物种能否快速进化以避免气候变化导致的灭绝

2026年9月22日

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马萨诸塞州伍兹霍尔（2026年9月22日）——随着气候变化，物种面临一个关键问题：它们能否足够快速地进化，以跟上不断变化的环境？

发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的一项新研究表明，至少对一种长寿海鸟而言，答案通常是否定的。尽管进化适应可以改善黑眉信天翁种群的前景，但该研究发现，在预计的气候变化情景下，仅靠进化不太可能阻止种群下降；不过，大幅限制温室气体排放可提高该物种的生存机会，使预计的灭绝概率降低约一半。

这篇题为《气候减缓对长寿海鸟种群存续的贡献大于进化适应》的论文由伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）资深科学家Stéphanie Jenouvrier及其同事共同撰写。研究结合了黑眉信天翁30多年的种群统计和表型数据。黑眉信天翁是一种原产于南大洋及周边海域的海鸟。该物种属于远洋鸟类，也就是说它一生中大部分时间都在远海滑翔。

研究人员使用了一个生态-进化种群模型和气候预测，不仅考察气候如何影响种群动态，还考察自然选择和进化变化可能如何改变种群的响应。

“进化可以帮助种群应对环境变化，但我们的结果表明它有其局限，”Jenouvrier说。“对这种长寿海鸟而言，限制气候变化的幅度对种群存续的影响远大于仅靠进化适应。”

当适应性进化变化使种群在环境恶化后避免灭绝时，就发生了“进化拯救”。随着气候变化，这常被提出作为缓冲生物多样性丧失的一种潜在机制。但进化响应能否足够快地发生仍不确定，尤其是对长寿物种而言。由于这些物种的世代时间相对较长，环境条件可能恶化，种群可能下降，而进化响应还来不及对种群轨迹产生实质性影响。

“有些性状，比如翼长，可以帮助幼鸟存活，但关键问题是这些性状的进化变化能否足够快地跟上气候变化，”共同作者、魁北克大学里穆斯基校区的Joanie Van de Walle说。

研究人员建立了一个计算机模型，将信天翁种群统计信息、性状如何从亲代传递给子代，以及未来气候预测结合起来。该模型追踪个体在身体性状、行为和繁殖时间上的差异如何影响存活和繁殖，从而使自然选择和进化变化随时间显现。它还考虑了种群变化的不确定性和气候的自然波动。

在过去相对稳定的气候条件下，允许信天翁种群通过进化进行适应会带来更大的预计种群规模。但在未来变暖情景下，进化变化通常不足以阻止种群下降。研究人员还发现，性状从亲代传递给子代对降低灭绝风险作用甚微。这表明，一个物种适应气候变化的能力不仅取决于其将性状传递给下一代的能力，还取决于自然选择对这些性状的偏好程度、环境变化如何影响存活和繁殖，以及气候变化的速度。

该研究进一步表明，适应能力在很大程度上取决于进化发生的环境条件。当气候变化被充分限制时，进化响应可以有助于种群存续。在更强变暖情景下，这些响应通常不够。

共同作者Marika Holland是美国国家大气研究中心的科学家。“未来气候变暖的速率和幅度会影响进化适应的有效性。通过减少温室气体排放来减缓未来气候变化，可以减慢种群下降，并使进化适应能够促进种群存续。”

“我们的结果表明，进化拯救不仅取决于环境变化的速度，还取决于进化在生命周期中作用于哪些环节，”Jenouvrier说。“当适应改善了生命周期中对种群增长最重要的部分时，进化可以有所帮助；但限制气候变化的速率和幅度，会让适应更有可能促进种群存续。”

这项题为《气候减缓对长寿海鸟种群存续的贡献大于进化适应》的研究由以下人员开展：

* Stéphanie Jenouvrier和Francesco Ventura——美国马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）

* Jimmy Garnier——法国尚贝里LAMA，CNRS–格勒诺布尔阿尔卑斯大学，萨瓦勃朗峰大学

* Marika Holland——美国科罗拉多州博尔德国家大气研究中心（NCAR）气候与全球动力学实验室

* Joanie van de Walle——加拿大魁北克省里穆斯基魁北克大学里穆斯基校区

* Samantha C. Patrick——英国利物浦利物浦大学环境科学学院

* Timothée Bonnet、Karine Delord、Christophe Barbraud和Henri Weimerskirch——法国维利耶昂布瓦Chizé生物研究中心，CNRS–拉罗谢尔大学

关于伍兹霍尔海洋研究所

伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）是位于马萨诸塞州科德角的一家私营非营利组织，致力于海洋研究、工程和高等教育。该所成立于1930年，其主要使命是了解海洋及其与整个地球的相互作用，并传播对海洋在不断变化的全球环境中作用的认识。WHOI的开创性发现源于科学与工程的理想结合——这使其成为全球基础和应用海洋研究与探索领域最受信任、技术最先进的领导者之一。WHOI以其多学科方法、卓越的船舶运营和无与伦比的深海机器人能力而闻名。我们在海洋观测中发挥主导作用，并运营着世界上最广泛的数据采集平台体系。顶尖科学家、工程师和学生正在全球800多个同时进行的项目中合作——无论水上还是水下——不断拓展知识与可能性的边界。欲了解更多信息，请访问www.whoi.edu

发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的一项新研究表明，在预计的气候变化情景下，仅靠进化不太可能阻止黑眉信天翁种群下降。

然而，大幅限制温室气体排放可提高该物种的生存机会，使预计的灭绝概率降低约一半。

研究人员将30多年的黑眉信天翁种群统计和表型观测数据，与一个生态-进化种群模型以及大量全球气候预测集合相结合。该框架纳入了进化过程、种群统计变异和气候内部变率，以评估不同气候情景下的种群轨迹。

来源：WHOI海洋研究；原文日期：2026-09-22。内容经中文翻译改写，请以原文为准。