溫度定雌雄：變暖導致孵出99％雌龜雄龜情何以堪？

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出品|網易科學人欄目組翟中超

太平洋最大的綠海龜棲息地正面臨著一場危機，這可能是氣溫升高導致的。這會蔓延成全球性問題嗎？

澳大利亞東北部有寒暖流交匯，還有著地球上最大最長的珊瑚礁群，這裡有著較為豐富的養料，於是便成為綠海龜的活動場所。在前往築巢區交配產卵之前，這些綠海龜會食用海草把自己養的肥肥的。但現在科學家們只想搞清楚：這些綠海龜哪些是雌哪些是雄？

只通過觀察外表也可以猜出海龜的性別，但不能保證足夠準確，因此研究人員就採取了一個大膽的行動。他們站在小艇追趕著海龜，這一幕就好像職業騎牛大賽選手跨在牛背上一樣，不過前者的動作要溫柔的多。研究員把海龜趕到海岸，然後採集DNA和血樣，再切個小口來檢查海龜的性腺。這裡的性腺是生產配子（也稱生殖細胞，即精子和卵細胞）和性激素的混合性腺。

一般來說，雌海龜會把海龜蛋埋在沙子里，而小海龜的性別是由沙子的溫度決定的，現在海龜性別比出現變化，科學家於是猜想可能是溫度出現了變化。氣候變化使得空氣和海洋溫度升高，這種條件下有利於雄海龜的出生。研究人員發現太平洋海域最大的綠海龜棲息地中雌雄比達到驚人的116比1！

「這真是太不可思議了，用感嘆號都不足以表達出不可思議的程度，」研究海龜的科學家卡姆琳·艾倫說道。艾倫還是位於夏威夷的國家海洋和大氣管理局（ National Oceanic and Atmospheric Administration，簡稱NOAA）的工作人員。「現在是幾條可憐的雄海龜就對應著成百上千個雌海龜。我們感到很震驚！」

這項新研究發表在《當代生物學》期刊上，作者是Allen和她的同事。該論文是暗示全球氣溫上升從而改變雌性海龜數量的最新研究。這也是迄今為止最詳細的一項研究，它道出了問題的嚴重性，還提出了海龜在這種全球性風險下面臨的新問題。除了海龜，該研究還關注到其他與棲息地溫度相關的物種，如短吻鱷、鬣蜥以及內陸銀河魚（生存在許多河流和河口的一種重要魚類）。

「你研究的是地球上最大的海龜種群之一，而很多人還以為情況都很樂觀，」海洋生物學家、這項新研究的第一作者邁克爾·詹森說道。詹森還是美國國家海洋和大氣管理局的西南漁業科學中心的研究員，該科學中心位於加利福尼亞的拉荷亞市。

「情況比想像的還要嚴重」

澳大利亞東部的綠海龜體重可達225千克，它們的心形龜殼直徑可達1.2米以上。綠海龜主要在兩個地方築巢：一處是靠近布里斯班沿著大堡礁南部的一組島嶼；另一處是北部122千米處的叫做雷恩島的區域。這兩處孵化出的小海龜一開始會在珊瑚海的淺水區活動。綠海龜可能在珊瑚海區域待上25年甚至更長的時間直到換皮完成，然後它們會返回上述兩個聚集區進行交配。綠海龜會在幾十年中多次往返於聚食區。

詹森想弄清氣候變化是否已經實實在在對海龜的性別變化產生了影響。通過遺傳學檢測技術，詹森對各個年齡段的海龜進行追蹤調查，還可以從某個攝食區域追蹤到詳細的築巢區。儘管如此，詹森對海龜的統計數據還缺少一個重要的細節：海龜的性別。因為想要從外表判斷海龜性別需要等到海龜成熟之後，比如雄性成年海龜的尾巴要稍微長些。但這樣海龜就已長到十幾歲了，時間上影響了研究，而且不便於進行動態對比。因此科學家經常會使用腹腔鏡技術將一個薄壁管插入動物體內來分辨其器官。但這樣做有失人道，而且用這種方法來檢查確定成百上千海龜的性別也不太實用。這的確使詹森感到很棘手。

在墨西哥舉行的的一個海龜會議上，詹森偶遇了艾倫。艾倫此前是一名樹袋熊研究員。艾倫曾使用睾酮水平來追蹤樹袋熊的妊娠情況。艾倫還根據激素水平找到了分辨海洋生物性別的方法。她只需一點血就能搞定這個問題。

於是詹森和艾倫找到其他幾位科學家組成了一個團隊，其中就包括澳大利亞海龜專家伊恩·貝爾。他們採集了大堡礁附近海龜的血樣，然後又進行了幾次腹腔鏡檢查來檢驗艾倫方法的準確度。該團隊將結果與築巢海灘的溫度數據進行了比較並且還檢查了不同年齡的海龜的性別。最後的結果讓他們感到很吃驚。

「我們當時就喊道，『天啊!』，因為現實情況比我們想像的還要糟糕。」艾倫說道。

調查結果顯示雷恩島海域近20年來幾乎只生產雌性海龜！這可不是件小事兒！32萬平方米的雷恩島及其附近的珊瑚小礁是地球上最大的綠海龜棲息地之一，這裡有20萬隻以上的海龜前來築巢。在旺季時，一次就會有1.8萬隻海龜前來築巢。而這些海龜幾乎都是雌性。

因為科學家可以確定取樣海龜的大致年齡，於是他們有了另一個發現。沿著大堡礁北部的那一段，近年來不斷增加的熱量導致了嚴重的珊瑚白化，雌性和雄性的比例隨著時間的推移也變得更加失衡。上世紀七八十年代在此孵化出生的海龜大多數也是雌性，但當時的雌雄比例只有6比1。

「這是一項具有開創性的工作，」海龜專家、英國埃克塞特大學保護科學教授布蘭登·戈德利說道。戈德利沒有參與這項研究。「從研究的視野，到大堡礁的研究範圍，再到研究所使用的綜合學科研究法，使得這項研究具有了很高的價值。」戈德利說道。

詹森和艾倫在南方的發現也同樣重要。在南部區域，海龜在布里斯班附近的南部大堡礁進行孵化，但這裡的溫度上升的不算顯著，珊瑚仍然很健康。南部大堡礁雌雄海龜數量比為2比1。

「結合一些計算模型顯示南部涼爽的海灘仍然能生產雄性海龜，但在更加炎熱的北部孵化出的幾乎都是雌性，」戈德利說道。「這些發現清楚地說明了一個事實，即氣候變化正在對野生生物的諸多方面產生著影響。」

圖註：加拉巴哥群島（位於厄瓜多西部）海域內的一隻海龜。想要評估地球上其他區域綠海龜的性別比例變化還需要我們做出更多的工作。（圖/克里斯·紐伯特）

有了上述發現，我們就會提出兩個問題，一是這種現象究竟有多普遍？二是這種現象會產生什麼後果？

「溫度變化之快難以想像」

就目前來講，沒人能清楚準確地回答上面的兩個問題。

因為雄性海龜經常與不止一隻雌性進行交配，因此雄龜通常交配會更頻繁，如果性別比出現輕微的差異可能還是有益的。最近科學家對世界上75處海龜棲息地的觀察顯示雌雄比大概為3比1。事實上，有些種類的海龜在1個世紀以前就是雄海龜少於雌海龜。不過，問題是：雌雄比有了什麼變化？這種變化的幅度有多大？

海龜大概已經有1億年的歷史了，在這期間地球的氣溫有升高已有降低。還有，經過幾十年的捕獵、偷獵、污染、疾病、人類發展、棲息地消失以及兼捕漁獲物，曾經呈下降趨勢的許多種群近年來在全球範圍內有的竟顯示出改善的跡象。

「但是現在溫度變化速度之快令人難以想像。進化需要好幾代來適應，但現在的問題是，這些動物的壽命有50年甚至更長些，而情況在一代之中就已發生了變化。」詹森說道。這樣一來，動物的適應力無疑就面臨著巨大挑戰。

就拿雷恩島來說，海平面上升淹沒了巢穴、浸沒了龜蛋。海灘侵蝕正在形成小型峭壁，一旦海龜從高處掉下背部著地，那麼它們就可能死去，因為海龜沒辦法自己翻身。為了改善海龜的生存狀況，澳大利亞當局正在花費數百萬美元來恢復島嶼的生態。

儘管如此，科學家預測至少35年，所有7個海龜物種的性別平衡都會非常容易受到氣候變化的影響。這7個海龜物種包括綠海龜、蠵龜（也稱紅海龜）、棱皮龜、玳瑁（也稱鷹嘴海龜）、平背龜、欖蠵龜（也稱麗龜）、肯氏龜（也稱大西洋麗龜）。爬行動物對溫度很敏感，在很多地方，只要溫度升高几攝氏度產生的後代就都成了雌性。這可能會毀掉整個種群。如果溫度上升的太高，事情就會變得更糟，毫不誇張的說，龜蛋可能在巢穴中已被煮熟！

在這項最新研究之前，大部分研究表示不到21世紀晚期，即使雌性海龜過多也不會產生多大威脅。而且此前的研究也沒對當時正在發生或已經發生的情況作出足夠的調查。在兩年前對聖地亞哥（美國加州港口城市）一小群綠海龜的一項研究中，Allen發現65%是雌性海龜，但是幼龜中這一比例上升到78%。與此同時，哥斯大黎加的一些棱皮龜和佛羅里達及其他某些地方如非洲西部的一部分紅海龜中的雌雄數量比正在變大。但這些此前的研究所涉及的總體規模無法和詹森與艾倫的最新研究相提並論。

儘管如此，想要確定雄性數量何時會降得過低也很困難。不同區域、不同種類也會有不同的答案。此外，決定性別的溫度因素本身就會受到當地情況的影響。位於印度洋中部、馬爾地夫南方的英屬印度洋領地查戈斯群島是個特例，這裡有著較強的降雨，沿海樹木也能遮陽，還有狹窄的海灘使得玳瑁只能選擇離海較近的地方築巢，這許多因素使得溫度不會太高，海龜雌雄比也就維持了正常比例。科學家警告稱加勒比海附近的海龜因伐木而面臨著風險，因為樹木原本可以為沙灘上的海龜提供陰涼，樹木沒了溫度也就高了，原本可以孵化出雄性結果就產生了更多雌性。