理论与观察相结合 展望一个更温暖的世界

气候变化正在召唤出旋风般的旅程，似乎为一些生物提供了茁壮成长的机会。科学家编写了超强情景的脚本警告说，季节性应对和长期适应之间的差异是巨大的，而且很难预测。

密歇根州立大学的生物学家研究了豆娘 - 类似于蜻蜓，在湿地中既是捕食者又是猎物 - 以了解从若虫到有翅昆虫的整个生命周期中会发生什么，以及当夏天变暖和更长时它们吃什么。

他们在本周的《皇家学会会刊B》上的工作有一个转折点——将实地和实验室的观察和实验工作与理论生态学家、数学家通过超大建模信条的培训相结合。

结果是：更现实地看待炎热的夏天会给附近的池塘带来什么，并对全球变暖带来的令人眼花缭乱的速度有了新的认识。

“我们看到气候变化的速度比生物体在进化经历中经历的要快得多，”共同作者，综合生物学副教授Phoebe Zarnetske说。

空间和社区生态学(SpaCE)实验室的PI和IBEEM主任。“随着热浪等极端事件的增加，这种快速的步伐将成为一个更大的问题。

“气候变暖下对温度和季节性的生活史响应介导变温消费者 - 资源动态”中的工作发现，插入从现场经验中收集的适当水平的数据，特别是温度季节性变化对消费者生命周期的影响，创建了一个更强大的捕食者 - 猎物模拟模型。

这项工作与类似模型的发现不同，这些模型的生物学现实性较低，预测变暖趋势将毁灭捕食者。他们看到密歇根豆娘通过进入类似于南方亲戚的生命周期来幸存下来 - 在一个季节内发出两个生命周期而不是一个生命周期。

这项工作是从第一作者Laura Twardochleb作为Zarnetske实验室的博士生的工作发展而来的。她花时间观察了密歇根州豆娘一年的生命周期。它们在春天从池塘中以成虫的形式出现。它们交配，繁殖，幼鱼通过吃浮游动物在池塘中生长一年以上。她说，他们是很好的研究对象，因为他们在室外和实验室中都能茁壮成长。

Twardochleb现在在加利福尼亚州水资源控制委员会工作，是MSU生态，进化和行为计划的一部分，作为其中的一部分，MSU基金会植物生物学和综合生物学教授Chris Klausmeier上了一堂课。

她发现，预测气候变暖将如何影响变温捕食者的早期模型比她观察到的自然要简单得多。首先，这些模型没有考虑到北方的季节变化。这些模型也没有跟踪捕食者的大小和生长速度，以及它们生命周期中随着变暖的变化。

与此同时，理论生态学家克劳斯迈尔(Klausmeier)认识到实验主义者在创建数学模型时所带来的特殊调味料，这些模型假设生物体的行为，生长，出生，死亡。

“我可以不受现实约束地编造任何我想要的模型，”克劳斯迈尔说。“但这有点危险，因为你当然想要一些与现实世界有关的东西。当你与实验学家合作时，你不仅可以带来实验结果和参数，还可以将深厚的自然历史和知识带到系统中，以了解关键变量和约束。

这项工作考虑到温暖但仍然是季节性的气候，显示了豆娘如何更快地生长和繁殖。创建一个模型，只允许虚拟豆娘在温暖的世界中活一年的生命周期，它们烧毁并死亡。灭绝即将来临。

但是让虫子选择将两代人带入一个季节，繁荣是可能的。“很多模型说[捕食者]会挨饿，”Twardochleb说。“这就是令人兴奋的地方 - 我们可以使模型更加逼真。

Twardochleb说，这项工作是了解其他物种如何应对变暖世界的良好基础，特别是像蚊子这样的物种，它们既令人讨厌又可能携带疾病。

Zarnetske补充说，持续的挑战将超越不同物种将适应新世界的想法。气候变化正以前所未有的方式超越这种演变。极端天气——热浪、干旱、洪水——是一个完整的变量。

“这是我们的下一步，”Zarnetske说。“不可预测性很难。”