PARIS (AFP) -- Climate change is reducing the body size of many animal and plant species, including some which supply vital nutrition for more than a billion people already living near hunger's threshold, according to a study released Sunday.
From micro-organisms to top predators, nearly 45 percent of species for which data was reviewed grew smaller over multiple generations due to climate change, researchers found.
The impact of rapidly climbing temperatures and shifts in rainfall patterns on body size could have unpredictable and possible severe consequences, they warned.
Previous work established that recent climate change has led to sharp shifts in habitat and the timing of reproductive cycles. But impact on the size of plants and animals has received far less attention.
Jennifer Sheridan and David Bickford at the National University of Singapore looked at scientific literature on climate-change episodes in the distant past and at experiments and observations in recent history.
Fossil records, they found, were unambiguous: past periods of rising temperatures had led both marine and land organisms to became progressively smaller.
During a warming event 55 million years ago -- often seen as an analogue for current climate change -- beetles, bees, spiders, wasps and ants shrank by 50 to 75 percent over a period of several thousand years.
Mammals such as squirrels and woodrats also diminished in size, by about 40 percent.
The pace of current warming, though, is far greater than during this so-called Palaeocene-Eocene Thermal Maximum (PETM).
It, too, has begun to shrink dozens of species, the study found.
Among 85 examples cited, 45 percent were unaffected. But of those remaining, four out of five had gotten smaller, while a fifth got bigger.
Some of the shrinkage came as a surprise. “Plants were expected to get larger with increased atmospheric carbon dioxide,” but many wound up stunted due to changes in temperature, humidity and nutrients available, the researchers said.
For cold-blooded animals -- including insects, reptiles and amphibians -- the impact is direct: experiments suggest that an upward tick of one degree Celsius translates into roughly a 10 percent increase in metabolism, the rate at which an organism uses energy. That, in turn, results in downsizing.
The common toad, for example, has measurably shriveled in girth in only two decades, along with some tortoises, marine iguanas and lizards.
Overfishing has been blamed for decreased body size in both wild and commercially-harvested aquatic species, threatening the key source of protein of a billion people around the world, mainly in Africa and Asia.
But experiments and observational studies have shown that warming waters play a role as well, especially in rivers and lakes.
Birds -- including passerines, goshawks and gulls -- and mammals such as soay sheep, red dear and polar bears, have also trended towards less bulk.
Some of the most worrying changes are at the bottom of the food chain, especially in the ocean, where tiny phytoplankton and calcium-building creatures are dwindling in size due to acidification and the reduced capacity of warmer water to hold oxygen and nutrients.
Carbon pollution has probably locked in an additional 1.0 C increase in average global temperatures, and continued emissions of greenhouse gases could push up the thermometre another 4.0 to 5.0 C (7.4 to 9.0 F) by centuries end, according to the U.N.'s Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC).
Because warming is occurring at unprecedented rates, “may organisms may not respond or adapt quickly enough”, especially those with long generation times, the authors noted in an email.
“We do not yet know the exact mechanisms involved, or why some organisms are getting smaller while others are unaffected,” they added. “Until we understand more, we could be risking negative consequences that we can't yet quantify.”
The study is published in the peer-reviewed journal Nature Climate Change.
<한글 기사>
지구 온난화로 동식물 작아진다
지구 온난화의 직접적인 영향과 다양한 환경 변화의 결과로 금 세기 중 많은 동식물의 크기가 줄어들 것으로 예상된다고 라이브사이언스 닷컴과 로 이터 통신이 최신 연구를 인용 17일 보도했다.
싱가포르 국립대학 연구진은 화석 연구를 통해 5천600만년 전 온난화 시기에 딱 정벌레와 벌, 거미, 규조류, 땅다람쥐, 숲쥐 등 많은 동물의 크기가 줄어들었음을 밝혀냈다고 네이처 기후변화 저널 최신호에 발표했다.
이들은 이들 무척추동물이 판 땅굴 흔적 화석을 통해 이들의 몸 크기가 50~75% 줄어들었음을 발견했다고 밝혔다.
또한 실험 결과 온도가 1℃ 상승할 때마다 많은 식물 열매의 크기는 3~17%씩 작 아지며 해양 무척추동물은 0.5~4%, 물고기는 6~22%씩 줄어드는 것으로 나타났다.
연구진은 모든 동식물이 동시에 줄어든다면 작아진 물고기는 작아진 식물을 먹고, 작아진 상어는 작아진 물고기를 먹으면 되겠지만 문제는 이들이 모두 동시에 같은 속도로 반응을 보이지 않는 것이라면서 이는 결국 생태계의 균형을 무너뜨려 일부 종이 멸종되는 상황으로 이어질 것이라고 경고했다.
예를 들어 최근 몇 년 사이에 기록적인 수준으로 줄어든 북극 해빙은 북극곰처럼 얼음에 의지해 살아가는 동물들에게 직접적인 영향을 미치며 실제로 북극곰들의 몸 크기가 줄어들고 출산율도 줄어든 것으로 보고되고 있다.
더 간접적으로는 대기 중 이산화탄소 농도 증가로 바다의 산성도가 높아져 산호 나 가리비, 굴 등이 탄산칼슘 성분의 껍데기를 잘 만들지 못하는 현상을 들 수 있다.
산성화는 이 밖에도 식물성 플랑크톤의 성장률을 떨어뜨리며 이는 다시 식물성 플랑크톤에 의존하는 먹이 사슬에 영향을 미치게 된다.
식물들은 광합성으로 당을 만들기 때문에 사람이 배출하는 과도한 이산화탄소 덕에 더 잘 클 것 같지만 지난 100년 동안의 상황을 보면 그렇지 않은 것으로 나타났다.
식물의 성장은 물에 크게 의존하는데 온난화로 일부 지역에는 비가 전보다 더 많이 오지만 다른 지역은 앞으로 수십년간 더 건조해질 전망이며 많은 지역은 강우량이 전보다 더욱 들쭉날쭉해질 것으로 예상된다.
따라서 전보다 강우량이 늘어나는 지역이라 하더라도 건조기가 더 길어지게 되고 결국 식물의 성장률이 줄어들게 된다고 연구진은 지적했다.
특히 동물의 대부분을 차지하는 냉혈동물들은 온도 변화의 직접적인 영향을 받아 대사율이 높아지며 그 결과 몸 크기를 유지하기 위해 더 많은 먹이가 필요해지는 것으로 밝혀졌다. 온도는 이들 동물의 성장률에도 직접 영향을 미쳐 이들은 몸 크기 가 작은 채로 성숙기를 맞게 된다.
이런 사실은 최근 이미 요각류에 관한 다른 학자들의 연구에서도 밝혀졌다.
이와는 반대로 온혈동물들은 추운 기후에서 몸집이 커진다는 사실이 이미 정설로 굳어졌다. 몸이 클수록 체열을 더 잘 유지할 수 있기 때문이다.
생물의 크기, 즉 작물이나 물고기의 크기가 작아진다는 것은 사람의 먹을거리에 직접적인 영향을 미치게 된다.
그러나 예외도 있다. 고위도대 생물들은 기후 변화로 성장기와 먹이활동기가 길어지면서 더 커지게 된다. 얼음이 줄어들면서 몸집이 작아지고 있는 북극곰은 예외 중에서도 예외이다. 또한 다양한 먹이를 섭취하는 동물들은 먹이의 크기가 줄면 다른 것으로 바꾸는 방법으로 줄어든 양을 보충할 수 있다.
연구진은 “지속적인 온난화는 몸집이 작은 개체들에 유리한 환경이 되며 생물들 의 크기는 금세기 전반에 걸쳐 줄어들 것으로 예상된다”고 밝혔다.
