首個(gè)北極熊進(jìn)化綜合評估出爐！20+種群基因多樣性驟降 |海潮天下

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天下·導(dǎo)讀

北極熊正面臨一場前所未有的“演化時(shí)差”。2026年3月16日發(fā)表的一項(xiàng)最新研究證實(shí)，盡管北極熊在過去50年里表現(xiàn)出了驚人的行為靈活性，但它們的基因組并未產(chǎn)生適應(yīng)變暖的實(shí)質(zhì)進(jìn)化。當(dāng)前，全球野生北極熊的總數(shù)量估計(jì)在22,000~31,000頭之間。隨著海冰消融，全球20個(gè)亞種群正淪為遺傳孤島，體型縮水、近親繁殖與多樣性喪失正悄然瓦解這一旗艦物種的生存韌性。單純保護(hù)個(gè)體數(shù)量已不足以應(yīng)對危機(jī)，保護(hù)其破碎化的遺傳潛力與生態(tài)連通性已刻不容緩。

該研究提出了“遺傳連通性廊道”，指出隨著北極航道日益繁忙，保護(hù)工作必須從單純的地理劃片轉(zhuǎn)向“遺傳廊道保護(hù)”。這直接影響了當(dāng)前正在審議中的北極航運(yùn)管理?xiàng)l例，要求新航道必須避開關(guān)鍵的基因交換區(qū)。

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出品 | 海潮天下

過去半個(gè)世紀(jì)，科學(xué)界對北極熊的觀察大多停留在“宏觀生態(tài)學(xué)”層面，比如衛(wèi)星追蹤它的行走路線、稱量它的體重變化、數(shù)它生了幾個(gè)崽。雖然積累了大量關(guān)于海冰消融導(dǎo)致北極熊變瘦、變少的觀測數(shù)據(jù)，但在“微觀遺傳學(xué)”層面，人類對其內(nèi)部演化機(jī)制的理解卻非常零散。在公眾傳播和部分早期研究中，北極熊被觀察到開始吃鳥蛋、翻垃圾桶、甚至在無冰期長期游泳。這種極強(qiáng)的“表型可塑性”給了一些人盲目的樂觀，認(rèn)為北極熊可以靠改變行為來抵消變暖的影響。但是，這種行為上的“臨時(shí)抱佛腳”是否真的能轉(zhuǎn)化為遺傳上的“永久適配”？

海潮天下（Marine Biodiversity）小編讀到一篇2026年3月16日發(fā)表在《生態(tài)學(xué)專論》（Ecological Monographs）上的最新科研綜述，科學(xué)家們對過去40年間的53項(xiàng)同行評審研究的系統(tǒng)梳理，揭示了一個(gè)令人揪心的情況——盡管北極熊在行為上表現(xiàn)出了極強(qiáng)的靈活性，但在遺傳層面，它們并未展現(xiàn)出能夠適應(yīng)當(dāng)前氣候快速變暖的演化跡象。作為北極生態(tài)系統(tǒng)的旗艦物種，北極熊正面臨著演化速度遠(yuǎn)滯后于環(huán)境惡化速度的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

這是首份關(guān)于北極熊進(jìn)化研究的綜合性綜述，其問世正值關(guān)鍵時(shí)刻——隨著北極地區(qū)急劇變化，有效的保護(hù)工作日益需要將遺傳學(xué)與進(jìn)化數(shù)據(jù)納入管理決策之中。

▲上圖：將演化遺傳學(xué)研究納入北極熊保護(hù)與管理決策的路徑示意圖。評估北極熊近期的演化模式，并將原住民知識與西方科學(xué)體系相結(jié)合，可為亞種群監(jiān)測、管理單元?jiǎng)澐帧⒖沙掷m(xù)捕撈量評估以及保護(hù)現(xiàn)狀評估提供科學(xué)依據(jù)。開發(fā)一項(xiàng)專門的遺傳管理計(jì)劃，將有助于整合不同領(lǐng)域的知識，使北極熊保護(hù)工作與全球生物多樣性框架保持一致。此外，這一框架不僅適用于北極熊，還可擴(kuò)展至整個(gè)北極生態(tài)系統(tǒng)水平的生物多樣性保護(hù)工作。論文出處：Rivkin L R, King K C K, Aars J, et al. (2026)（CC BY-NC-ND 4.0）

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▲上圖：一頭北極熊在北極海水中游渡。?趙宇 攝影 | 海潮天下（Marine Biodiversity）

全球20個(gè)北極熊種群

正因失去連通性而衰退

該研究指出，受氣候變暖和選擇性捕撈等因素影響，北極熊的體型正在縮減。這種變化并非生物學(xué)意義上的良性進(jìn)化，而是一種適應(yīng)不良。

在自然界中，體型較小的北極熊脂肪儲備能力更弱，在長達(dá)數(shù)月的無冰期禁食過程中，它們對抗饑餓的能力顯著下降。更嚴(yán)重的是，體型縮小的雌性北極熊繁育出的幼崽體型也隨之減小，直接導(dǎo)致了幼崽存活率的降低。這種體型上的退化，實(shí)際上是物種在極端壓力下生存質(zhì)量下降的直觀體現(xiàn)。

▲上圖：2024年由世界自然保護(hù)聯(lián)盟物種生存委員會(huì)北極熊專家組（IUCN/SSC PBSG）劃分的全球北極熊亞種群邊界。該圖展示了目前科學(xué)界公認(rèn)的20個(gè)北極熊管理單元，這些邊界的設(shè)定綜合參考了地理特征、生態(tài)差異以及最新的遺傳學(xué)研究數(shù)據(jù)，是評估各區(qū)域種群狀態(tài)及制定分類保護(hù)政策的基礎(chǔ)依據(jù)。論文出處：Rivkin L R, King K C K, Aars J, et al. (2026)（CC BY-NC-ND 4.0）

海冰的消失，剝奪的不只是北極熊的獵場，也切斷了種群間的“基因高速公路”。因?yàn)楹１鳛椤拔锢砻浇椤保哂胁豢商娲浴１睒O熊的狩獵、遷移和交配完全依賴海冰提供的連通性。隨著北極變暖，海冰的季節(jié)性消融期延長，原本連貫的“冰路”破碎化，形成了地理隔離。

該研究表明，全球20個(gè)北極熊亞種群之間的基因流正在因海冰斷裂而受阻。這種物理上的斷裂，直接導(dǎo)致了種群間基因流（Gene Flow）的減弱，使原本通過遠(yuǎn)距離移動(dòng)維持的遺傳多樣性開始萎縮。該研究發(fā)現(xiàn)，在斯瓦爾巴群島和挪威灣等地區(qū)，由于長期地理隔離，種群內(nèi)部的近親繁殖率顯著上升，遺傳多樣性持續(xù)流失。

這種遺傳基礎(chǔ)的薄弱，意味著物種的適應(yīng)潛能正在被掏空，一旦未來出現(xiàn)新型致病菌、或更極端的氣候波動(dòng)，這些種群將缺乏足夠的遺傳變異來篩選出具備抗性的個(gè)體，滅絕風(fēng)險(xiǎn)隨之激增。

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▲在斯瓦爾巴群島，海冰的加速消融正迫使當(dāng)?shù)乇睒O熊陷入一種近乎隔絕的生存狀態(tài)。研究顯示，隨著通往俄羅斯北極海域及格陵蘭島的冰層通道斷裂，該地區(qū)的基因流在過去二十年間顯著減弱。上圖：融化中的北極海冰。?趙宇 攝影 | 海潮天下（Marine Biodiversity）

北極熊出現(xiàn)“適應(yīng)不良”進(jìn)化，

存活率面臨斷崖式挑戰(zhàn)

雖然北極熊展現(xiàn)出了驚人的表型可塑性，例如改變狩獵策略、增加游泳頻率，甚至在東南格陵蘭島利用淡水冰川冰作為海冰的替代品存活，但科學(xué)家強(qiáng)調(diào)，這種行為上的改變目前僅停留在線性反應(yīng)層面，并沒有轉(zhuǎn)化為群體水平的基因突變。換言之，北極熊只是在通過消耗自身的生理潛能來勉強(qiáng)維持現(xiàn)狀，而非從基因?qū)用嫱瓿闪苏嬲陌姹靖隆?/p>

文中特別提到了人類活動(dòng)對這種“遺傳廊道”的威脅。隨著北極航運(yùn)密度的增加，船只往來可能會(huì)進(jìn)一步撕裂北極熊的移動(dòng)路徑。隨著北極冰層的減薄，以往無法通航的區(qū)域正逐漸演變?yōu)榉泵Φ纳虡I(yè)航道。船只的頻繁往來是一種動(dòng)態(tài)的干擾。航道就像是在北極熊的移動(dòng)路徑上切開了一道道無法逾越的深溝，進(jìn)一步撕裂了本就脆弱的遷移廊道。特別是對于那些依賴特定路徑進(jìn)行基因交換的亞種群，航道的介入可能導(dǎo)致長期性的遺傳孤立。

基于這些科學(xué)實(shí)證，該研究團(tuán)隊(duì)呼吁，必須將遺傳學(xué)數(shù)據(jù)深度整合進(jìn)保護(hù)決策中。當(dāng)前的保護(hù)策略應(yīng)當(dāng)從單純關(guān)注數(shù)量轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ｗo(hù)物種的遺傳潛力。這包括制定專門的遺傳管理計(jì)劃，在規(guī)劃北極航道和海洋保護(hù)區(qū)時(shí)，必須嚴(yán)防人類活動(dòng)切斷關(guān)鍵的基因交流廊道。特別是像哈德遜灣這樣連接多個(gè)種群的基因混合區(qū)，其生態(tài)連通性對維持整個(gè)物種的長期韌性至關(guān)重要。

▲上圖：已發(fā)表的北極熊演化遺傳學(xué)研究概況。圖中條形圖根據(jù)研究涉及的不同演化過程進(jìn)行了顏色標(biāo)注。論文出處：Rivkin L R, King K C K, Aars J, et al. (2026)（CC BY-NC-ND 4.0）

第一作者露絲·里夫金博士（Dr. Ruth Rivkin）指出：“在變暖的北極保護(hù)北極熊，最有效的途徑之一是通過保護(hù)棲息地來維持生態(tài)系統(tǒng)連通性。建立海洋保護(hù)區(qū)、合理規(guī)劃航道等措施，能夠保障北極熊及其他北極物種的擴(kuò)散，幫助它們與其他種群保持聯(lián)系，而這正是維持遺傳多樣性、保障物種長期恢復(fù)力的關(guān)鍵。”

該研究建議，未來的北極熊保護(hù)不應(yīng)只關(guān)注劃定靜態(tài)的保護(hù)區(qū)，而應(yīng)建立動(dòng)態(tài)的遺傳管理計(jì)劃，將這些“生態(tài)廊道”的完整性作為評估物種韌性的核心指標(biāo)。這與《昆明-蒙特利爾全球生物多樣性框架》中強(qiáng)調(diào)的“生態(tài)連通性”目標(biāo)完全契合。

感興趣的“海潮天下”（Marine Biodiversity）讀者可以參看全文：
Rivkin L R, King K C K, Aars J, et al. Climate‐linked evolution and genetics in a warming Arctic[J]. Ecological Monographs, 2026, 96(1): e70053.

01

適應(yīng)不良（Maladaptation）

在進(jìn)化生物學(xué)中，適應(yīng)不良（Maladaptation）是指生物體為了應(yīng)對環(huán)境壓力而產(chǎn)生的某種特征或行為改變，雖然在短期內(nèi)看起來是對環(huán)境的某種“響應(yīng)”，但從長遠(yuǎn)來看，這種改變非但沒有提高生物的生存或繁殖成功率，反而使物種變得更加脆弱，增加了滅絕風(fēng)險(xiǎn)。

比如說，雪兔的“換毛錯(cuò)位”是氣候變暖導(dǎo)致的典型視覺陷阱。在演化歷程中，北極的雪兔會(huì)感知日照長度、來觸發(fā)換毛，確保冬天的白色皮毛能完美融入雪地，但隨著全球變暖導(dǎo)致積雪提前融化，日照規(guī)律并未改變，這使得雪兔在棕色的土地上依然保持通體雪白。這種曾經(jīng)賴以生存的“偽裝”本能，在失去積雪背景后，反而讓它們成了捕食者眼中最顯眼的獵物。又比如說，海龜幼崽，千萬年來，小海龜孵化后會(huì)本能地追逐海平面上微弱的自然光（月光或星光）以回歸大海，但在現(xiàn)代沿海地區(qū)，明亮的酒店燈光和路燈遠(yuǎn)強(qiáng)于自然光。這種尋找生命水源的本能，現(xiàn)在卻誘導(dǎo)無數(shù)幼崽爬向內(nèi)陸、馬路或建筑陷阱，導(dǎo)致它們在脫水或交通事故中大批死亡。

02

有效種群大小（Effective Population Size）

有效種群大小（Effective Population Size）是演化遺傳學(xué)中的一個(gè)核心理論概念，指在一個(gè)理想種群（隨機(jī)交配、數(shù)量恒定、無性別差異且個(gè)體貢獻(xiàn)均等）中，能夠產(chǎn)生與觀測種群相同水平的遺傳漂變或近親繁殖速率的個(gè)體數(shù)量。在現(xiàn)實(shí)自然界中，由于個(gè)體間繁殖成功率不均、性別比例失衡以及種群數(shù)量波動(dòng)等因素的影響，有效種群大小往往遠(yuǎn)小于通過肉眼觀測或直接計(jì)數(shù)得到的實(shí)際個(gè)體總數(shù)。這一概念在物種保護(hù)中具有決定性意義。

比如說，在一個(gè)擁有1000只個(gè)體的北極熊種群中，如果僅有200只成年個(gè)體參與交配、且極少數(shù)強(qiáng)壯雄性壟斷了受精權(quán)，那么該種群的遺傳多樣性流失速度將等同于一個(gè)僅有幾十只個(gè)體的理想種群，其有效種群大小遠(yuǎn)低于1000。再如，遭受嚴(yán)重盜獵的犀牛種群，由于性別比例嚴(yán)重失調(diào)（雄性極少），即便總數(shù)尚未歸零，其有效種群大小也會(huì)因遺傳貢獻(xiàn)高度集中而劇烈縮減，導(dǎo)致物種在遺傳學(xué)層面提前陷入滅絕漩渦。此外，經(jīng)歷過短期數(shù)量驟減（瓶頸效應(yīng)）的瀕危物種，即使后來個(gè)體總數(shù)回升，其有效種群大小在很長一段時(shí)間內(nèi)仍會(huì)維持在低位，使其依然脆弱且缺乏演化韌性。

03

表型可塑性（Phenotypic Plasticity）

表型可塑性是指具有相同基因型的生物體，在不同的環(huán)境條件下產(chǎn)生不同表型（外在特征、生理狀態(tài)或行為）的能力。它并非基因序列發(fā)生了改變，而是生物體的一套“應(yīng)變機(jī)制”，允許個(gè)體在不依賴漫長基因突變的情況下，調(diào)節(jié)基因表達(dá)，來適應(yīng)瞬息萬變的環(huán)境。這種靈活性是生物進(jìn)化的重要策略，讓同一物種能夠在跨度巨大的生境中生存，或在季節(jié)更迭中迅速調(diào)整自身的生存狀態(tài)。

在自然界中，這種現(xiàn)象隨處可見，比如水毛茛在水下的葉片呈絲狀以減少阻力，而水面上的葉片則呈扁平狀以進(jìn)行光合作用。又如某些蝴蝶，在白晝較短的季節(jié)孵化時(shí)翅膀顏色較深、以吸收熱量，而在盛夏孵化時(shí)顏色較淺，以防過熱。對于北極熊而言，表型可塑性體現(xiàn)在它們能因海冰減少而嘗試轉(zhuǎn)產(chǎn)陸地覓食，但這種行為上的靈活應(yīng)變?nèi)舨荒軓浹a(bǔ)能量缺口，仍無法從根本上扭轉(zhuǎn)物種在遺傳演化上的困境。

本文參考資料

https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ecm.70053

https://polarbearsinternational.org/news-media/articles/climate-linked-evolution-genetics-in-a-warming-arctic

聲明：1）本文基于發(fā)表于《生態(tài)學(xué)專著》（Ecological Monographs）的研究論文《變暖北極背景下與氣候相關(guān)的演化與遺傳學(xué)》。本文僅代表資訊，僅供讀者參考，不代表平臺觀點(diǎn)。2）本文已經(jīng)開啟“快捷轉(zhuǎn)載”；3）歡迎專家、讀者不吝指正、留言、賜稿！歡迎有理有據(jù)的不同意見，激發(fā)思考、百家爭鳴。

資訊源 | Rivkin L R, King K C K, Aars J, et al. (2026)

文 | 王海詩

排版 | 盧曉雨

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