在漫长而缓慢的自然选择过程中，物种通过适应其环境，通过发展适合这些环境的性状来生存。北极熊的隔热外壳和皮下脂肪使它们能够生活在北极冰原上。袋鼠鼠能够生活在沙漠中，因为它们不需要饮水；它们已经进化出了仅凭所吃种子的少量水分就能生存的能力。
但是环境变化可能很快。火山喷发可能导致平均气温下降数季，而森林火灾可能会摧毁食物来源。当这种情况发生时，一个物种可能会突然发现，经过数百万年自然选择发展出来的适应性已不再有利。这就是所谓的进化失配，它可能产生毁灭性的后果。
气候变化驱动适应
美国自然历史博物馆古生物学部馆长兼主席Melanie Hopkins说，物种对环境变化的反应有三种方式。“它们要么迁移到环境更好的地方，要么适应环境，要么灭绝。”当无处可去，环境变化速度超过进化速度时，灭绝可能是不可避免的。
然而，在某些情况下，情况恰恰相反——进化发生得太快了。Lauren Buckley是密切关注气候变化在造成进化失配方面作用的科学家之一。Buckley 在西雅图华盛顿大学研究进化和生态学。“长期以来，人们一直认为生物体无法足够快地进化以应对这些不断变化的环境压力，”她说。但她的研究表明，在某些情况下，进化可能进展得太快了。
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在落基山脉研究Colias蝴蝶
Buckley 和她的实验室一直在研究落基山脉南部的Colias蝴蝶，并发现它们对不同海拔的温度有强烈的选择效应。她说，这会导致进化失配。
例如，在没有气候变化的情况下，人们通常会期望山顶上较冷的蝴蝶进化出更深的翅膀，以便它们能吸收更多的光，并在一天中更长的时间内保持活跃——比如在寒冷的早晨。
研究中的一些种群确实显示出这种适应性。但这是与气候变暖导致的情况相反。“这将是一种时间上的进化失配，最初的进化会使这些生物处于比它们本应处于的更糟糕的境地。”换句话说，它们最初的适应正在为它们未来的麻烦埋下伏笔。
迁移到不同的环境是逃避环境变化不利影响的一种方式，但这并不总是能使物种长期受益。Buckley 还研究了随着条件变化而迁移到不同栖息地的蜥蜴。但尽管这种策略在短期内很有用，但随着气候变化变得更加极端，蜥蜴无处可去时，它可能会适得其反。她说：“如果它们随着时间的推移感受到压力并逐渐进化，它们的情况就会比现在更糟。”
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对许多物种而言，进化速度不够快
尽管有许多动物适应世界变化的例子——比如鸟类改变筑巢时间，十字花科植物提前开花——但对大多数物种来说，进化的速度不如气候变化快。
各种因素，如繁殖率、种群中的遗传变异量以及个体达到成熟所需的时间，都会影响物种对环境变化的反应速度和程度。但是，根据一项 2019 年对 13 个国家的蛛形纲动物、昆虫、两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物对温度和/或降水变化的反应的研究研究，许多物种可能无法足够快地适应以应对气候变化。
可悲的是，许多物种将成为进化失配的牺牲品，被困在一个它们不再适应的世界里，它们的物种生存面临危险。
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世界野生动物基金会。北极熊
亚利桑那-索诺拉沙漠博物馆。动物信息卡：梅里亚姆袋鼠鼠
美国自然历史博物馆古生物学部馆长兼主席。Melanie Hopkins
西雅图华盛顿大学进化与生态学教授。Lauren Buckley
WIREs。变化的气候何时会超过适应性进化？
《自然》杂志。动物对气候变化的适应性反应可能不足
