氣候變化是21世紀(jì)最嚴(yán)峻的全球性挑戰(zhàn)之一，其影響已滲透到生態(tài)系統(tǒng)、生物多樣性和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等各個(gè)層面。隨著全球變暖加劇、極端天氣事件增多，生物多樣性正遭受前所未有的壓力。全球溫度上升、海平面變化、降水格局改變以及氣候極端事件頻發(fā)等因素交織作用，嚴(yán)重威脅著生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和物種存續(xù)。

近年來，許多研究致力于探討氣候變化對(duì)生物多樣性未來的影響。但是方法的不同與結(jié)果的變異使得人們難以氣候變化背景下的生物多樣性獲得足夠清晰的認(rèn)知。為此，亟需對(duì)已有研究進(jìn)行綜述，以提升人類的認(rèn)知。

2012年發(fā)表于《Ecology Letters》的這篇高被引綜述（引用超4000次）對(duì)此進(jìn)行了全面梳理。該研究首先系統(tǒng)分析了氣候變化在個(gè)體、種群、物種、群落、生態(tài)系統(tǒng)及生物群落等不同層級(jí)的影響機(jī)制，指出物種可通過時(shí)間（物候變化）、空間（分布區(qū)遷移）和自身（生理適應(yīng)）這三條非互斥的途徑響應(yīng)氣候變化。接著，文章評(píng)述了預(yù)測(cè)全球和區(qū)域尺度生物多樣性變化的常用方法及其局限性，并對(duì)現(xiàn)有研究成果進(jìn)行了整合。最后，作者明確了該領(lǐng)域在理論和應(yīng)用層面亟待突破的關(guān)鍵問題。

氣候變化對(duì)生物多樣性的影響

氣候變化對(duì)生物多樣性具有多層次的影響，從個(gè)體、種群到整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)都可能受到顯著沖擊。在個(gè)體層面，氣候變暖可能導(dǎo)致生物適合度降低；在種群層面，可能引發(fā)遺傳多樣性減少；在物種層面，可能改變種間關(guān)系（如傳粉、寄生等生態(tài)互動(dòng)）；在群落和生態(tài)系統(tǒng)層面，則可能引發(fā)植被類型更替或關(guān)鍵生境退化。例如，模型預(yù)測(cè)顯示，持續(xù)的氣候變化可能使亞馬遜雨林逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闊釒洳菰鷳B(tài)系統(tǒng)，而海洋酸化則可能造成全球熱帶珊瑚礁的大規(guī)模衰退。這些變化將重塑全球生物多樣性格局。

圖1. 氣候變化及其對(duì)不同層次生物多樣性影響的總結(jié)

生物多樣性對(duì)氣候變化的響應(yīng)

氣候變化促使物種通過多種適應(yīng)性策略來維持生存，主要包括表型可塑性和演化適應(yīng)兩種機(jī)制。其中，表型可塑性往往能實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，例如觀測(cè)到的鳥類繁殖時(shí)間提前、嚙齒動(dòng)物冬眠周期縮短等對(duì)溫度升高的即時(shí)調(diào)整。具體而言，物種的適應(yīng)途徑可歸納為三大維度：（1）空間維度——通過遷移或擴(kuò)散追蹤原有氣候適宜區(qū)；（2）時(shí)間維度——調(diào)整生命周期關(guān)鍵事件（如植物開花期提前、候鳥遷徙時(shí)間改變）；（3）自身調(diào)節(jié)維度——通過生理代謝改變或行為調(diào)整（如活動(dòng)節(jié)律變化）來適應(yīng)新環(huán)境條件。這些策略并非相互排斥，物種可能同時(shí)采用多種方式應(yīng)對(duì)氣候壓力。

圖2. 生物響應(yīng)氣候變化的3個(gè)維度

未來全球生物多樣性的評(píng)估

盡管當(dāng)前對(duì)氣候變化影響生物多樣性的認(rèn)知仍存在局限，但已有證據(jù)表明，大量物種正面臨嚴(yán)峻的生存危機(jī)。在量化預(yù)測(cè)方面，生態(tài)建模（如物種分布模型和動(dòng)態(tài)植被模型）仍是主流工具，但其預(yù)測(cè)結(jié)果存在顯著不確定性——例如模型估算顯示，到本世紀(jì)中葉可能有15%-37%的物種消失，而西半球陸地鳥類到2100年的滅絕風(fēng)險(xiǎn)可能高達(dá)30%。這一領(lǐng)域的研究亟待突破以下關(guān)鍵瓶頸：（1）拓展研究對(duì)象的 taxonomic 和 geographic 覆蓋范圍；（2）改進(jìn)模型算法以克服現(xiàn)有局限性（如忽略物種交互作用）；（3）整合多重脅迫因子（如生境破碎化與氣候變化的協(xié)同效應(yīng)）；（4）通過觀測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型準(zhǔn)確性；（5）量化并降低預(yù)測(cè)中的不確定性。這些挑戰(zhàn)的解決將推動(dòng)氣候變化生態(tài)學(xué)從初級(jí)階段向更精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)階段發(fā)展。

圖3. 預(yù)測(cè)的生物多樣性喪失情況

圖4. 問題與挑戰(zhàn)

撰稿 / 郭佳

圖片 /論文