气候变化让植物营养下降——这可能已经影响到草食性动物

创作时间:

2025-01-22 18:03:10

作者:

@小白创作中心

气候变化让植物营养下降——这可能已经影响到草食性动物

气候变化正在改变地球上的植物，而这种变化可能已经影响到了以植物为食的动物们。随着大气中二氧化碳含量的升高，许多植物的生长速度加快，但营养价值却在下降。这种看似矛盾的现象，正在悄然改变着生态系统的平衡。

地球上超过三分之一的动物，从小小的甲虫到大型的牛和大象，都依赖植物为食。植物本身热量较低，动物常常面临摄取足够能量以满足生理需求的挑战。而气候变化正在降低一些草食性动物所依赖植物的营养价值。

大熊猫的食物几乎完全由竹子组成

由于人类活动不断提高大气中的二氧化碳含量并推动全球气温上升，世界各地的许多植物正在加速生长。一些研究认为，这种全球范围内的“绿化现象”可能部分抵消温室气体排放的增加，通过让植物吸收更多的碳。然而，这种快速生长的植物也有一个问题：每口所含的营养成分反而减少了。

作为生态学家，我与团队一起探讨植物营养稀释对食物链各环节的影响，尤其是对草食性物种的影响，包括从小小的蚱蜢到庞大的大熊猫。我们认为，植物营养的长期变化可能是导致一些物种数量下降的一个重要因素。与明显的海平面上升相比，植物营养变化往往不容易察觉；与飓风或热浪等急迫威胁不同，它们的影响是渐进的，但随着时间的推移，影响却可能深远。

植物食性动物可能需要花费更多时间寻找和摄取食物，如果它们的食物变得不再那么有营养，这就增加了它们遭遇捕食者和其他压力源的风险。同时，营养不良也会导致动物体质变差，影响它们的生长、繁殖和生存能力。

二氧化碳升高，营养减少

研究已证实，气候变化正在导致人类食物作物的营养成分稀释。微量元素的减少尤其令人担忧，这些元素对动物生长和健康至关重要。长期的作物营养记录显示，像铜、镁、铁和锌等微量元素的含量正在下降。尤其是铁、锌和蛋白质的缺乏问题，预计将在未来几十年由于二氧化碳浓度的升高而加剧。这个问题可能会影响全球人类的健康，特别是对那些依赖稻米和小麦为主食的地区，如东亚和中亚。

草地中的草在5月到9月期间营养成分的变化

图中显示，草的氮、钙、磷和钠含量随着生长逐月下降。图源：Kaspari 和 Welti, 2024, CC BY-ND

牲畜的饲料营养同样在下降。牛需要大量的时间来进食，却很难摄入足够的蛋白质以满足需求。全球范围内的牧场草地中，蛋白质的浓度正在下降。这个趋势不仅威胁到牲畜本身，也给牧场主带来困扰，动物体重的增长放缓，也让生产者的成本增加。

营养稀释对野生物种的影响同样显著。以下是一些例子。

依赖竹子的物种

大熊猫作为一种文化价值高、濒临灭绝的物种，面临多重威胁。它们的繁殖率较低，而且必须依赖大面积的竹林栖息地，因此被列为濒危物种，土地开发和农业转化对它们的生存构成威胁。大熊猫也可以作为营养稀释威胁的象征。

大熊猫被视为“伞形物种”，这意味着保护它们的栖息地会对很多栖息在竹林中的其他物种和植物起到积极作用。大熊猫几乎全天都在食用竹子，这也是它们生存的唯一食物来源。而如今，由于气温升高，竹子的营养价值正在下降，这让竹子更加难以生长。

昆虫的变化

昆虫在生态系统中扮演着至关重要的角色，它们不仅为开花植物授粉，还为许多鸟类和动物提供食物，是生态服务的关键成员。全球很多昆虫物种在发达地区逐渐减少，原因是栖息地被转化为农田和城市，同时在自然环境中也面临数量减少的问题。

在那些较少受到人类活动影响的区域，研究显示，植物化学成分的变化可能在减少昆虫数量上发挥了作用。很多昆虫是植物食性动物，因此它们可能会受到植物营养价值下降的影响。实验表明，随着二氧化碳水平升高，昆虫种群减少，部分原因就是食物质量的下降。

然而，并非所有昆虫物种的数量都在减少，也不是所有以植物为食的昆虫都会对营养稀释做出同样的反应。像蚱蜢和毛虫这些以叶子为食的昆虫，受影响最大，包括繁殖减少和体型变小。与此相对的是，蝗虫更喜欢富含碳的植物，因此二氧化碳水平的升高可能导致蝗虫爆发。有些昆虫，比如蚜虫和蝉，食用的是植物的韧皮部——负责将叶子里制造的食物运输到植物其他部位的活性组织，这些昆虫可能会从富含碳的植物中受益。

不均衡的影响

植物食物质量下降的影响最显著的区域通常是那些本身就营养匮乏、动物已经很难满足其营养需求的地方。这些地区包括澳大利亚的古老土壤，以及热带地区如亚马逊和刚果流域。在开放海域，营养稀释同样是一个问题，迅速升温的海水正在减少巨型海藻的营养成分。

某些植物食性动物可能会面临更多的挑战，因为它们对食物的营养质量有更高的需求。例如，啮齿类动物、兔子、考拉、马、犀牛和大象等后肠发酵动物——这些动物只有单一腔的简单胃，依靠肠道中的微生物从高纤维的食物中提取营养。这些动物需要比反刍动物更营养密集的食物。反刍动物，如牛、羊、山羊和野牛，拥有四腔胃，可以分阶段消化食物。相对来说，较小的动物通常需要更多的营养密度，因为它们的新陈代谢更快，每单位体重消耗的能量也更多。而且小动物的肠道较短，它们无法像大型动物那样高效地从食物中提取营养。