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草蜢的體型變化揭曉氣候變遷的贏家與輸家

明日科學
更新於 02月03日20:54 • 發布於 02月03日09:00 • 高 詩豪

全球昆蟲數量正在大幅下降,許多研究顯示這與氣候變遷息息相關。然而,並非所有昆蟲都受到相同影響,有些可能受益於暖化,而另一些則因環境變遷而面臨生存挑戰。最近發表於《PLOS Biology》的研究,透過對美國科羅拉多州草蜢(蝗蟲的一種)長達65年的體型變化分析,揭示不同生態策略的草蜢在暖化下的適應能力。

研究團隊重新調查1958至1960年間科學家在科羅拉多州收集的13,000隻草蜢標本,並與近年採集的4,000多隻樣本進行比較。結果發現,不同類型的草蜢因為氣候變遷的影響而呈現不同的體型變化

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  • 冬季以若蟲滯育(nymphal diapause)的草蜢變大:這些草蜢能在冬季以幼體形式存活,春天來臨時迅速開始進食並成長。由於氣候變暖,春季氣溫升高,植物生長期提早,這類草蜢能提早攝取大量食物,促進生長,導致體型變大。

  • 冬季以卵滯育(egg diapause)的草蜢變小:這些草蜢的卵在秋天產下,孵化後才開始成長。隨著氣候變暖,夏季乾燥期來得更早,導致植物枯萎,使得孵化後的幼體食物不足,影響生長,使其體型變小。

大多數冷血動物(變溫動物)遵循「愈熱愈小」(Temperature-Size Rule, TSR)的規律,隨著氣溫升高,體型會縮小。然而,對於一年只有少數世代的物種,如高海拔或寒冷地區的草蜢,它們可能反向發展,體型隨溫度升高而變大。 此外,在低溫或高海拔地區,氣候變暖可能提供更長的成長期,使草蜢體型增加;但在低海拔或高溫環境,過度熱壓力可能導致生長受限,導致體型縮小。這顯示出草蜢對溫度變化的適應方式受到地理與生態因素的影響。(圖/《PLOS Biology》)

不同海拔對草蜢影響不一:在低海拔地區(約1,800公尺),因為春季暖化明顯,冬季滯育的草蜢得以充分利用早期植物生長期而變大;但在高海拔地區(約4,000公尺),積雪影響植物生長,使草蜢無法有效利用暖化的優勢,因此體型變化不顯著。

這項研究顯示,氣候變遷對昆蟲族群的影響並非單一方向,而是取決於昆蟲的生理與生態適應能力。昆蟲是生態系統的重要一環,牠們的變化將直接影響植物傳粉、農業生產以及其他動物的食物來源。

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未來,透過長期生態監測與昆蟲標本分析,科學家將能更精準地預測昆蟲如何適應暖化,並評估可能的生態衝擊。這項研究發表於最新一期的《PLOS Biology》。

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首圖來源:Thomas Naef(CC BY 4.0)

圖片來源:PLOS Biology (CC BY 4.0)

參考論文:
Insect size responses to climate change vary across elevations according to seasonal timing PLOS Biolog

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