变暖冰雪消逝 伪装的白色动物却还没发现"变天了"

　　1920年12月4日，一名14岁男孩在么过威斯康辛州中部的森林里散步时，看到了一件非同寻常的事情：全身都被白色皮毛覆盖的雪鞋野兔（Snowshoe hares）在没有积雪覆盖的落叶上跳跃。他在书中写道:“这个月异常温和，几乎没有下过雪。”这就像一种幻象：在阴郁的初冬土壤里，动物们几乎散发着耀眼的光芒，无处可藏。

　　13年后，这名男孩在一篇科学论文中描述了上述景象。那时，华莱士·拜伦·格兰奇（Wallace Byron Grange）已经展现出了一种智慧，一种早熟，以及一种与他的中间名相称的散文风格。22岁时，格兰奇被任命为威斯康辛州首位游戏专员。现在，27岁的他也是一名出色的动物学家。他对雪鞋野兔特别着迷，尤其是它们每个季度都在变化的伪装。

　　图1：在对雪鞋野兔的观察中，研究人员发现它们的皮毛颜色可以随着季节变化而改变

　　大多数雪鞋野兔都以“白大褂”开始新的一年。格兰奇写道：“它们在松散的雪地上鬼鬼祟祟地行走，就像幽灵那样，白色的皮毛让它们变得不那么显眼。到深冬时节，雪鞋野兔的皮毛颜色变得有些斑驳。春天的时候，它们的外表甚至会显得很脏。夏天，它们的皮毛会变成黑色。”

　　换句话说，雪鞋野兔不断地改变皮毛颜色，以适应栖息地的季节变化，格兰奇非常喜欢雪鞋野兔。他说：“最重要的是，雪鞋野兔的皮毛颜色和气候条件之间似乎存在着明显的相关性，这往往让人觉得不可思议。”

　　雪鞋野兔并不是唯一一种能完成如此神奇换装魔法的动物。世界上有21种物种可以改变皮毛颜色来适应季节变化，包括北极狐、长尾鼬和山地野兔等。但是在没有雪的季节里，那些靠雪色伪装才能生存的动物正变得越来越危险。随着世界不断变暖，北半球大部分地区的降雪越来越少，而雪鞋野兔和北极狐也越来越发现自己与周围的环境越来越“不匹配”。

　　在过去的十年里，生态学家斯科特·米尔斯(L. Scott Mills)和同事们始终在研究，这些皮毛颜色随同季节变化的动物如何能在气候变化中生存下来。不久前，他们的研究团队发布了一项新的研究成果，并为世界各地的物种保护工作提供了科学依据。

　　图2：在瑞士洛桑附近的动物园里，这只穿着“白色冬衣”的北极狐正在休息

　　自上世纪80年代以来，生态学家们始终在担心全球变暖将对随同季节变化更换伪装的动植物造成破坏性影响。他们担心蜜蜂数量减少、植物提前开花、候鸟在春天过早到达以帮助树木播撒种子。但是，很难判断到底有多少改变是因气候变化所致，因为它们中有许多也与污染、森林砍伐或过度捕猎有关。

　　10年前，身为蒙大拿大学教授的米尔斯曾在瑞典研究北极狐，在喜马拉雅山脉研究雪豹。他意识到，雪鞋野兔和其他随同季节变化改变皮毛颜色的动物面临的威胁并不那么复杂。他认为:“这些动物成功生存下来的特质百分之百是由气候决定的。”

　　但是，在21种能够改变皮毛颜色的物种中，有“棕色变种”和“白色变种”，这是由基因决定的。白色变种可在冬天长出白色的皮毛，而棕色变种在夏天保持着本色。对于两种雪鞋野兔变种来说，如果它们的皮毛颜色与当地气候相匹配，就更有可能在冬季存活下来。正如威斯康星大学生态学教授本·扎克伯格(Ben Zuckerberg)所言，冬季外套的颜色有着巨大的“健康影响”。

　　事实上，雪鞋野兔们甚至没有意识到它们自己已经不再与环境相匹配。上世纪90年代，米尔斯在加拿大边境附近实地工作时意识到了这一点。他说：“当我在秋天和春天四处游荡时，我开始看到越来越多的‘白色灯泡’在森林里跳跃。这些野兔不知道逃跑，它们就蹲在那里，在棕色的地方十分显眼。在你离它只有1米远的地方，它们依然会保持完全静止。这让人感觉十分尴尬，就像你在别人淋浴时走进来一样。你想把眼睛转过去说，伙计，你现在没有伪装。”

　　由于进化的成功与否和皮毛的颜色如此紧密相关，米尔斯开始怀疑，自然资源保护论者是否可以利用进化的力量来拯救这些动物。如果气候和进化共同促进了这一特性，也许它们也可以被用来消除它的负面影响。他说:“最快的进化发生在变化最大的地方，这是生物学的基本规律。”

　　关键是要找到发生变异的地方。在这种情况下，就是找到既有褐色冬衣又有白色冬衣的雪地野兔的地方。米尔斯称这些区域为“多态性区域”（polymorphic zone）。如果这些多态性区域被识别并保护下来，米尔斯认为进化将会发挥作用，棕色变种将会扩散，帮助整个物种生存下来。

　　但对于这些物种中的大多数成员来说，从来没有任何精确的地图来区分它们不同的颜色。米尔斯和同事们必须自己动手。因此，他们向世界各地的26个自然历史博物馆求助。通过收集和整理这些博物馆保存的毛皮和动物标本，他们最初试图找到所有21种能够改变伪装的物种的多态性区域，也就是不同皮毛颜色的动物可以共存的地方。

　　但是，尽管研究了超过3000个样本，研究团队发现，对于大多数生物来说，没有足够的样本来帮助发现多态性区域。他们只能参考冬天采集的动物样本，因为它们的精确位置是已知的。由于大部分自然历史档案都是在20世纪初的时候收集的，所以这种专一性十分罕见。

　　最终，米尔斯等人发现了8个物种的多态性区域，分别是北极狐、三种黄鼠狼和四种野兔。名单上以哺乳类动物为主，它不包括那些羽毛随气候变化而改变的鸟类。但米尔斯坚持认为，即使包括鸟类也是可行的。他说：“总的来说，哺乳动物对时尚的自我意识还不太适应，我不会把人类归入这一类。如果你将哺乳动物与鸟类进行比较，你会发现鸟类有非常艳丽的颜色，而雄性的颜色鲜艳，这是因为鸟类的交配系统往往是雌性主导的。”

　　以小型松鸡ptarmigan为例，它就像雪鞋野兔那样可以在秋天改变自己的伪装。它是唯一能这么做的鸟，但相似之处也就止于此处。米尔斯说：“春天，雌性会蜕皮成褐色。但在雪融化后，雄性依然会保持白色，直到它们交配的那一天。然后，当它们交配完成的时候，它们就会寻找泥坑或者粪便，甚至在地上滚来滚去让自己变得不那么显眼。”

　　这表明，ptarmigans知道它们的伪装不适合这个季节。鸟类表现出行为的可塑性，即个体可以改变自己的习惯或行为，以维持进食、交配或生存。但米尔斯称：“我们不认为这对哺乳动物同样会起很大作用。”

　　图3：哪里可以让动物伪装起来?这些地图是米尔斯等人花费大量时间通过筛选博物馆藏品后绘制的。图A和图B显示最有效的保护区域：红色区域是两个物种多态性区域可能重叠的地方，暗红色区域显示三个物种可能重叠的地方。底部的地图，图C和图D代表更详细的图片，显示北美和英国地区，那里大约有半数动物是白色变种，而进化性救援会以最快的速度发生。在最不匹配的伪装中，图E显示了黄鼠狼的多态性区域。

　　为了拯救这些物种，“基因救援”计划（即将不同的种群聚集在一起共同生活）背后的理念是否有效？最好的证据来自野外。在20世纪60年代，苏格兰博物学家亚当·沃森(Adam Watson)发现，与开始相比，野兔能更好地适合当地的栖息地环境。在整个苏格兰地区，山地野兔的皮毛始终保持白色，几乎和当地平均积雪时间一样长。米尔斯现在重新运行这项研究，目的是看看它是否在气候变化的时代仍然存在。

　　美国地质调查局生态学家托尼·赖恩·莫雷里（Toni Lyn Morelli）说:“考虑到这项研究的广度和深度，将气候预测与动物行为联系起来，这是一项了不起的研究。我不会说这是个令人惊讶的故事，我认为它对大多数物种来说都是充满希望的。有些动物，如山地野兔，没有太多的多态性区域。但是野兔很常见，所以它们不需要特殊的基因拯救计划。”

　　莫雷里补充说：“这项研究真的表明博物馆收藏的巨大价值，如果没有它们的支持，这项工作将会非常困难，基本上是不可能的。”事实上，世界各地的生态学家越来越多地把博物馆收藏当作一种早期的时间胶囊。通过芝加哥菲尔德博物馆的档案馆里保存的鸟类照片，科学家们可以追溯100年前的空气污染情况。生态学家们甚至还在博物馆收藏中发现新的物种。

　　与这项研究无关的威斯康星州生态学家扎克伯格说，这项研究是“开拓性的”。但他也发现了一个不祥的预兆：如果你将目前的保护区与地图上推荐的区域进行比较，你会发现我们当前的保护工作做得不太好。这就是扎克伯格自己的研究成果。他和同事们最近发现，由于颜色无法搭配，雪鞋野兔已经完全从威斯康星的中央森林中消失了。

　　扎克伯格说:“三四十年前，雪鞋野兔在那里很常见。可是现在,它们都消失了。而雪鞋野兔不再出现的地区，也是我们看到积雪持续时间变化最快的地区。这是你在野外可以看到的东西，我们认为这是全国性现象。”

　　威斯康辛州的中央森林与以前也不再相同。1920年12月4日，那个14岁的男孩在树林的角落里看到了一件令人惊异的事情——无趣的空地上被雪鞋野兔点缀着，每只野兔的颜色都像闪闪发光的白云。然而近百年过去了，这里再也看不到雪鞋野兔的身影。