摘要
地球上的生命在很多层面上都是多样化的，这意味着物种内部有很多多样性，有很多不同种类的物种。这种生物多样性提供了人类所需的许多资源，并提高了我们的生活质量。地球上所有的生物都受到地球气候的影响，但它们也影响地球的气候。在这篇文章中，我们将展示对植物、动物和微生物的研究如何帮助我们更好地理解生物是如何影响和应对气候变化的。这项研究也让我们了解了地球上生命的未来可能是什么样子。这些知识将帮助我们保护我们的星球和地球上的生物免受未来气候变化的有害影响。
什么是生物多样性?
许多不同种类的微生物、植物和动物(包括人)生活在地球上。所有这些不同的生物共同组成了地球生物多样性．生物多样性包括个体之间和物种内种群之间的遗传多样性。生物多样性还包括物种的多样性，以及生态系统内物种群落的多样性。生物多样性为人类提供了许多重要的资源，如各种营养丰富的食物和娱乐活动。此外，生物多样性在文化方面也很重要，包括国家认同和宗教仪式。生物多样性还可能带来未被发现的好处，如潜在的新药和保护农业和牲畜免受疾病爆发的影响。基于这些原因，我们必须努力了解和保护地球的生物多样性。
生物是如何影响气候的?
生物显然依赖于它们的环境，但它们也影响他们的环境——甚至在全球范围内。生物体数量庞大，可以影响全球气候。例如，大部分的二氧化碳(CO2)，最终会被岩石风化而分解为溶解的河流营养物(图1)．然而，地球上大量的植物和微生物共同控制着CO的数量2空气中仍然存在，因为它们把它吸收到空气中来锻炼身体。这对气候很重要，因为CO2将热量困在地球大气中，通过温室效应，导致全球变暖。
- 图1 -在自然碳循环中，地球排放CO2从火山。
- 这在很大程度上是由岩石风化的化学作用转化为溶解的河流营养物质，这些营养物质与大气中的CO一起被植物和海洋生物吸收2．生物的生长和死亡几乎处于完美的平衡状态，土壤和海洋沉积物中沉积的碳量刚好与火山释放的碳量平衡。人类活动释放的碳比自然循环释放的碳多近100倍，导致大气CO上升2水平与全球变暖[1］．插图:一些使用碳的海洋生物的电子显微镜图像:海洋浮游动物(放射虫:蓝色)和浮游植物(硅藻:绿色)。
国际自然保护联盟(IUCN)1在美国，全球森林吸收了约三分之一的二氧化碳2这是燃烧化石燃料(如天然气、石油和煤)时释放出来的。此外，全球碳计划2报告称，四分之一的CO2燃烧化石燃料释放出来的二氧化碳很快就会被海洋吸收。在那里，海洋微生物吸收CO2用它来制造他们的细胞。
被生物捕获的绝大多数碳在几年后当生物死亡时再次释放到空气中。然而，它们的一小部分碳沉积在土壤或海洋沉积物中。这种从环境中去除碳的过程在很大程度上被火山作用抵消了。几亿年后，碳以CO的形式回到空气中2当火山爆发时，完成自然碳循环(图1)．大气有限公司2数量急剧增加，因为许多人类活动依赖燃烧化石燃料。燃烧将碳释放回大气中成为CO2［1］3.．目前，人类活动释放的二氧化碳几乎是现在的100倍2比火山进入大气层还要多1］．
因此，人类必须成为气候变化解决方案的一部分。我们可以停止燃烧化石燃料和砍伐森林。积极植树造林和恢复或保护其他储存大量碳的自然系统(如泥炭地)对应对气候变化也很重要。科学家认为，如果海洋变暖，清除碳的微生物就会减少。图1插入)。这会留下更多的CO2在大气中。防止全球变暖将有助于保护海洋微生物，从而有助于阻止气候变化。
气候如何影响生物多样性?
不仅生命会影响气候，气候也会影响生命。2］．随着地球气候的变化，一些能够忍受新环境的个体可能会存活下来并繁殖，将他们的耐受特性传递下去，而另一些则会死亡。这个过程叫做进化．有些生物迁徙是为了适应适合它们的环境。动物可能会因为温度过高或食物来源变得稀缺而迁移。但并不是所有物种都能移动。例如，极地地区或山顶上的生物已经生活在地球上最冷的地方。当气候迅速变化时，许多物种无法迅速适应，因而灭绝[3.］．因此，生物与其环境的相互作用可以在许多方面影响地球的生物多样性。
一个物种的变化会影响同一群落中的其他物种。对物种间相互作用的长期研究对于预测地球上生命的未来非常重要。例如，科学家已经研究伊迪丝的格子蝴蝶70多年了(图2)．在一个地方，蝴蝶的成功依赖于一种植物(蓝眼睛玛丽)。然后牧牛场主引进了一种新的植物(大蕉)。伊迪丝的棋盘完全换成了芭蕉。当牛离开土地时，植物群落再次发生变化，这一次蝴蝶种群完全灭绝了。有时人类改变环境的速度太快，以至于种群无法适应4．如果种群中没有足够多的个体能够忍受新的环境，这种情况就会发生。
- 图2 -伊迪丝斑蝶生活在许多栖息地，从海岸到加州内华达山脉的最高峰。
- 这种蝴蝶对气候很敏感。在极端气候事件中，整个种群可能会完全灭绝。随着北美西部气温上升0.7°C，许多种群在较低的海拔受到影响——在我们的研究中，8000英尺以下的种群中约有40%死亡。与此同时，海拔8000英尺以上的人口只有15%消失了。物种活动范围的中心比以前高了300英尺[4］．
珊瑚是另一个重要的例子。这些动物用一种叫做碳酸钙(CaCO)的物质构建骨骼3.)，形成珊瑚礁，例如澳洲的大堡礁。珊瑚礁的形成取决于CO的含量2因为这会影响二氧化碳的含量2被海洋带走了。有限公司2与海水反应生成碳酸，使海洋酸性更强5．当海水呈酸性时，它会减少珊瑚的生长和生存。珊瑚礁是重要的生态系统，它们为鱼类提供繁殖地，为其他海洋生物提供藏身之地。如果没有珊瑚礁，海洋群落就会变得不稳定并崩溃[5］．
海洋栖息地的含盐量也在迅速变化。世界各地的降雨模式正在发生变化，极地冰层正在迅速融化。靠近两极的海洋含盐量越来越低，而靠近赤道的海洋含盐量越来越高。这些快速的变化给海洋生物带来了巨大的压力，因为必须维持海洋生物正常的功能。一些种群可以在更咸的环境中进化，但其他种群会灭绝。寿命不长的物种进化得更快。例如，一些桡足类动物(小型甲壳类动物)只能活几周，而种群的平均耐盐性在短短几年内就能提高。然而，更长寿的植物和动物需要更长的时间来进化。由于盐度的变化，许多鱼类种群的数量可能会下降或完全死亡。
不断变化的气候条件也可能使非本地物种茁壮成长并成为入侵物种。这部分是因为本地物种可能会受到气候条件变化的压力。外来入侵物种它们对新环境的容忍度可能更高，甚至在被入侵的地区比在它们的原生地区生长得更有侵略性!日本虎杖就是一个例子。这种植物能忍受许多受干扰和有压力的栖息地，并已经在世界各地的许多地区占据了上风6．
我们如何预测生物将如何应对气候变化?
科学家研究生物在自然条件和实验条件下是如何变化的。100多年来，对生物体在自然条件下的研究表明，气候变化导致海洋、湖泊、河流和陆地上许多植物、动物和微生物的生命周期和分布发生了变化[2］．暖冬暖春使得植物提早开花，树木提早长叶，鸟类和蝴蝶提早迁徙。为了跟上气候变化的步伐，许多植物和动物都向两极靠近，向更高的山区迁移。图2)．
当地球变得更热时，很难预测生物会发生什么。一种方法是仔细观察珊瑚，因为它们是了解过去气候的重要窗口。图3)．珊瑚生长缓慢，它们将周围海洋的化学物质吸收到骨骼中。科学家可以“阅读”这些信息，并用它来重建珊瑚过去的生活条件。有些珊瑚已经有500年的历史了，几乎是一个月一个月地告诉我们过去500年的化学历史!
- 图3 -(一)科学家们潜到一颗古老的大珊瑚下采集样本。
- (B)样本被移除并分析，以重建地球过去的气候。(C)这个洞是用一种水泥填充的，这种水泥的性质与珊瑚骨架相似，所以没有穴居动物可以进入并伤害珊瑚。(D)珊瑚不会受到这个过程的伤害。从样本中，我们可以看到珊瑚的密度像树的年轮一样。一条深色带和一条浅色带代表1年。
科学家们也研究远古时代的化石。在很长一段时间里，植物、动物和微生物被迫对巨大的气候变化做出反应。有时，这些变化的大小与我们将在未来气候中看到的变化相似。在化石记录中，我们可以看到气候急剧变化时生命发生了什么。3.］．在地球过去的气候发生重大变化期间，许多物种迁移到更舒适的地方，一些物种灭绝了，只有极少数物种设法留在原地并适应了新的气候。
生物多样性如何帮助我们理解未来?
据我们所知，地球上生命的多样性在宇宙中是独一无二的。这种多样性为人类提供了许多生存所需的东西。陆地和海洋中的植物和微生物生产所有动物(包括人类)呼吸所需的氧气。海洋渔业为许多人提供食物和就业机会。珊瑚礁、沼泽和红树林保护着我们的海岸。森林为我们提供了建造东西的木材，农田为我们提供了食物。此外，生物也能去除CO2来自大气和海洋。没有它们，气温会高得多。生物也受到环境变化的影响。气候影响资源的可用性和海洋的化学成分。通过研究许多不同类型的生命和许多不同的环境，我们希望了解生命将如何应对和影响未来的气候变化。
作者的注意
作者都是法德“让我们的星球再次伟大”项目的成员(https://makeourplanetgreatagain-cnrs.com/而且https://tinyurl.com/mopga-gri)，在一定程度上支持了关于生命与气候相互作用的研究。
术语表
生物多样性：↑在某一物种、生态系统或地球上所测量的生命(植物、动物和微生物)的多样性。
进化：↑性状的变化代代相传。一些特征，或适应性，有助于个体在其独特的环境中生存和成功。
珊瑚：↑1:微小的软体动物。珊瑚是群居的，它们的骨架是石质的。珊瑚骨架:珊瑚骨架的一块石质物质
外来入侵物种：↑这些生物被运送到一个以前不存在的新地方，然后开始改变或威胁当地社区。
利益冲突
作者声明，这项研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的，这些关系可能被解释为潜在的利益冲突。
脚注
1.↑国际自然保护联盟(IUCN;https://www.iucn.org)类似于政府间气候变化专门委员会(IPCC)，但其重点是保护生物多样性。像IPCC一样，它由大约200个政府和民间社会组织资助，政策通过政府间研究制定并得到政府批准。
3.↑除了本合集中的文章外，有关气候变化和全manbetxapp在线登录球变暖的更多信息，请查看以下页面:NASA气候儿童:家而且气候变化与全球变暖．
4.↑在Youtube上看伊迪丝的棋盘点的故事:伊迪丝棋盘的故事:蝴蝶陷入了进化陷阱．
5.↑要了解更多关于海洋酸化的影响，请参阅关于缅因湾海洋生物潜在影响的动画短片缅因湾的气候灾难第二部分:墨西哥湾的酸性物质．
6.↑要了解更多关于入侵紫菀的知识，请参阅Attempto!杂志:https://tinyurl.com/AttemptoKnotweed．
参考文献
[1]↑马森-德尔莫特，V.，翟，P.，皮拉尼，A.，康纳斯，S.， Péan, C.，伯杰，S.，编辑，等。IPCC, 2021:决策者摘要。气候变化2021年:第一工作组对政府间气候变化专门委员会第六次评估报告的自然科学基础贡献．剑桥大学出版社。网上订购地址:https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/
[２]↑帕尔马干酪，C. 2006。对近期气候变化的生态和进化反应。为基础。启生态。另一个星球。系统。37:637 - 69。doi: 10.1146 / annurev.ecolsys.37.091305.110100
[3]↑Trubovitz, S, Lazarus, D, Renaudie, J, and Noble, P. J. 2020。海洋浮游生物对新近纪气候变化表现出阈值灭绝响应。Nat。Commun．11:5069。doi: 10.1038 / s41467 - 020 - 18879 - 7
[4]↑帕尔马干酪，1996年。气候和物种范围。自然．382:765-6。doi: 10.1038 / 382765 a0
［5］↑潘德尔菲，j.m.，康诺利，s.r.，马歇尔，d.j.和科恩，a.l. 2011。预测全球变暖和海洋酸化下珊瑚礁的未来。科学．333:418-22。doi: 10.1126 / science.1204794