出品：科普中国
制作：谭熠华 （武汉大学生命科学学院）
监制：中国科学院计算机网络信息中心
近期，有国外的研究团队通过对北美不同种迁徙鸟类的研究发现，随着近几十年来夏季气温升高，鸟类的体型缩小了。
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气候变暖，导致鸟儿的体型"缩水"此结果来自美国密歇根大学（University of Michigan）2019年年底的研究。该团队与菲尔德自然史博物馆（Field Museum）合作，收集了北美52种候鸟，超过70000个样本，样本采集的时间跨度长达40年。他们测量了每只鸟的喙长、跗趾长（腿的一部分）、翼长和体重。发现在过去的几十年中，鸟的平均跗趾长缩短2.4%，质量减轻2.6%，其他参数指标也指明，近40年来鸟的体型在不断减小。
究竟是什么原因导致了鸟的体型变化？不同的鸟类物种体型都发生了变化，可能是某种大尺度的环境改变造成的。研究团队猜测这可能和全球气候变暖有关。于是，该团队进一步探讨了鸟类体型变化与气温变化的关系。
排除其他环境因素的干扰，他们分别尝试用夏季平均温度、冬季平均温度和冬季总降水量来预测鸟类体型的变化，发现其中夏季平均气温的变化趋势能较好地预测鸟类体型变化情况。
当夏季平均温度发生变化时，鸟类的体型会随之变化。同时发现，用第一年的夏季平均温度预测第二年的鸟类体型时效果会更好，说明第一年的夏季温度变化对鸟类产生了影响，使鸟种群内部的体型分布结构发生改变，结果在第二年显现出来。由于近40年来夏季平均气温总体呈上升趋势，鸟类体型也表现出减小的结果。
鸟类跗趾长与夏季温度的关系图，橙色代表跗趾长变化率，蓝色代表夏季气温变化率 （图片来源：Weeks,2019）
气候变暖，如何影响鸟类体型？来自澳大利亚迪肯大学（Deakin University）的团队曾设计实验，探讨气候变暖如何影响鸟类体型。
研究发现，在鸟的孵卵期，当环境温度比较高时，雌性斑胸草雀能通过叫声将环境温度过高的信息传达给胚胎，改变胚胎生理状态，导致幼鸟孵化后在生长期间平均体型更小。这从生理可塑性的角度解释了高温导致体型变小的原因。
斑胸草雀，研究鸟类行为生态的模式动物（图片来源：pixabay.com）
同时研究者观察到，在繁殖期，相比体型未改变的雌鸟，高温环境中体型变小的斑胸草雀雌鸟拥有更多的后代。在野外环境中，这将促使鸟类平均体型数值减小。
温度越高，动物体型越小,这个现象并不罕见早在1847年，德国科学家贝格曼就提出，在同类群的温血动物中，生活在较寒冷地区的个体体型更大。这也成为生态学中关于动物体型变化的经典定律——贝格曼定律。
该定律基于一条基本的物理学原理：物体越大，它的表面积与体积之比越小，更不容易通过体表损失热量，更能保温。在寒冷地区，保温能力弱的小型个体会在自然选择下逐渐被淘汰，进化的选择使种群个体平均体型趋向增大。
之后不断有学者们就该定律的可靠性和适用范围进行了广泛的研究，发现该定律在温血动物，尤其是小型温血动物中具有普遍性。并且反过来也找到了很多证据，即在炎热环境中动物的体型趋于减小，这也解释了上文鸟类体型减小的原因。
寒冷地区的美洲狮相比温暖地区的同类拥有更大体型（图片来源：pixabay.com）
北方人普遍比南方人长得高，莫非也和温度有关？看到这，很多人很容易联想到，中国南方人和北方人的身高差异是否也是基于同样的原理呢？
北方人生活的环境相比于南方较为寒冷，身材高大的人单位体积对应的表面积小，因而散热少, 可以有效地抵御风寒。南方地区相对较暖和，身材矮小的人单位体积对应的表面积大，利于散热，易于生存。
这样解释看似完善，其实不然。人类学会穿衣、生火保暖，而不是只靠身体素质硬抗严寒，贝格曼定律在人身上并不是完全适用。南方人、北方人身高差异是各种综合因素导致的结果。天气寒冷，人体新陈代谢较慢，生长发育期较长，成熟期较晚，有利于更多物质能量的积累。传统北方地区的人摄入的含蛋白质的食物更多，高蛋白有利于身高的发育，加之北方地区夏季光照时间长，有利于人体合成维生素D，促进骨骼发育，这些都是北方人长得稍高大的原因。
近年随着城市化发展，南北方饮食等诸多生活习惯趋近，同时，伴随人口迁移，这种身高差异正在减小。
参考文献
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Weeks, B.C., Willard, D.E., Zimova, M., Ellis, A.A., Witynski, M.L., Hennen, M. and Winger, B.M. (2019), Shared morphological consequences of global warming in North American migratory birds. Ecol Lett. doi:10.1111/ele.13434
Mariette, M.M. & Buchanan, K.L. (2016). Prenatal acoustic communication programs offspring for high posthatching temperatures in a songbird. Science, 353, 812–814.
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