对物种脆弱性的评估为生物多样性保护工作提供了至关重要的信息，其背后的科学仍在不断发展。
2014年底，昆士兰环境与遗产保护局的环保高级官员伊恩·吉恩瑟（IanGynther）感到非常失望。在过去的一段日子里，他和同事爬进岩石缝隙中，小心翼翼地把诱饵放置在荆棘岩礁周围――澳大利亚大堡礁北端的一个小岛，用相机仔细地搜寻目标对象。然而毋庸置疑的是，该岛上特有的一种毛茸茸的小啮齿动物――珊瑚裸尾鼠已经灭绝了。吉恩瑟后来告诉《卫报》：“我和同事都极为震惊，时间一天天地过去，即使我们进行全面搜寻，都没有找到任何有关这种小动物的踪迹，这让我们感到很沮丧。”
珊瑚裸尾鼠的消失成为保护生物学史上一个可怕的界碑。发表于2016年的相关报告明确指出，由于人为原因导致气候变化进而导致珊瑚裸尾鼠灭绝，这是首例因人为的气候变化而灭绝的哺乳类动物。吉恩瑟和同事在报告中写道，这些啮齿动物的家园受到了日益极端的天气、风暴潮和海平面上升的影响，并指出“人类引起的气候变化是根本原因”。
珊瑚裸尾鼠不会是最后一个遭遇灭绝厄运的物种。随着全球气温的升高，地球上数以百万计的物种正经历着剧烈环境变化，其变化速度在我们这个星球的历史上是前所未有的。最近一项针对2000多个物种的荟萃分析研究表明，近50%不会飞的濒危陆生哺乳动物和23%的濒危鸟类都已经受到气候变化的负面影响。由于气候变化加速了全球很多有害必威在线网站首页网址 ，如冰川融化和海洋酸化，物种受到的毁灭性影响可能会持续下去。
面对这一严峻的形势，越来越多的保护生物学家正将注意力从记录气候变化对世界野生生物的影响，转向预测单个物种灭绝及生态系统失衡的风险，并尽早采取行动进行干预。由于生存环境和生理机制的差异，各个生物体遭受的威胁也都不尽相同。康涅狄格大学的生态学家马克·厄尔班（Mark Urban）目前在阿拉斯加北极地区工作，他表示：“为了对有限的资源进行最佳分配，我们真正需要做的是找出那些最濒危物种。我们需要确定在环境适应方面的优势者和劣势者，然后试着为劣势者提供帮助。”
2015年，生态学家马克·厄尔班（Mark Urban）观测到，阿拉斯加北极地区的异常高温导致春天到来得比正常情况提早了一个月（第一张图片）。尽管在2016年，气温遵循了一个比较正常的时间表，研究人员仍然观测到了2015年夏季热量的物理效应，比如第二张图片最左边的地面塌陷。这两张照片都是在6月的第一周拍摄
保守估计，到2050年，预计将有多达90%的太平洋珊瑚退化或遭受漂白
在过去的十年中，越来越多的研究人员努力评估单个物种在生命的不同阶段面临灭绝的风险。有很多研究工具为气候变化脆弱性评估（CCVAs）奠定了基础，从未来栖息地的可用性模型到基于预计温度上升的生理效应分析，这些工具可以一次对一个或多个物种进行评估。评估结果可以表述为一个物种的可能灭绝风险或将其划分为诸如“高度脆弱”的类别。很多保护规划组织，如世界自然保护联盟（IUCN）和政府间气候变化专门委员会（IPCC）等常采用此评估结果。
但是保护生物学家仍在努力改进这些评估方法。美国国家野生动物联合会的首席科学家布鲁斯·斯泰因（Bruce Stein）指出，研究人员正越来越多地关注这样的问题：“气候变化脆弱性意味着什么？”“有哪些不同的方法来评估它呢？”然而，就像任何涉及预测的学科一样，致力于CCVAs的研究人员正面临着一系列的挑战。
珊瑚裸尾鼠是大堡礁特有的啮齿动物。2016年，研究人员进行了一项全面调查后宣布，该物种因气候变化而灭绝
很多物种的相关数据是有限的，并且需要处理多种不确定因素――包括气候预测固有的不定因素以及这些模型所依赖的生物学假设，这些就使研究人员面临这样的问题：进行脆弱性评估的最佳方式是什么，怎样才能更好地利用评估结果。
厄尔班说：“我们一直在思考怎样能够成为预测者，而不仅仅是描述者。这方面我们取得了一些进展。但我认为，作为一门学科，未来还有很长的路要走。”
预测气候变化的有害影响
在非洲西南部的纳米布沙漠，箭袋树在巨大的岩石背景衬托下显得格外突出。这些高耸的肉质植物高达8米，平均寿命约为200年。这些树木具有文化意义――几个世纪以来，原住民桑人一直在用箭袋树木制作箭袋，箭袋树的形象还出现在纳米比亚面值50分的硬币上。除此之外，箭袋树为很多昆虫和鸟类提供了至关重要的栖息地和食物来源。但到了2000年，纳米比亚和南非的箭袋树种群却陷入了严重的危机，成群的箭袋树已经死亡或濒临死亡。
南非斯坦陵布什大学的温迪·福登（WendyFoden）是参与调查的研究人员之一，当时还是开普敦大学的一名硕士生。他说：“我们的调查几乎覆盖了大约2000千米长的范围。我们观察有多少箭袋树还活着，有多少已经死了，有多少还是小树苗。”
在调查了50多个地方、大约6000棵箭袋树之后，研究团队得出结论：随着温度的上升，沙漠变得愈加干燥，生长在其北部边缘的箭袋树种群遭到了严重的破坏。尽管在南部较冷地区的种群状况要好一些，但预计气温上升将使它们很快就会经历类似的情况。箭袋树在15年内向南迁移了41千米――对于一个需要生长大约半个世纪才能成年的植物物种来说，这是一项艰巨的任务――箭袋树很快就会远离“安逸区”。
在物种可容忍的环境范围内出现的这类地理迁移，已经成为全球变暖最常见后果之一，也是生物学家计算与气候相关的灭绝风险的一个重要出发点。美国地质调查局（USGS）的生态学家林德赛·瑟曼（LindseyThurman）说：“典型的方法是采用全球气候变化模型，缩减规模，并研究气候变化的程度和速度如何缩小或限制一个物种的生存范围。”一个早期有影响力的研究案例由英国利兹大学的克里斯·托马斯（ChrisThomas，现在就职于约克大学）和同事于2004年发表在一篇研究论文里，他们将上述方法应用于世界20%陆地面积上的动植物特有种。该研究团队计算得出，到2050年，15%至37%的物种可能会灭绝，在灌木丛和温带森林中物种的濒危状况尤其严重。
但近年来，这类相互关联的、基于分布的模型受到了生态学家的抨击。首先，这些模型通常将一个物种的当前生存范围与它首选的环境范围等同起来――这一假设忽略了其他分布因素的影响，如食物可利用性。厄尔班认为，更重要的是，这些模型通常无法捕捉到气候变化的生物学后果，因此这些后果未能反映在分布中。事实上，厄尔班在2015年进行的一项分析中发现，与其他方法相比，基于分布的模型描绘了一幅偏乐观的灭绝风险图景。他说：“这类模型的一个很大问题是，它们可能缺少很多重要机制，而这些关键机制恰恰决定了物种对气候变化的反应。”
为了解决这些问题，一些研究人员利用有机体的生物学特性来预测其在不同气候情景下的反应。福登表示，这种方法通常以思考的形式出现，如“会出现什么问题？”“首先要考虑什么？”这种基于特征的模型包含了物种生物学特征的数据，这些特征可能使该物种对气候变化的影响特别敏感，比如依赖特定的温度才能生存，或者较慢的种群增长速度。更有说服力的模型应该试图将环境条件与物种发育或生殖生物学结合起来。
关于“会出现什么问题？”生物学家们的回答越来越多，因此建立在这些基础上的脆弱性评估也是不断演变的。例如，厄尔班指出，物种不是生活在真空里，所以“物种间的相互作用是很关键的”。由于这些相互作用，物种可能会受气候变化间接影响，其中有相对直接的影响――如果一个物种面临气候变化引发的灭绝，那么它的捕食者也可能处于危险之中；也有相对间接的影响――例如，2017年秋天，研究人员报告称，生活在由于海洋变暖而被漂白的海葵中的小丑鱼，与生活在未漂白海葵中的小丑鱼相比，压力激素皮质醇水平大幅上升，雄激素和雌激素水平明显下降，繁殖能力也较低。所谓的级联效应开启了物种脆弱性研究的一个新篇章，有待建模者的进一步探索。
在应对气候变化的过程中，海洋物种的生存范围每十年平均迁移72千米
然而，在物种对气候变化的反应方面，并非所有的研究都聚焦于物种受到伤害。物种脆弱性研究的一个分支正在迅速崛起，其视角更为积极――研究物种如何适应不断变化的气候环境。尽管该现象长期以来一直是生物学理论的基础，但研究人员才刚刚开始在气候变化的背景下对它进行认真分析。
将物种对气候变化的适应纳入脆弱性评估
2014年，栖息在北美西海岸、一种中等大小的蝴蝶受到了媒体的广泛关注，主要是因为它并未如研究人员调查结果那样：已经灭绝。20世纪90年代中期，季诺格纹蛱蝶被认定是气候变化的受害者。随着南方气温的上升和北方城市化的影响，季诺格纹蛱蝶的种群数量锐减，同样逐渐消失的还有它的寄生植物――矮车前草。英国普利茅斯大学的生物学家卡米尔·帕玛森（Camille Parmesan）说：“当时在我看来，它必定难逃灭绝的厄运。”
但是，意想不到的事情发生了。她说：“这种蝴蝶开始向高海拔地区迁徙了。”2015年，她和同事的报告称，季诺格纹蛱蝶已经迁移到地势较高的东部地区，而且在此过程中，它已经投靠了另一种寄生植物。帕玛森说：“那些生活在高海拔地区的季诺格纹蛱蝶种群非常健康。看到它们在花草间舞动，互相碰撞，嬉戏玩耍，感觉真的很好。”
季诺格纹蛱蝶和其他类似物种的案例显示了物种对环境压力的基本生物反应――适应（CCVAs的一个术语，指的是一个种群基因组成的演化和个体的可塑性，或对气候环境的适应）。斯泰因说：“物种的适应能力和顽强程度有时候远远超出我们的想象。大自然总能找到一种方式――有时是正确的，有时可能会出问题。”
通过适应，生物体有可能逃脱灭绝的厄运――这被美国国家野生动物联合会和其他一些机构称为“适应能力”。公认的适应性特征包括优越的扩散能力、表型可塑性和丰富的遗传多样性。澳大利亚墨尔本大学的进化生物学家阿里·霍夫曼（AryHoffmann）说：“即使有很多不确定因素，高水平的遗传变异也肯定会使种群在未来更加健壮，虽然我们也许并不知道具体的推动机制是什么。”
影响适应能力的新因素的相关研究报告一直未曾间断。例如，2018年发布的一项研究表明，温血脊椎动物比冷血脊椎动物更能适应气候变化；一些研究人员正开始将物种适应能力与基因组特定区域的变异相对应。加州的研究人员最近报告称，黄林莺的北美种群能够成功地适应气候变化，与涉及探索和迁徙行为的基因有关；2018年夏天发表的一项研究确认，橙线雀鲷的表观基因组中有超过200个区域同其对海温上升的耐受力增强有关。
然而，适应能力被用于脆弱性评估的案例并不多。美国地质调查局最近的一项评估发现，美国内政部进行的124项评估所使用的保护规划工具中，“适应能力”这一概念仅出现了几次，但这一现状正在逐渐改变。USGS的瑟曼指出，忽视适应能力可能导致过度悲观的预测，从而导致资源分配不当。他说：“我们强烈地感觉到，对适应能力的更好理解可以提高保护计划的成本效益。”IUCN目前关于脆弱性评估的指导方针纳入了“适应能力”，以及对生物体敏感度和受气候变化影响的评估。斯泰因和同事已经发布了关于如何恰当评估适应能力的多个解释。
为促进这一概念的传播，一些研究人员正在展示将适应能力纳入特定物种脆弱性评估的效果。近期，西非加纳大学的本杰明·奥弗里（BenjaminOfori）和澳大利亚麦考瑞大学的琳达·博蒙特（LindaBeaumont）及合作者对澳大利亚17个蜥蜴物种的脆弱性进行了排名，根据敏感度和受气候变化影响程度，7种澳大利亚蜥蜴被归类为“高度脆弱的”――非常易受气候变暖、变干燥影响的物种。然而，当研究人员将每个物种的适应能力纳入考虑时，“高度脆弱的”澳大利亚蜥蜴只有2种。奥弗里说：“有些以前被归类为高度脆弱的物种，如今被重新归类为中度，甚至有一些物种被重新归类为低度。”这一评估结果可能会使优先保护的序列发生改变。
霍夫曼认为，更好理解适应能力不仅能改善CCVAs，还能提供新的保护方法。他的研究团队提出了扩大山袋貂的遗传多样性（实际上也是一种适应能力）的策略。山袋貂栖息在澳大利亚东南部快速变暖的高山地区，是一种濒危的有袋类动物。根据该研究团队的一份报告，把一个相对较大种群的雄性引入一个较小的种群，似乎在短短3年内就使得后者的种群数量增加了一倍。
2008年，气候变化首次被确认为保护动物的原因――《美国濒危物种保护法》中关于保护北极熊的规定
然而，尽管适应能力可以帮助拯救物种免受直接伤害，但这也只是权宜之计。帕玛森解释道：“气候在不断变化，气候变化创造了一个‘变动’的目标，一个在压力下适应环境的有机体或许只能在一段时间内适应环境。”
不幸的是，这对季诺格纹蛱蝶来说似乎是一语成谶。帕玛森表示，尽管这种蝴蝶最近逃脱了灭绝的命运，但它们已经进入了一个死胡同――山顶。虽然高海拔的栖息地目前可以为蝴蝶们提供一个凉爽的家园，但帕玛森和同事预测，在未来几十年里，这个地区也将变得不适宜蝴蝶们居住。将蝴蝶们转移到更适宜的栖息地――一种被称为辅助迁移的策略――在现行环境相关法规下是否可行还不确定。帕玛森说：“这些野生小动物给我们带来了惊喜，比我们想象得更能适应气候环境的变化，真的很奇妙。但这只是权宜之计。只是为我们争取了几年时间去寻找其他可行办法。”
气候变化脆弱性评估的价值
随着气候变化脆弱性评估的方法不断演化，一些保护生物学家担心，不同研究之间彼此是不同步的。对文献的回顾研究表明，模型的应用方式存在很大的差异。罗马大学的米凯拉·帕西菲奇（MichelaPacifici）与福登、霍夫曼等人报告称，在1997年至2014年期间，鸟类和哺乳动物是目前为止CCVAs中最常被评估的物种――尽管它们只占世界生物多样性的一小部分――而且只有少数几项研究覆盖了全球范围。尽管北美和澳大利亚的研究经常使用基于特征的方法，但在欧洲基于分布的方法却占有绝对优势。
瑟曼表示，这种差异通常取决于特定种群或区域的可用信息。她说：“对很多物种，我们几乎都没有数据，甚至理解其基本的自然发展史也很有挑战。”因此，模型到底包含多少复杂要素很难选择。有一些模型采用的方法几乎不需要生物数据（比如环境的耐受性和生活史特征），但可能忽略了重要的路径；另一些则是更详细的模型，这就需要研究人员通过假设来填补空白，这又使得已经繁重的评估任务变得更加复杂了。
与智人起源之前的速度相比，现在的物种灭绝速度快了1 000倍
对于方法选择的重要性，人们各持己见。2017年，托马斯和同事发表了一份评估报告，对近期使用的12种方法进行了评估。他告诉《科学家》杂志，其目的是分析不同的方法――从基于分布的模型到以特征为核心的评估――是否会得出大致相同的结论。通过利用英国鸟类和蝴蝶的种群分布和丰富程度的历史数据及模拟数据，研究团队将不同的模型彼此之间进行比较，从过去的历史预测现在的情况。托马斯表示，结果令人失望。只有两种模型――这两种都更依赖于分布而非生物学特征――达到了比随机更好的精确度。他说：“在如何对物种进行分类方面，这些方法也都是迥异的。根据定义，这意味着至少有一部分方法肯定是错的。”
托马斯希望自己所做的比较研究能够促进人们去收集更多的数据。他说：“我们不能只是说缺乏数据。我们必须思考，怎样才能将事物监控落实到位。”与此同时，他认为，虽然模型在预测物种灭绝的确切时间方面可能不够准确，但它们可以确定在哪个时间物种可能会变得脆弱。
斯泰因表示，脆弱性评估所做的预测仅仅是第一步，更远大的目标是找到切实可行的解决方案来保护有风险的物种。因此，CCVAs不应该被视为“最终产品”。斯泰因说：“这只是开始。我们可以开始应用脆弱性评估来更好地保护物种适应气候变化。”他和其他研究人员提倡以基于生物学的管理策略――建立在CCVAs的基础上，实现物种保护，例如，通过辅助迁移或育种计划。
另一个重要的考虑因素是，灭绝风险不仅是气候变化的产物，也是多种压力源相互作用的结果，包括生境破坏和物种入侵。而优先保护序列的基础不仅仅是物种濒临灭绝的风险，社会因素的影响，如物种的经济价值、文化意义或感知魅力，也会影响到保护经费如何使用；在向决策者提出建议之前，科学家可能还会考虑一个物种对整个生态系统的重要性。帕玛森认为，一些环保主义者想要放弃以物种为中心的观点，转而采用一种更全面的、以生物多样性为中心的方法。她说：“如果关注单个物种，我们可能会非常沮丧，因为会有很多物种灭绝。”
斯泰因认为，对于全世界范围的很多物种来说，剩下的时间已经不多了，生物学家、政策制定者和公众必须确定什么才是真正重要的。
资料来源The Scientist
责任编辑 游溪