美国物理学家组织网（by Lesley Alton and Vanessa Kellermann, The Conversation）：所有动物都需要能量才能生存。它们用它来呼吸、循环血液、消化食物和移动。年幼的动物利用能量来生长，并在以后的生活中繁殖后代。
体温升高会增加动物消耗能量的速度。因为冷血动物依靠其环境的热条件来调节体温，随着地球变暖，预计它们需要更多的能量。
然而，我们今天发表在《自然气候变化》上的新研究表明，温度不是影响冷血动物未来能量需求的唯一环境因素。它们如何与其他物种互动也将发挥作用。
我们的发现表明，在一个更温暖的世界里，冷血动物将比以前想象的需要更多的能量。这可能会增加它们灭绝的风险。
我们已经知道的
动物在给定时间内消耗的能量称为它们的代谢率。
代谢率受多种因素影响，包括身体大小和活动水平。较大的动物比较小的动物代谢率高，活跃的动物比不活跃的动物代谢率高。
代谢率也取决于体温。这是因为温度会影响能量代谢过程中生化反应的速度。一般来说，如果动物的体温升高，其代谢率会呈指数级加速。
当今大多数活着的动物都是冷血动物，或称“变温动物” 。昆虫、蠕虫、鱼、甲壳动物、两栖动物和爬行动物——基本上除了哺乳动物和鸟类以外的所有生物——都是外温动物。
随着人类引起的气候变化导致全球气温上升，冷血动物的体温预计也会上升。
研究人员表示，由于已经发生的气候变暖，一些陆地外温动物的代谢率可能已经增加了3.5%至12% 。但是这个预测并没有解释动物生理上“适应”更高温度的能力。
适应环境指的是动物重塑其生理机能以应对环境变化的能力。
但是，很少驯化能完全否定温度对代谢过程的影响。由于这个原因，到本世纪末，陆地上的外温动物的新陈代谢率预计仍会比现在高20%到30% 。
更高的新陈代谢率意味着动物需要更多的食物。这意味着如果得不到更多的食物，它们可能会挨饿，从而减少它们寻找配偶和繁殖后代的能量。
我们的研究
以前的研究试图理解气候变暖对外温动物的能量成本，但在一个重要方面受到限制。他们主要使用在相对简单的实验室环境中研究的动物，在那里他们面临的唯一挑战是温度的变化。
然而，动物在自然界面临许多其他挑战。这包括与其他物种的互动，如争夺食物和捕食者-猎物关系。
尽管自然界中物种无时无刻不在相互作用，但我们很少研究这是如何影响代谢率的。
我们想研究物种间的相互作用如何改变冷血动物对气候变暖的能量消耗的预测。为此，我们求助于果蝇(果蝇属) 。
果蝇在腐烂的植物材料中产卵。从这些卵中孵化出来的幼虫相互作用，争夺食物。
我们的研究包括在不同的温度下单独或一起饲养果蝇。我们发现，当两种果蝇幼虫在温暖的温度下竞争食物时，它们作为成虫比作为幼虫不与其他物种竞争的成虫更活跃。这意味着他们也使用了更多的能源。
由此，我们通过建模推断出，在全球气温变暖的情况下，物种之间的相互作用会使果蝇未来的能量需求增加3%至16% 。
这些发现表明，以前的研究低估了气候变暖给外温动物带来的能量成本。这意味着纯粹的生理学方法可能不足以理解气候变化对冷血动物的影响。
让我们现实一点
了解动物的能量需求对于理解它们如何在充满挑战的环境中生存、繁殖和进化非常重要。
在一个更温暖的世界，更热的外生动物需要更多的能量来生存和繁殖。如果没有足够的食物来满足他们身体的能量需求，他们灭绝的风险可能会增加。
显然，我们必须更准确地预测气候变暖将如何威胁生物多样性。这意味着在更真实的条件下研究动物对温度变化的反应。