白蚁以在其蚁丘中设计通风系统而闻名,这使得它们即使在非洲中部酷热的日子里也能保持凉爽的空气深埋地下。但它们绝不是唯一会建造自己控温家园的动物。鸟巢可以帮助它们保暖。哺乳动物会 burrow deep into the ground to escape the heat; so do some types of tortoise. 甚至潜叶蝇,一种你可能在菠菜叶上发现它们啃食痕迹的微小昆虫,也会在作物内部为自己创造微气候。
“我们对这些东西非常熟悉,”怀俄明大学的生态学家迈克尔·狄龙(Michael Dillon)说,他研究昆虫如何应对温度。“问任何人关于鸟类的事情,你都会听到:‘它们筑巢。’虽然这看起来很明显,但关于温度如何影响动物建造它们的住所的方式——以及反过来,气候变化对这些住所意味着什么——的研究却非常少。”
“我们倾向于将气候视为动物外部的东西,是影响动物的东西,”他说。“我认为我们的大脑很难转变观念,意识到不,它们都会改变它们所经历的气候。动物与其局部气候之间的互动确实令人兴奋和有趣,而且可能被低估了。”
当然,人类也一直这样做。在美国南部,这意味着能够让微风穿过房屋的横窗。在美国西南部,厚实的土坯墙能隔绝沙漠的酷热和严寒。地中海建筑的庭院和中庭甚至充当被动风扇。正如最近对城市热岛和致命热浪的研究表明,我们同样依赖——并且容易受到——我们建造的微气候的影响。
我们对动物工程理解中的这一空白,是狄龙和一群合作者最近在《生态与进化趋势》杂志上发表的一篇观点文章的主题。
有一些热工程的例子得到了更好的研究:生活在澳大利亚大部分地区的斑胸草雀,在寒冷的气候中会建造更厚、更保温的巢穴,而在炎热的地方则建造薄壁的巢穴。最早检验巢穴建造可塑性的实验之一是针对紫苜蓿叶蜂进行的,这是一种单独授粉紫苜蓿的昆虫。
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对于适应性较差的动物来说,这些家园可能会成为一种负担。一些寒冷气候的物种,包括黄莺等鸟类,会建造专门的房屋来保持温暖。“如果你建造了一个结构来保持你和你的幼崽温暖,”狄龙解释说,“然后气候变暖,而你又没有能力改变这个结构,你就等于把自己困在了热点,而不是逃离了炎热。”
再以蜜蜂为例。蜂巢的巨大体积能够帮助其居民平滑掉每日和季节性的温度变化。但如果平均温度开始上升,这种有利的特性反而可能使其难以冷却,就像厚重的石墙在日落后很长时间仍然保持热量一样。
“如果周围的气候发生变化,而你打破了那个结构对你的作用的界限,问题在于你已经把所有东西都投入到了那个结构中,”狄龙说。“所以搬家并不是一件简单的事情。而且在许多情况下,它们是否具有能够做到这一点——拆掉结构并搬到别处——的可塑性尚不清楚。”
问题在于,研究人员真的不知道大多数物种的工程能力在面对气候变化时会有多大的灵活性。最近的这篇论文列举了13个动物控制其栖息地温度的最佳已知例子,但指出,其中五个例子没有关于这种行为如何响应环境变化的信息。
同时,即使清楚动物在改造环境,但确切的改造方式也并不总是清楚。在树枝上成片筑起的帐篷毛虫的丝网可以隔绝阳光,而且丝绸的化学成分会根据阳光照射量而变化。但尚不清楚毛虫是否故意铺设不同类型的丝绸,或者材料本身是否与环境发生相互作用。
即使以斑胸草雀为例,也有令人惊讶的地方。这种雀鸟在其繁殖的第一年才具有适应性。如果当年寒冷,它们一生都会建造壁更厚的巢穴,即使第二年更热。
或许回答这些问题能让保护生物学家更精准地找出巢穴脆弱的物种,而对那些适应性更强的物种放松关注。或者可能会有更大的惊喜:狄龙提到了撒哈拉蚂蚁的例子,它们能够承受高达130华氏度(约54摄氏度)的温度。当研究人员试图了解它们是如何做到的时,他们发现它们的身体覆盖着微小的结构,这些结构能够辐射掉身体的热量,就像内置的空调一样。
“从诸如蚂蚁如何在这些温度下外出?毛虫如何用丝绸建造这些帐篷?等简单的问题中,我们得到了所有这些非常酷的发现,”狄龙说。“你研究这些小事情,就会发现你从未预料到的东西。”