變暖冰雪消逝 偽裝的白色動物卻還沒發現「變天了」

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1920年12月4日，一名14歲男孩在么過威斯康辛州中部的森林裡散步時，看到了一件非同尋常的事情：全身都被白色皮毛覆蓋的雪鞋野兔（Snowshoe hares）在沒有積雪覆蓋的落葉上跳躍。他在書中寫道:「這個月異常溫和，幾乎沒有下過雪。」這就像一種幻象：在陰鬱的初冬土壤里，動物們幾乎散發著耀眼的光芒，無處可藏。

13年後，這名男孩在一篇科學論文中描述了上述景象。那時，華萊士·拜倫·格蘭奇（Wallace Byron Grange）已經展現出了一種智慧，一種早熟，以及一種與他的中間名相稱的散文風格。22歲時，格蘭奇被任命為威斯康辛州首位遊戲專員。現在，27歲的他也是一名出色的動物學家。他對雪鞋野兔特別著迷，尤其是它們每個季度都在變化的偽裝。

圖1：在對雪鞋野兔的觀察中，研究人員發現它們的皮毛顏色可以隨著季節變化而改變

大多數雪鞋野兔都以「白大褂」開始新的一年。格蘭奇寫道：「它們在鬆散的雪地上鬼鬼祟祟地行走，就像幽靈那樣，白色的皮毛讓它們變得不那麼顯眼。到深冬時節，雪鞋野兔的皮毛顏色變得有些斑駁。春天的時候，它們的外表甚至會顯得很臟。夏天，它們的皮毛會變成黑色。」

換句話說，雪鞋野兔不斷地改變皮毛顏色，以適應棲息地的季節變化，格蘭奇非常喜歡雪鞋野兔。他說：「最重要的是，雪鞋野兔的皮毛顏色和氣候條件之間似乎存在著明顯的相關性，這往往讓人覺得不可思議。」

雪鞋野兔並不是唯一一種能完成如此神奇換裝魔法的動物。世界上有21種物種可以改變皮毛顏色來適應季節變化，包括北極狐、長尾鼬和山地野兔等。但是在沒有雪的季節里，那些靠雪色偽裝才能生存的動物正變得越來越危險。隨著世界不斷變暖，北半球大部分地區的降雪越來越少，而雪鞋野兔和北極狐也越來越發現自己與周圍的環境越來越「不匹配」。

在過去的十年里，生態學家斯科特·米爾斯(L. Scott Mills)和同事們始終在研究，這些皮毛顏色隨同季節變化的動物如何能在氣候變化中生存下來。不久前，他們的研究團隊發布了一項新的研究成果，並為世界各地的物種保護工作提供了科學依據。

圖2：在瑞士洛桑附近的動物園裡，這隻穿著「白色冬衣」的北極狐正在休息

自上世紀80年代以來，生態學家們始終在擔心全球變暖將對隨同季節變化更換偽裝的動植物造成破壞性影響。他們擔心蜜蜂數量減少、植物提前開花、候鳥在春天過早到達以幫助樹木播撒種子。但是，很難判斷到底有多少改變是因氣候變化所致，因為它們中有許多也與污染、森林砍伐或過度捕獵有關。

10年前，身為蒙大拿大學教授的米爾斯曾在瑞典研究北極狐，在喜馬拉雅山脈研究雪豹。他意識到，雪鞋野兔和其他隨同季節變化改變皮毛顏色的動物面臨的威脅並不那麼複雜。他認為:「這些動物成功生存下來的特質百分之百是由氣候決定的。」

但是，在21種能夠改變皮毛顏色的物種中，有「棕色變種」和「白色變種」，這是由基因決定的。白色變種可在冬天長出白色的皮毛，而棕色變種在夏天保持著本色。對於兩種雪鞋野兔變種來說，如果它們的皮毛顏色與當地氣候相匹配，就更有可能在冬季存活下來。正如威斯康星大學生態學教授本·扎克伯格(Ben Zuckerberg)所言，冬季外套的顏色有著巨大的「健康影響」。

事實上，雪鞋野兔們甚至沒有意識到它們自己已經不再與環境相匹配。上世紀90年代，米爾斯在加拿大邊境附近實地工作時意識到了這一點。他說：「當我在秋天和春天四處遊盪時，我開始看到越來越多的『白色燈泡』在森林裡跳躍。這些野兔不知道逃跑，它們就蹲在那裡，在棕色的地方十分顯眼。在你離它只有1米遠的地方，它們依然會保持完全靜止。這讓人感覺十分尷尬，就像你在別人淋浴時走進來一樣。你想把眼睛轉過去說，夥計，你現在沒有偽裝。」

由於進化的成功與否和皮毛的顏色如此緊密相關，米爾斯開始懷疑，自然資源保護論者是否可以利用進化的力量來拯救這些動物。如果氣候和進化共同促進了這一特性，也許它們也可以被用來消除它的負面影響。他說:「最快的進化發生在變化最大的地方，這是生物學的基本規律。」

關鍵是要找到發生變異的地方。在這種情況下，就是找到既有褐色冬衣又有白色冬衣的雪地野兔的地方。米爾斯稱這些區域為「多態性區域」（polymorphic zone）。如果這些多態性區域被識別並保護下來，米爾斯認為進化將會發揮作用，棕色變種將會擴散，幫助整個物種生存下來。

但對於這些物種中的大多數成員來說，從來沒有任何精確的地圖來區分它們不同的顏色。米爾斯和同事們必須自己動手。因此，他們向世界各地的26個自然歷史博物館求助。通過收集和整理這些博物館保存的毛皮和動物標本，他們最初試圖找到所有21種能夠改變偽裝的物種的多態性區域，也就是不同皮毛顏色的動物可以共存的地方。

但是，儘管研究了超過3000個樣本，研究團隊發現，對於大多數生物來說，沒有足夠的樣本來幫助發現多態性區域。他們只能參考冬天採集的動物樣本，因為它們的精確位置是已知的。由於大部分自然歷史檔案都是在20世紀初的時候收集的，所以這種專一性十分罕見。

最終，米爾斯等人發現了8個物種的多態性區域，分別是北極狐、三種黃鼠狼和四種野兔。名單上以哺乳類動物為主，它不包括那些羽毛隨氣候變化而改變的鳥類。但米爾斯堅持認為，即使包括鳥類也是可行的。他說：「總的來說，哺乳動物對時尚的自我意識還不太適應，我不會把人類歸入這一類。如果你將哺乳動物與鳥類進行比較，你會發現鳥類有非常艷麗的顏色，而雄性的顏色鮮艷，這是因為鳥類的交配系統往往是雌性主導的。」

以小型松雞ptarmigan為例，它就像雪鞋野兔那樣可以在秋天改變自己的偽裝。它是唯一能這麼做的鳥，但相似之處也就止於此處。米爾斯說：「春天，雌性會蛻皮成褐色。但在雪融化後，雄性依然會保持白色，直到它們交配的那一天。然後，當它們交配完成的時候，它們就會尋找泥坑或者糞便，甚至在地上滾來滾去讓自己變得不那麼顯眼。」

這表明，ptarmigans知道它們的偽裝不適合這個季節。鳥類表現出行為的可塑性，即個體可以改變自己的習慣或行為，以維持進食、交配或生存。但米爾斯稱：「我們不認為這對哺乳動物同樣會起很大作用。」

圖3：哪裡可以讓動物偽裝起來?這些地圖是米爾斯等人花費大量時間通過篩選博物館藏品後繪製的。圖A和圖B顯示最有效的保護區域：紅色區域是兩個物種多態性區域可能重疊的地方，暗紅色區域顯示三個物種可能重疊的地方。底部的地圖，圖C和圖D代表更詳細的圖片，顯示北美和英國地區，那裡大約有半數動物是白色變種，而進化性救援會以最快的速度發生。在最不匹配的偽裝中，圖E顯示了黃鼠狼的多態性區域。

為了拯救這些物種，「基因救援」計劃（即將不同的種群聚集在一起共同生活）背後的理念是否有效？最好的證據來自野外。在20世紀60年代，蘇格蘭博物學家、「皮毛顏色之父」亞當·沃森(Adam Watson)發現，與開始相比，野兔能更好地適合當地的棲息地環境。在整個蘇格蘭地區，山地野兔的皮毛始終保持白色，幾乎和當地平均積雪時間一樣長。米爾斯現在重新運行這項研究，目的是看看它是否在氣候變化的時代仍然存在。

美國地質調查局生態學家托尼·賴恩·莫雷里（Toni Lyn Morelli）說:「考慮到這項研究的廣度和深度，將氣候預測與動物行為聯繫起來，這是一項了不起的研究。我不會說這是個令人驚訝的故事，我認為它對大多數物種來說都是充滿希望的。有些動物，如山地野兔，沒有太多的多態性區域。但是野兔很常見，所以它們不需要特殊的基因拯救計劃。」

莫雷里補充說：「這項研究真的表明博物館收藏的巨大價值，如果沒有它們的支持，這項工作將會非常困難，基本上是不可能的。」事實上，世界各地的生態學家越來越多地把博物館收藏當作一種早期的時間膠囊。通過芝加哥菲爾德博物館的檔案館裡保存的鳥類照片，科學家們可以追溯100年前的空氣污染情況。生態學家們甚至還在博物館收藏中發現新的物種。

與這項研究無關的威斯康星州生態學家扎克伯格說，這項研究是「開拓性的」。但他也發現了一個不祥的預兆：如果你將目前的保護區與地圖上推薦的區域進行比較，你會發現我們當前的保護工作做得不太好。這就是扎克伯格自己的研究成果。他和同事們最近發現，由於顏色無法搭配，雪鞋野兔已經完全從威斯康星的中央森林中消失了。

扎克伯格說:「三四十年前，雪鞋野兔在那裡很常見。可是現在,它們都消失了。而雪鞋野兔不再出現的地區，也是我們看到積雪持續時間變化最快的地區。這是你在野外可以看到的東西，我們認為這是全國性現象。」

威斯康辛州的中央森林與以前也不再相同。1920年12月4日，那個14歲的男孩在樹林的角落裡看到了一件令人驚異的事情——無趣的空地上被雪鞋野兔點綴著，每隻野兔的顏色都像閃閃發光的白雲。然而近百年過去了，這裡再也看不到雪鞋野兔的身影。

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