气候变化与野生动物

作者：Brian Tomasik

首次撰写：2008年。主要补充：2013年。最后一次重大更新：2018年8月4日。

摘要

人类的环境选择对野生动物有巨大影响,而气候变化是我们最大的生态影响之一。工业化世界中的每个人每年可能以一种潜在可预测的方式通过其温室气体排放创造或阻止至少数百万昆虫,可能还有更多浮游动物。这种影响是净好还是净坏?这个问题很复杂,需要我们从热带气候扩张、海冰、植物生产力到沙漠化、珊瑚礁和海洋温度动态等方面进行研究。总的来说,我对气候变化对野生动物痛苦的净影响非常不确定;仅考虑未来几个世纪地球上的动物痛苦(忽略对人类长远未来的副作用),我的概率基本上是50%净好对50%净坏。由于其他人非常关心防止气候变化,而且气候变化可能会破坏合作未来的前景,我目前认为最好是在可行的情况下倾向于减少我们的温室气体排放,但我对这个问题的低置信度降低了我在任何方向上的热情。也就是说,我相当确信基于生物质的碳抵消,如热带雨林保护,对野生动物来说是净有害的。

另请参阅:

目录

引言

野外生活包含大量痛苦,虽然有时人们认为我们无能为力,但事实并非如此:我们每个人每天都在做出生态决策,这些决策对地球上存在多少野生动物以及它们采取什么样的繁殖策略有重大影响。一项具有挑战性但重要的任务是确定各种环境政策对野生动物数量的净影响的方向,从而确定野生动物痛苦的程度。

本文概述了气候变化方面的一些考虑因素。潜在影响范围广泛,因为我们许多日常环境选择都会影响温室气体排放:开车、肉类消费、用电和热水、是否回收罐头等等。

气候变化可能有多重要?

这里是一个粗略的计算:

那么仅通过二氧化碳排放的生态影响,美国每个人每年就会创造或阻止预期

[(16.4公吨)/(34.5 * 109公吨)] * 2% * (1012哺乳动物) * (假设1年影响) = 10哺乳动物年,

以及

[(16.4公吨)/(34.5 * 109公吨)] * 2% * (1018昆虫) * (假设1年影响) = 1000万昆虫年。

请注意,由于昆虫每对亲代有大量后代,而且可能经常活不到一年,一个昆虫年实际上意味着数十到数百个孵化后幼虫死亡。因此,一个人的全球变暖影响可能每年净创造或阻止数亿昆虫死亡。显然这个问题涉及很多利害关系。

由于大多数野生动物在野外忍受比幸福更多的痛苦(尤其是短命的昆虫),我们希望通过我们的行动减少野生动物数量。

气候变化可能增加动物数量的方式

关于气候变化对各种生态系统、物种和生物群落模式的具体影响,有大量信息;例如,IPCC第四次评估报告的第4章是一个很好的起点。下面我将研究一些重要因素,但还有许多我没有提到的因素。

对陆地的影响

更多昆虫

几项研究预测气候变化将导致昆虫数量增加。

这本教科书解释说:"西方玉米根虫和科罗拉多马铃薯甲虫正在向北欧进一步扩散[...],而阿拉斯加偏远地区正在经历农业和森林害虫的范围扩大。"

Erik E. Stange和Matthew P. Ayres的"气候变化影响:昆虫"一文中写道:

请注意,冬季死亡率的降低可能意味着r选择减少和死亡率降低,所以这是高纬度地区昆虫总数增加的一个积极方面。

"全球变暖可能引发昆虫种群爆发"一文中写道:"[Melanie Frazier]和她的同事研究了65种昆虫,发现温暖气候与种群增长之间存在普遍相关性[...]。"另请参阅

跳虫是极其丰富的虫子。这个页面说:

在预计将经历最快气候变暖影响的极地地区,跳虫在实验性变暖研究中表现出不同的反应。[72]有报道显示负面,[73][74]正面[75][76]和中性反应。[74][77]在非极地地区的研究中也报告了对实验性变暖的中性反应。[78]

这项研究发现变暖对虫子种群有混合影响。根据研究摘要,以下是对变暖的反应总结:

土地类型 丰度增加的类群 丰度减少的类群
林间空地 甲螨 跳虫、恙螨
高山荒原 甲螨 跳虫、恙螨
荒原 "变暖没有强烈影响" "变暖没有强烈影响"

作者得出结论,"观察到的变化可能更多地与食物可用性的变化有关,而不是直接的气候影响。"

较暖气候中的昆虫每年也可能有更多世代,这意味着每年更多死亡。这里有一个温带与热带虫子的比较例子:

桑蚕可以分为三个不同但相互关联的群体或类型。主要的蚕类属于单化性('uni-'=一次,'voltine'=繁殖频率)和二化性类别。单化性品种通常与大欧洲地理区域相关。由于寒冷气候,这种类型的卵在冬季休眠,只在春季交配,每年只产丝一次。第二种类型称为二化性,通常在中国、日本和韩国发现。

这种类型的繁殖过程每年发生两次,这是由于气候略微温暖和由此产生的两个生命周期而成为可能。多化性桑蚕只能在热带地区找到。雌蛾产卵后9到12天内孵化,因此这种类型全年可以有多达八个独立的生命周期。[5]

病原体和寄生虫

疾病和寄生生物在地球的热带地区往往更常见。可能全球变暖会使它们的丰度扩散到更高纬度。这可能会由于更高的死亡率和发病率而使动物的生活变得更糟?

另一方面,如果疾病和寄生虫对所有物种的总动物丰度有足够的自上而下的控制效应,那么它们也可能减少痛苦?

对海洋的影响

海冰消除

"海冰减少促进北极浮游植物生产力"一文中写道:

然而,在过去30年里,北极变暖了,现在北冰洋更大面积的区域在夏季没有海冰,这意味着浮游植物获得了更多阳光。根据卫星估计的水中叶绿素含量,结果是浮游植物生产力增加了约20%。

地球工程

随着气候变化恶化,将会有更大压力进行地球工程来对抗二氧化碳。这可能包括海洋施肥,这将增加浮游植物和可能至少一些消费者的数量:"向海洋中添加尿素可以引起浮游植物的大量繁殖,这是浮游动物的食物来源,进而成为鱼类的食物。这反过来预计会增加可持续的鱼类捕获量。"

在一次铁肥实验中:"铁肥导致藻类大量繁殖[...]。藻类大量繁殖也刺激了以它们为食的浮游动物的生长。浮游动物反过来又被更高等的生物消耗。因此,用铁进行海洋施肥也有助于形成鱼类等固碳海洋生物量,这些鱼类已经因过度捕捞而从海洋中消失。"幸运的是,一些环保主义者抗议了这项实验。然而,经过审查,"实验被允许继续进行。"

这本教科书包含以下图表,显示了早期铁肥实验的(令人警惕的)结果,其中"NPP"是"净初级生产力":

Wright等人的"Ĝ红外搜索具有大量能源供应的外星文明。I. 背景和理由"中写道:

整体考虑的生物圈已经设法将捕获用于代谢的太阳能量扩大到约5%[...],主要受限于地球表面关键营养物质的不均匀存在 - 主要是淡水、磷和氮。地球上的生命不是受自由能限制的,因为直到最近,它还没有智慧和大型工程来将地球的资源分配到太阳能恰好落下的所有地方,所以在大多数地方,它是受营养限制的[...]。

这表明,如果人类尝试,他们可能能够显著提高地球的生物能量利用率。

不那么投机地说,气候变化创造了更多压力来保护热带雨林和其他生物量丰富的栖息地,这允许大量野生动物痛苦继续存在。

气候变化可能减少动物数量的方式

总的来说,适应需要时间

我们可能预期至少在短期内种群会减少,因为动物已经进化到在当前环境中最大化种群数量。那些没有灭绝的物种需要时间来适应变化。

Robert J. Brooker、Eric P. Widmaier、Linda E. Graham和Peter D. Stiling所著的《生物学》第1141-42页写道:

假设这种逐渐全球变暖的情景是准确的,我们需要考虑对植物和动物生命可能产生的后果。在本章开始时,我们看到全球变暖被认为正在导致一些两栖动物物种的衰退和灭绝。虽然许多物种可以适应环境的轻微变化,但预计全球气候的变化将发生得太快,无法通过自然选择等正常进化过程来补偿。植物物种无法简单地分散并向北或向南迁移到新创造的适合它们的气候区域。许多树种需要数百年,甚至数千年才能完成种子传播。古植物学家Margaret Davis预测,如果二氧化碳浓度翻倍,目前分布在美国中西部和东北部以及加拿大东南部的糖枫(Acer saccharum)将在除缅因州北部、新不伦瑞克省北部和魁北克省南部以外的所有地区衰退。当然,这种分布的收缩可能会被在魁北克省中部创造新的有利栖息地所抵消。然而,大多数科学家认为,气候带向极地的移动速度将快于树木通过种子传播迁移的速度;因此,灭绝将会发生。

我们需要小心不要从这里得出太多结论。物种与个体不同,所以很可能植物物种会减少,而剩余物种的个体数量会增加。例如,也许树木不会迁移,但较小的灌木植物会迁移,而且这些植物可能比树木生长得更快(即将更多阳光转化为食物)。我不知道 - 这个问题需要进一步研究;我只是指出对野生种群的方向影响并不明显。

还值得注意的是,即使破坏确实在短期内减少了种群,长期来看也不一定如此,因为生态系统有时间适应新条件。这表明,如果我们认为气候变化目前在短期内造成更少或更多野生动物的可能性相等,那么从长远来看,我们的预期会不对称地倾向于更多野生动物。

另一方面,生态系统在几百/几千年后可能普遍不那么普遍,在这种情况下,更高的长期种群前景就不那么重要了。

多样性减少

气候变化导致的物种灭绝并不直接说明气候变化将如何影响动物总体数量,因为其他物种可能会填补灭绝物种留下的生态位。然而,物种多样性的减少使生态系统更加脆弱,因此更容易崩溃(参见"气候变化对海洋的影响")。

水循环的变化

气候变化增加了强烈洪水的发生,这可能总体上减少植物生长,因为植物的供水不那么缓慢稳定,而且洪水可能会侵蚀土壤?

气候变化也可能使干旱期更加严重,这增加了野火的风险。虽然这种火灾对野生动物痛苦的净影响尚不清楚,但火灾以非感知的方式消除了大量储存的植物能量,从而防止了许多未来分解者动物的出生。

对海洋的影响

总的来说,海洋生命可能比陆地上的昆虫重要性较小,因为浮游动物通常不如陆生无脊椎动物复杂。另一方面,一些估计认为浮游动物的丰度高于昆虫丰度。

气候变化将如何影响海洋生物的数量?

初级生产力降低?

一项研究:"使用四个全球耦合碳循环-气候模型对21世纪海洋净初级生产力(PP)和颗粒有机碳输出(EP)的变化进行了预测。[...]对于SRES A2排放情景,所有四个模型都显示到2100年全球平均PP和EP相对于工业化前条件下降2%至20%。"

这个页面说:

在未来全球变暖的情况下,温度升高可能会使世界海洋分层,减少从深海到其生产性透光层的营养物质供应。因此,浮游植物活动将下降[...]。

[...]模拟未来海洋初级生产的研究人员发现了随着海洋分层增加而生产力下降的证据,[8][9]

浮游动物可能减少?

浮游动物很重要,因为它们本身可能具有痛苦能力,也因为它们使一些较大动物的种群成为可能。

表明浮游动物减少的研究

Anthony J. Richardson的"处于热水中:浮游动物和气候变化"一文中写道:

浮游生物群落的动态在第一近似中由营养物质-浮游植物-浮游动物(NPZ)模型捕获。[...]NPZ模型可以与地球气候系统的[一般循环模型]GCM耦合,允许在气候的替代预测下研究浮游生物群落的潜在未来状态。

Bopp等人(2004, 2005)的NPZ模型结果表明,在工业化前二氧化碳水平翻倍的情况下,全球初级生产力可能下降5-10%。这种趋势并不均匀,而是表明高纬度地区生产力增加20-30%,而分层的热带海洋生产力明显下降(图10)。这个模型和其他模型通常表明,热带地区更温暖、更分层的条件将减少表层水中的营养物质浓度,这将导致较小的浮游植物细胞主导大型硅藻,从而降低浮游动物生物量。[...]

已经有观察证据支持这些模型预测的一些内容。在20世纪,两个半球的暖期都明显减少了硝酸盐的可用性,自1970年代以来,全球范围内明显呈下降趋势(Kamykowski和Zentara, 2005)。基于CZCS(1979-1986)和SeaWiFS(1997-2000)的海洋颜色卫星数据显示,从20世纪80年代初到90年代末,全球海洋浮游植物叶绿素减少了8%(Gregg和Conkright, 2002)。Behrenfeld等人(2006)证明,自1999年以来,全球深度积分叶绿素生物量平均每年下降0.01 Tg。这种下降是由类似厄尔尼诺的气候条件驱动的,这种条件增强了广阔的分层低纬度海洋的分层,从而减少了浮游植物的营养物质可用性。由于一些气候模型预测在更温暖的系统状态下会出现更持久的厄尔尼诺条件,这项研究表明,热带海洋中浮游生物群落的丰度和生产力在未来可能会下降。还有一些证据表明,热带北大西洋的全球浮游动物丰度时间序列正在下降(Piontkovski和Castellani, 2007)。未来初级和次级生产力以及输出生产的任何减少不仅会减少可用于浮游生态系统中更高营养级的食物,还会影响深海群落(Ruhl和Smith, 2004)。

请注意,上述研究主要关注生物量,但我不知道我们是否可以直接将其转化为个体数量,因为较高温度导致桡足类动物及其捕食者体型变小。

"浮游动物和气候变化 - Calanus的故事"一文中写道:

浮游性桡足类Calanus finmarchicus是北海食物网的重要组成部分,将能量从初级生产传递到可捕捞的鱼类资源,因此是海洋食物网状态的指标。在20世纪60年代,夏季Calanus的生物量构成了北海北部所有浮游动物的70%,但从那时起其丰度已经下降,到20世纪90年代末,其生物量只有30年前的50%左右。

北海北部Calanus finmarchicus的丰度与北大西洋气候指数 - 北大西洋振荡(NAO)指数之间存在强烈的统计关系。渔业研究服务部(FRS)的研究已经确定了这种关系可能的海洋学基础,即春季风型的变化和法罗-设得兰海峡底层冷水体积的稳定下降的组合。在冬季,在600米以上的深度,底层水中含有大量(高达650 m-3)hibernating Calanus finmarchicus。在春季,这些桡足类动物再次上升到表层水域,许多被带入北海,维持夏季的生产性种群。FRS的研究表明,风型的变化和底层水体积的下降有效地减少了桡足类动物向北海的供应。

Joseph Kane和Jerome Prezioso的"美国东北大陆架生态系统中桡足类Temora longicornis的分布和多年丰度趋势"一文中写道:

生态系统最南部分区(中大西洋湾)的Temora longicornis丰度在20世纪90年代没有增加,并且发现与表面温度呈负相关,表明持续的全球变暖可能会对该桡足类动物在这个地区的年度丰度周期产生不利影响。[...]

持续全球变暖的影响最有可能对最南部[中大西洋湾]MAB地区的T. longicornis季节性丰度周期产生最大影响。那里的平均丰度随着夏季温度上升而急剧下降(图13),在较暖的年份,年度水平较低。这种与温度的负相关关系可能是由两个因素的组合造成的:(i)春季开花后食物浓度降低(Maps等人, 2005; Hansen等人, 2006)和(ii)温度上升对卵生产率的有害影响(Peterson和Kimmerer, 1994; Halsband和Hirche, 2001)。长期数据表明,美国东北大陆架的海表面温度范围正在增加,在季节转换期间产生更快的变暖和冷却速率(Friedland和Hare, 2007)。持续变暖可能会影响T. longicornis,改变春季开花的时间并提高日常代谢需求,降低可用于生长和繁殖的配给。由于研究表明该地区的陆架水在20世纪90年代已经变暖,冬季的值明显更高(Mountain, 2004; Sullivan等人, 2005),T. longicornis在MAB的峰值丰度期可能很快就会缩短和最小化。

话虽如此,这项研究只关注了一个物种,我不确定同一栖息地中其他浮游动物物种的情况如何。

Carmen García-Comas的"气候变化和桡足类大小谱:西地中海两个沿海长期系列的比较"演示文稿中的一张幻灯片指出了这一趋势:"水温较高:初级生产力较低。"

表明浮游动物增加的研究

"气候变化研究警告不要进行一次性实验"一文中写道:

Mayor博士说:"我们的两个实验都表明,当桡足类卵暴露于预测的21世纪末海洋酸化水平时,它们的健康状况保持不变。这是个好消息。

"然而,我们之前的研究表明,如果海底碳捕获储存库突然破裂,可能会导致更严重的酸化,导致成功孵化的桡足类卵数量大幅下降。

"我们最近的研究发现,全球变暖的影响取决于收集卵的时间。

"在我们的第一个实验中,我们没有发现温度对孵化数量有明显影响。

"但在一周后进行的第二个实验中,提高海水温度实际上增加了健康孵化的数量。"

研究人员认为这种效应与母体桡足类适应的温度有关 - 来自较暖水域的动物产生的卵对温水的压力较小,反之亦然。

Mayor博士补充说:"我们的结果突出了全球变暖的一个潜在积极影响 - 它可能会增加我们海洋中健康桡足类的数量,这对鳕鱼和鲱鱼等鱼类的幼虫来说是个好消息,最终对渔民也是好消息。"[叹气 :(]

请注意,如果桡足类有更多健康后代,它们可以有更少的总后代来维持恒定的种群,所以这种r选择的减少可能是原本令人不安的桡足类(因此也是鱼类)种群增加的一个好的副作用。

珊瑚礁损失

气候变化可能是珊瑚礁退化的主要原因,包括白化和无法形成碳酸钙。鉴于珊瑚礁是地球上生产力最高的生态系统,取而代之的似乎可能包含较少的野生动物痛苦,尽管最好验证一下这一点。

此外,值得注意的是,海洋酸化的影响主要来自二氧化碳,而例如畜牧业排放的大多数温室气体不是二氧化碳。尽管如此:(a)畜牧业总体上浪费能源,因此比平均植物性饮食造成更多二氧化碳排放,以及(b)珊瑚白化也是由温度变化引起的,这是由任何温室气体而不仅仅是二氧化碳造成的。

Ray Hilborn认为海洋酸化可能(不幸的是)不会减少总生产力:

我不认为[海洋酸化或全球变暖]中的任何一个对世界海洋食品生产构成威胁,因为光合作用能量会去某个地方,我们会想办法吃掉它。但它会极大地改变事物。

溶解氧减少

对于水生动物来说,一个限制因素是溶解氧。气候变化导致的较高温度将减少溶解氧的可用性,可能减少鱼类和其他动物的种群,包括桡足类。

营养循环减少

气候变化预计会使海水循环更加困难,减少营养循环,从而限制初级生产力。

这个页面说:"使表层海洋变暖会减少与更深、富含营养的水的混合,所以浮游植物生产力下降。"

影响方向不明确的效应

对陆地的影响

对植物生产力的混合影响

我将这一部分移到了这篇文章中。

对海洋的影响

对浮游植物生产力的混合影响

这项研究报告:

我们表明,在富营养条件下,由于大气二氧化碳浓度翻倍,生产力可能会翻倍。虽然在实践中生产力增加通常会较少,但我们仍然预测对碳酸氢盐亲和力低的海洋物种的生产力可能增加40%。在富营养的淡水系统中,大气二氧化碳浓度翻倍可能导致生产力增加50%以上。[...]在大气二氧化碳浓度升高的情况下,有害浮游植物大量繁殖可能会加剧。

虽然较高的初级生产通常意味着更多的动物生命,但在富营养水体中可能不是这种情况,所以即使上述研究是正确的,对整体动物丰度的净影响也不清楚。也就是说,如果许多水体不是富营养的,净结果将是浮游动物和鱼类种群不幸增加。

水生植物有几个限制生长的因素,包括光照、磷、氮、铁等。全球变暖可能会增加中纬度海洋的分层,减少营养物质的可用性。有一些证据表明这正在降低叶绿素密度,尽管其他研究发现相反的趋势,如下所述。

"海洋生产力最低的水域正在扩大"一文中写道:

在北太平洋和南太平洋、北大西洋和南大西洋,赤道带以外,[...]估计这些海洋中低表面叶绿素区域从1998年到2006年共扩大了660万平方公里,即约15.0%。

以及,"海洋生态系统对气候变暖的响应"一文中写道:

[在我们的模型模拟中]气候变暖导致北半球高生产力的边缘海冰生物群落收缩42%,南半球收缩17%,并导致北半球低生产力的永久分层亚热带环流生物群落扩大4.0%,南半球扩大9.4%。[...]垂直分层增加,这预计会在任何地方减少营养物质供应,但会增加高纬度地区的生长季节长度。

然而,同一研究继续说道:

对全球变暖的响应中有四个特点突出:(1)北太平洋的叶绿素下降,主要是由于边缘海冰生物群落的退缩,(2)北大西洋的叶绿素有增加的趋势,这是由复杂因素组合造成的,(3)南大洋的叶绿素增加,主要是由于边缘海冰带的退缩和北部边界的变化,(4)靠近南极大陆的叶绿素有下降的趋势,主要是由于边缘海冰带内的淡化。我们使用三种不同的初级生产力算法,根据我们估计的叶绿素浓度来估计初级生产力对气候变暖的响应。这三种算法给出的全球初级生产力增加从低端的0.7%到高端的8.1%,区域差异非常大。

大洋洲的"气候变化对海洋的影响"表明,由于融化冰盖的淡水密度低于海水,气候变化可能会减少海洋营养循环,从而减少浮游植物生产力。

维基百科"浮游植物"条目的这一部分回顾了关于浮游植物在气候变化后是增加还是减少的矛盾证据。

对植物营养的混合影响

尽管藻类在较高的二氧化碳浓度下可能生长更快,但它们可能变得营养价值较低。

对湖泊的影响

对浮游植物生产力的混合影响

这篇文章关于冬季的湖泊说:

"在一些冰层非常清晰且没有太多积雪覆盖的湖泊中,可能会有大量的光合作用和生产力,"Hampton说[...]。

"随着气候变化,一些事情正在改变,实际上影响了冰层本身的特征,"Hampton说。冰季可能会变短。可能会有较少的积雪,这将让更多的光线进入。或者可能会有更多的降雨在冰形成期间,使冰变得浑浊。

她说,预测这些变化"不会是简单明了的"。

短期与长期

即使气候变化在短期内减少了动物种群,长期来看也不一定如此,因为生态系统有时间适应新的条件。这表明,如果我们认为气候变化目前在短期内造成更少或更多野生动物的可能性相等,那么从长远来看,我们的预期会不对称地倾向于更多野生动物。

另一方面,生态系统在几百/几千年后可能普遍不那么普遍,在这种情况下,更高的长期种群前景就不那么重要了。

更大的r选择?

一般来说,更大的环境不稳定性倾向于有利于所谓的"r策略者",即有大量子代并在年轻时死亡的生物。这篇文章说:"气候变化的变幻莫测性使得尽管我们尽了最大努力,但几十年后某个特定自然景观地块会是什么样子仍然是个未知数。不稳定性和不确定性是土地管理的新驱动力。这些力量创造了最适合r选择策略的栖息地。"

这篇论文说:

目前,几乎没有长期数据表明r选择和K选择哺乳动物将如何应对气候变化。然而,最近的一项研究发现,由于雄性死亡率高,频繁的恶劣天气事件可能会驱使雄性叉角羚羊选择早熟(Mitchell & Maher 2006),这表明气候变化正在推动这个种群向更快的生命史策略发展。

我怀疑K选择的食草动物(如大象)被r选择动物取代通常是不好的。K选择动物平均每单位时间遭受的痛苦较少比r选择动物,而且每单位面积的数量较少,所以总体痛苦较少。

另一方面,减少K选择的杂食动物和肉食动物(如大型鸟类)是否不好就不那么清楚了。这些动物会给大量较小的动物造成痛苦的死亡,尽管对它们的净影响的全面分析很复杂。

此外,这里有两个可能的论点说明为什么增加的环境不稳定性可能是好的:

  1. 如果不稳定性也影响植物,那么更大的不稳定性可能意味着更低的总净初级生产力。随着植物多样性的降低,生态位可能保持未被填补,总植物生长可能低于更成熟的演替阶段可能达到的水平(尽管演替阶段与生产力之间的关系很复杂)。较低的净初级生产力意味着用于在更高营养级创造痛苦生物的能量较少。
  2. 最终的r选择生命形式是细菌和其他单细胞生物,我们可能对这些生物的每单位代谢关心程度比对小动物的关心程度要低。增加这些类型生物数量并挤出动物分解者的不稳定性可能是好的。

体型缩小

气候变化导致的较高温度可能减小动物体型。这可能导致

  1. 种群增加,因为生态系统中相同数量的能量会分配给较小的动物
  2. 增加r选择,因为种群的内在增长率似乎经验上会随着体型减小和温度升高而增加。

然而,生物可能会变小以补偿更快的代谢。例如,跳虫在高温下不会变大,可能会缩小,因为较高的温度意味着较高的代谢率(每单位时间每克体重使用的能量),这需要通过减少动物的总体重来抵消。如果缩小正好补偿了每克增加的代谢(是这样吗?),那么这些较小生物使用的总能量将与相同数量的较大生物使用的总能量相同,代谢较慢。因此,体型缩小并不一定意味着给定数量的能量可以支持更多的动物总数。

这篇论文报告:

越来越多的证据表明,气候变化已经导致许多哺乳动物物种的体重和体型发生显著变化。根据Bergmann(1847)法则,较暖地区的动物应该比较冷地区的动物小,因为较大动物较低的表面积:体积比可能有助于在较冷气候中保存热量。因此,可以预期气候变暖将导致体型和/或体重减小,一些研究已经证明这种情况发生在一些哺乳动物和鸟类中(例如Smith等人1998, Yom-Tov 2001)。然而,在阿拉斯加的灰鼩鼱Sorex cinereus和挪威的水獭Lutra lutra中也发现了相反的模式(Yom-Tov & Yom-Tov 2005, Yom-Tov等人2006a),在一些其他脊椎动物中也是如此(Yom-Tov 2001, Yom-Tov & Yom-Tov 2005, Chamaille-Jammes等人2006)。

对17种内温脊椎动物(包括4种哺乳动物)的研究,其中明显显示体型或体重变化(Smith等人1998, Yom-Tov 2001, YomTov & Yom-Tov 2004, 2005, Fernandez-Salvador等人2005, Yom-Tov等人2006a,b),显示71%(n = 12)的脊椎动物体重下降。对于报告纬度的研究,体重下降的物种的纬度范围从31°N到52°N,而体重增加的物种的纬度范围从37°N到65°N。因此,虽然体重下降的普遍模式符合Bergmann法则的预测,但值得注意的是,一些物种,特别是那些在较高纬度的物种,显示出相反的模式。在更北的纬度和/或高海拔地区,全球变暖可能已经减少了冬季的严酷程度,导致食物可用性增加,使物种有更长的生长期并达到更高的体重。

温度、代谢和感知能力

Hypermagical Ultraomnipotence (2017)指出,变温动物在较高温度下可能具有更高的智力或感知能力。因此,"较高的温度可能意味着生物圈中的大多数动物将很快花更多时间处于有感知的状态,或者只是处于更强烈的意识状态,这意味着全球痛苦的总和可能会大幅增加,而没有人注意到正在发生什么。"

如果变温动物在较高温度下的增强心理敏锐度是随着更暖的天气"免费"获得的,这种考虑可能非常重要。然而,我的猜测是,如果变温动物在较高温度下更有感知能力,这至少在很大程度上是因为它们消耗更多的食物能量来驱动大脑?神经计算需要一定量的食物衍生能量才能进行。类似地,昆虫在温暖天气下通常比在寒冷天气下更活跃,但我假设这种增加的身体活动伴随着增加的代谢消耗来驱动肌肉运动等。也许对变温动物来说,温度有点像手机的开关:如果手机开着,它有更多的"心理活动",但这需要更快地耗尽电池?Sherman和Bambara (1997-2011):"蠕虫在较冷的温度下消耗较少的食物。"

如果变温动物在较高温度下的增加感知能力伴随着相应更高的食物能量消耗率(是这样吗?),那么体型或变温动物总种群规模可能不得不减少以补偿每单位时间每公斤体重增加的食物能量消耗。如果总可用食物保持不变,那么用于大脑代谢的总食物能量可能保持不变?而且如果我们用"大脑代谢活动"这个指标来近似感知能力,那么所有变温动物的总感知能力可能(非常粗略地)保持不变?

较高的温度是否会影响恒温动物(如哺乳动物和鸟类),使它们减少用于加热自身的食物能量浪费,在这种情况下,恒定的食物供应可以支持更高的种群?另一方面,在炎热条件下保持恒温动物体温也需要能量(Jessica Matthews:"在较高温度下,身体需要消耗额外的能量,超出工作肌肉的需求,以调节体温,或防止体温过度上升",引自Ketchiff 2016),也许全球变暖会增加恒温动物的这种代谢需求?

环境变化导致的痛苦?

一般来说,动物(包括人类)倾向于适应它们目前所处的环境。当条件发生变化时,这可能会给仍然能够生存的动物造成更多痛苦。例如,如果温度变得比正常情况略高,许多动物可能仍然能够生存,但会比以前更频繁地感到不适,直到该物种进化以更好地适应新条件。

在某些情况下,环境条件的变化会显著减少先前占据某个环境的动物数量。如果是这种情况,并且没有其他动物取代它们,那么由于全球变暖导致的环境变化可能会减少动物数量。

另一方面,可能还有其他情况,动物种群的规模大致保持与以前相同,但这些动物的生活变得稍微糟糕了。这是我们预期气候变化将对许多人类造成的影响,除了在最极端的变暖情景下。

除了改变温度/湿度等的长期平均值外,气候变化在许多情况下还预计会增加天气不稳定性。这似乎可能是不好的,因为例如,它可能意味着动物比以前更经常感到太冷然后又太热。动物可能会长出温暖的冬季皮毛,但如果北半球一月中旬的温度突然上升,我想动物可能会感到热?当然,天气不稳定性也可能有好处,如果它减少了整体植物和动物种群?

延迟未来的冰河时期

一些科学家认为,如果人类不提高二氧化碳水平,地球将在大约1500年后回到冰河时期。人为碳排放可能会延迟冰河时期重新开始的时间,除非人类在此期间改变情况,例如从大气中去除二氧化碳。

我怀疑,如果人类技术继续以目前的速度发展,1500年后大多数智能将是数字化的,我们所知的野生动物可能不会存在于保护区和实验室之外。在这种情况下,气候变化不会对那么遥远未来的野生动物产生太大影响。但是文明在技术上倒退的可能性是合理的,人类完全灭绝的可能性很小,在这些情况下,我们的碳排放对1500年后的生命的影响仍然很重要。从野生动物痛苦的角度来看,这些影响显然是负面的,因为推迟冰河时期会使动植物种群保持远高于冰河时期的水平,从而造成更多痛苦。我不知道二氧化碳排放量与恢复冰河时期延迟年数之间的确切关系,但我预计这种影响是不小的。在BBC文章中,Lawrence Mysak预测:"海洋吸收需要数千年或数万年 - 所以我认为在[自然]时间尺度上看到下一次冰川作用是不现实的。"

Peter Sinclair对1500年的确切预测表示怀疑:"这些轨道变化的参数一直模糊不清,以至于对下一个冰河时期开始的估计都有点乱,我看到过从1000年到30,000年不等的估计。"但他同意二氧化碳的影响可能会持续很长时间:

该研究的结论是,要发生冰川作用,二氧化碳水平必须从目前的390 ppm降到240 ppm。考虑到自然过程中二氧化碳的非常缓慢的下降,即使我们今天停止排放,这也不会在未来几千年内发生。

以人为中心的考虑因素反对气候变化

气候变化预计会对贫困人口造成广泛的伤害,通过更大的作物产量变化、疾病传播范围更广、海平面上升等因素。许多人非常关心防止气候变化,作为一般启发式方法,如果你能以对你的价值观影响很小的代价做一些其他人想要的事情,你应该这样做,以换取善意和互惠利益。鉴于气候变化对野生动物影响的重大不确定性,这表明我们应该在容易做到的地方减少温室气体排放。

不要购买基于生物质的碳抵消

即使我们认为气候变化在预期中是净坏的,我也不支持购买许多类型的碳抵消。一方面,对于碳抵消卖家是否会履行承诺存在不确定性,尽管第三方验证的抵消可能更值得信赖。但即使碳抵消是真实的,它们通常涉及保护或种植森林以固碳,这对野生动物来说是不好的。

特别是,考虑Cool Earth的情况,它保护热带雨林土地。根据Giving What We Can对该慈善机构的报告,保护一英亩热带雨林可以节省260公吨二氧化碳,或每公顷640公吨。Giving What We Can说这可能是低估,因为它没有计算土壤碳储量,也没有计算森林砍伐释放的非二氧化碳温室气体。所以我将这个数字四舍五入到(只是随意猜测)每公顷800公吨。

让我们用一些更现实的数字修改本文开头的计算。假设气候变化有55%的机会使复杂性加权的昆虫/浮游动物种群总体增加5%,有45%的机会使其减少5%。净预期效果是增加5% * (55%-45%) = 0.5%。那么,保护一公顷热带雨林可以防止800公吨二氧化碳排放,从而避免以下数量的野生昆虫年:

[(800公吨)/(34.5 * 109公吨)] * 0.5% * (1018昆虫) * (假设1年影响) = 1亿昆虫年。

相比之下,无限期保护一公顷热带雨林将创造多少昆虫年?农田可能每公顷有数千万昆虫,所以热带雨林可能更多。如果热带雨林平均每公顷比砍伐后的土地多2000万昆虫(这似乎是个低估),那么保护这公顷热带雨林5年就会产生与避免气候变化的预期好处一样多的坏处。考虑到地球上平均每公顷的昆虫密度是7500万到7.5亿昆虫,而热带雨林可能在昆虫密度列表中排名靠前或最高,一公顷热带雨林土地很可能至少有数亿昆虫,在这种情况下,假设砍伐后的土地支持较少的昆虫,保护一公顷热带雨林土地甚至在一年内可能就是净坏的。

到目前为止,我一直假设热带雨林土地将被无限期保护,尽管这可能不会是这种情况,因为在贫困国家很难维持不使用土地的长期承诺。如果土地最终被收获并释放碳,那么二氧化碳固定的好处将在那时失去。这将加剧后来的气候变化,尽管碳在未来某个时候会稍微不那么糟糕,要么(1)因为到那时人类可能有更好的方法来捕获它或以其他方式扭转气候变化,要么(2)因为到那时地球上的生物生命总体上会减少,所以气候变化导致的昆虫数量的原始增加将会更小。另一方面,热带雨林土地越早被清理,那里本来会生活的昆虫就越早避免出生的伤害。

并非所有碳抵消都通过保护森林来实现,那些不这样做的可能从野生动物的角度来看是可以的(如果不一定具有成本效益的话)。例如,Google的一些碳抵消涉及燃烧甲烷。但购买非森林碳抵消可能会缩小非森林碳抵消机会的池子,导致其他人购买更多基于森林的碳抵消,这将是不好的。或者也许购买更多非森林抵消会增加非森林抵消机会的市场规模和规模经济,这将是好的。此外,支持进行抵消的公司可能会在长期内增加使用基于生物质的抵消的数量,这将是不好的。

这种反对碳抵消的论点不适用于减少个人碳排放的努力(除非这种努力涉及保护热带雨林)。在家里节约能源、减少开车/飞行等可能在预期中是净好的。

与其购买碳抵消,不如捐赠给倡导能源效率和可再生能源的慈善机构,这可能每美元至少节省同样多的碳,因为倡导通常比直接慈善有更高的预期回报。一个看起来有前景的501(c)(3)慈善机构例子是能源效率和可再生技术中心(CEERT),因为它基本上只做效率改进和可再生能源,不保护栖息地/生物质。与其购买100美元的碳抵消,不如考虑向CEERT捐赠100美元。或者寻找一个游说资助核聚变研究或其他高风险、高回报赌注的慈善机构。不要捐赠给通用环保慈善机构,因为除了推动能源效率和可再生能源外,它们还努力保护荒野。

致谢

感谢几位人士,包括Max Maxwell Brian Carpendale和Jonathan Erhardt,为本文指出相关信息。Evan Gaensbauer启发了"环境变化导致的痛苦?"部分。