上个月，当德克萨斯州遭遇创纪录的冬季风暴而冰封时，成千上万的海龟被困在海滩上，因突如其来的寒冷而昏迷。德克萨斯州南部地区的柑橘树叶子枯萎发黄，导致数亿磅的葡萄柚受损。
但情况是这样的：不久前，即使在美国南部，严寒天气也并非罕见。1980年之前，旧金山每年都会经历几天零度以下的气温。自那时以来，总共只有15天出现过结冰。新奥尔良和坦帕的情况也类似。
美国南部的许多热带植物和动物会随着这些冷暖周期而迁移。在温暖的冬季，它们会向北扩张，然后在严寒中消亡。
“冬天对哪里都很重要，但其重要性因地而异，”美国地质调查局路易斯安那州拉斐特的生态学家迈克尔·奥斯兰德说。“在这个热带-温带过渡区，极端寒冷会导致死亡，”这有效地为热带物种划定了北方边界。
路易斯安那州立大学气候学家巴里·凯姆解释说，美国南部容易受寒冷天气影响，正是今年2月德克萨斯州寒冷的原因。“空气可以直冲西伯利亚，经过北极，然后几乎未经稀释地吹过大平原。农民们有个笑话：阻挡这种空气南下的唯一东西就是铁丝网。”
“我认为，科学家们对这些极端寒冷事件的生态作用的理解不够深入，这令人惊讶，”奥斯兰德说。这有很多原因，包括研究人员难以研究那些并非每年都发生的现象。但在2019年的一次相关会议之后，他和一群各自专攻不同亚热带生态系统领域的研究人员坐下来，整理了关于近期漫长温和冬季影响的现有知识。
该研究成果于3月下旬发表在《全球变化生物学》杂志上，该研究全面描绘了那些受冬季极端天气制约较少的热带生物如何向北扩张。其中一些是农业害虫或疾病传播者，但另一些则是我们不熟悉，甚至是迷人的植物和动物，它们将创造出与我们今天所知的截然不同的景观。
东南部
奥斯兰德的研究重点是红树林，这是一类生长在热带地区形成茂密沿海森林的咸水树。目前，红树林主要生长在佛罗里达州南部。但这些树喜欢迁徙，它们将长长的种子荚（称为胎生苗）随洋流漂流。奥斯兰德发现，在热带风暴期间，胎生苗会被冲到路易斯安那州的沼泽地，其中一些会生根发芽。
他说，在路易斯安那州，它们是矮小的灌木状植物，只有几英尺高，与它们在佛罗里达大沼泽的60英尺高的祖先不同。“它们的地上部分生物量可能会被杀死，”包括被冰冻，但他补充说，“然后它们可以从基部重新生长。”
它们正在路易斯安那州南部缓慢扩张。随着时间的推移，沿海盐沼会点缀着树木，最终可能形成森林。“它们在边缘建立起来，长得更高，产生更多的胎生苗，”奥斯兰德说。“这是一个缓慢的过程，但这是我在路易斯安那州工作的10年里发生的事情。在我们有生之年都能看到。”
向红树林转变并非生态灾难。无论是海草还是红树林，都是地球上生物生产力最高的景观之一，为鱼类、螃蟹、鸟类和虾提供栖息地。它们也能造陆地，并抵御飓风风暴潮。但如果你想保持墨西哥湾生态系统的现状，红树林就不能完全适应。“在德克萨斯州，有阿兰萨斯国家野生动物保护区，那是濒危的鹤的重要栖息地，红树林的入侵将影响到该栖息地，”奥斯兰德说。“因此，有很多红树林扩张可能以复杂的方式影响食物网的例子。”
还有一些更具破坏性的东西在迁移。略有毒性的古巴树蛙已蔓延至佛罗里达州，并于2018年出现在路易斯安那州。这种青蛙比本地树蛙体型更大，且倾向于捕食它们。如果触摸它然后又触摸眼睛或鼻子，会引起灼热感，它还会钻进房屋过冬。“据记载，它们会进入配电箱并导致断路器短路，”美国地质调查局研究两栖动物生态学、也是近期论文的合著者哈丁·瓦德尔说。
这种习性使得预测它们对寒冷的反应变得困难。“现实情况是，很多它们在寒冷的时候会死亡，”瓦德尔说，但不是全部。“不像树木，青蛙可以寻找庇护所。”他指出，本地树蛙也是如此。一些物种的分布范围甚至远至田纳西州，它们在冬天只是“蜷缩起来熬过去”。
但是，当古巴树蛙不再面对频繁的寒冷时，它们更有可能找到新的栖息地，开始繁殖，并变得如此根深蒂固，以至于下次严寒来临时，它们就不会轻易离开了。
加州大学伯克利分校研究昆虫进化和生理学的卡罗琳·威廉姆斯说，蚊子和松甲虫的传播原因与此类似。这两种动物都不会被寒冷完全杀死（尽管当它们被杀死时，情况会很糟糕：“我的同事称之为‘尖冰病’，”威廉姆斯说，冰晶会撕裂昆虫的细胞），但严寒可以阻止它们在新地方出现。
威廉姆斯指出，我们对这些害虫了解最多，仅仅是因为“我们一直在寻找那些在过去100年里其分布范围变化有记录的物种。“所以这反映了人类对这些物种的兴趣日益增长——它们影响人类健康或经济生产力。”她指出，对人类存在影响较小的其他物种可能也在改变，只是我们没有数据来证明。“一种‘极具魅力的物种’，君主蝶，也同样被发现在加利福尼亚州圣克鲁斯越冬，而它们过去总是返回墨西哥。”
大西洋沿岸
对墨西哥湾的海龟来说，不频繁的寒冷在某种程度上是好消息。像今年冬天这样的搁浅事件会定期发生，成百上千只海龟同时死亡并不少见。
但这也会设下一个陷阱。随着海洋整体变暖，海龟正在向北迁移以寻找食物和新的筑巢地：一只通常会在南卡罗来纳州或佐治亚州产卵的绿海龟，在2011年于特拉华州筑巢。其他海龟觅食的范围甚至远达马萨诸塞州的科德角湾。但在这些北部地区，突发寒冷仍会更常见。这对远游的海龟意味着什么，目前仍不清楚。
海牛与寒冷的关系也类似。它们在佛罗里达海岸的温暖泉水中越冬，甚至利用发电厂的热废水。然而，如果它们在水温低于约68华氏度（20摄氏度）的水域中被困，它们可能会因暴露而死亡。
在某些情况下，这是由于体温过低——但冷水也会导致动物的激素失调。2003年的一项研究发现，一系列奇怪的、致命的症状，从皮肤溃疡到体重减轻，再到肺炎，都可以追溯到这些激素变化。这些激素会扰乱海牛的免疫系统，使其更容易受到环境污染物和病原体的侵害。
在它们能够在佛罗里达州以外越冬之前，还有很长的路要走，但即使是现在，海牛也越来越多地出现在各地，从墨西哥湾北部海岸到切萨皮克湾。这部分是因为它们的人口在过去50年里有所增长，部分原因是它们找到了新的人工建造的温暖水域避难所。
奥斯兰德说，弄清楚这些避难所将出现在哪里，是理解所有这些生物迁徙的重要下一步。其中许多是出乎意料的：海牛甚至被发现在佛罗里达州的运河底部利用温暖水域的区域在致命的条件下越冬。这些哺乳动物接下来会去哪里避难，仍然未知。
西南部
理查德·布鲁斯卡记得的关于图森的最后一次严寒发生在2011年。“看起来是这样的，你早上起来，院子里的每棵植物都死了。”布鲁斯卡是亚利桑那大学的保护生物学家、索诺拉沙漠博物馆的荣誉馆长。当他驾车去沙漠时，他注意到巨型巨人柱仙人掌有些奇怪。“如果你整天都和巨人柱打交道，你会注意到它们表皮有些变化。表皮有一种奇怪的柔软感。”在接下来的几个月里，仙人掌的“手臂”开始掉落。
那次寒潮杀死了亚利桑那州近三分之一的巨人柱，这曾经是很常见的。
巨人柱，就像红树林一样，在亚利桑那州处于其分布范围的最北端。它们被限制在索诺拉沙漠的广阔区域内，该区域像碗的边缘一样，北部是科罗拉多高原的终点。“这种热带仙人掌，沙漠铁木树，所有这些植物都起源于墨西哥的热带落叶林，”他说。
它们也在努力走出这个“碗”，进入上方的橡树-矮松林。布鲁斯卡最近重走了1960年代一项开创性的生态调查，追踪了从沙漠地面到7000英尺高的山顶的森林。“我们发现，正如人们所预料的那样，大多数植物都向高处迁移了，”他说。令人意外的是速度：“例如，鳄鱼杜松在短短60年内就向上迁移了1000英尺。”
他说，在下方，存在着“大片的枯死的杜松林，这是整个种群向上迁移的尾部。”
然而，一种名为金须茅的顽强植物，作为牛饲料被引入该地区，也正在向北迁移。它像巨人柱一样怕冷，但与巨人柱不同的是，它很容易着火。“所有的仙人掌都会被烧死，”布鲁斯卡说，只剩下金须茅。这两种植物都可能向北扩散，但很容易想象一个未来，草地将占据主导地位，将沙漠变成更接近草原。
总的来说，昆虫学家威廉姆斯说，最能快速适应新气候条件的物种正在蓬勃发展，它们甚至可能成为30年后我们窗外所见的景观。但这也有代价。“我们看到许多特化程度较高的物种数量在下降，而这些‘热适应广谱物种’的数量在增加。”
