地球上超过三分之一的动物，从甲虫到牛再到大象，都依赖植物性饮食。植物是一种低热量的食物来源，所以对动物来说，消耗足够的能量来满足它们的需求是一项挑战。现在气候变化正在降低一些食草动物所依赖的食物的营养价值。
人类活动正在增加大气中的二氧化碳含量，使全球气温升高。因此，许多植物在全球生态系统中生长得更快。
一些研究表明，这种“地球绿化”可以通过在植物中储存更多的碳来部分抵消不断增加的温室气体排放。然而，这是有代价的：这些快速生长的植物每一口含有的营养物质更少。
我是一名生态学家，与同事一起研究营养稀释如何影响整个食物网中的物种。我们的重点是植物食性种群的反应，从小蚱蜢到大熊猫。
我们认为，植物营养价值的长期变化可能是动物数量减少的一个未被充分认识的原因。植物的这些变化在视觉上并不明显，比如海平面上升。它们也不像飓风或热浪那样突然和迫在眉睫。但随着时间的推移，它们会产生重要的影响。
如果食草动物的日常食物变得不那么有营养，那么它们可能需要更多的时间来寻找和消耗食物，从而使自己在这个过程中面临更大的食肉动物和其他压力的风险。营养价值的降低也会使动物不健康，降低它们的生长、繁殖和生存能力。
碳上升，营养下降
研究已经表明，气候变化正在导致人类粮食作物的养分稀释。在生长和健康中发挥重要作用的微量营养素的下降是一个特别令人关切的问题：作物营养价值的长期记录显示铜、镁、铁和锌的下降。
特别是，由于二氧化碳水平的上升，预计未来几十年人类对铁、锌和蛋白质的缺乏将会增加。预计这些下降将对人类健康甚至生存产生广泛影响，对高度依赖大米和小麦的人口，如东亚和中亚的人口，影响最大。
牲畜饲料的营养价值也在下降。牛花很多时间吃东西，往往很难找到足够的蛋白质来满足它们的需要。世界各地牧场牧草的蛋白质浓度都在下降。这一趋势对牲畜和牧场主都构成了威胁，减少了牲畜的体重增长，给生产者造成了损失。
营养稀释也会影响野生物种。这里有一些例子。
依赖竹子
大熊猫是一种具有巨大文化价值的濒危物种。由于它们的繁殖率很低，需要大片连片的竹子作为栖息地，因此它们被列为脆弱物种，其生存受到土地改作农业和发展的威胁。大熊猫也可能成为营养稀释威胁的海报动物。
大熊猫被认为是一种“伞形物种”，这意味着保护大熊猫的栖息地有利于许多其他生活在竹林中的动植物。众所周知，大熊猫完全依赖竹子，每天大部分时间都在吃竹子。现在，不断上升的气温正在降低竹子的营养价值，使这种植物更难生存。
昆虫的前景喜忧参半
昆虫是生命之网的重要成员，它们为许多开花植物授粉，是鸟类和动物的食物来源，并提供其他重要的生态服务。在世界各地，许多昆虫物种在发达地区和自然地区的数量正在减少，因为它们的栖息地已被转变为农场或城市。
在受人类活动影响较小的地区，有证据表明植物化学的变化可能在减少昆虫数量方面发挥作用。
许多昆虫以植物为食，很可能受到植物营养价值降低的影响。实验发现，当二氧化碳浓度增加时，昆虫数量会下降，至少部分原因是食物供应质量下降。
然而，并不是所有的昆虫种类都在减少，也不是所有以植物为食的昆虫对营养稀释的反应都是一样的。啃食树叶的昆虫，如蚱蜢和毛毛虫，遭受的负面影响最大，包括繁殖减少和体型缩小。
相比之下，蝗虫更喜欢富含碳的植物，因此二氧化碳水平的上升可能会导致蝗虫爆发的增加。一些昆虫，包括蚜虫和蝉，以韧皮部为食——韧皮部是植物内部的活组织，它将叶子中的食物运送到植物的其他部分——也可能从富含碳的植物中受益。
不均匀的影响
植物性食品质量的下降最有可能影响到那些营养已经匮乏、动物正在努力满足其营养需求的地方。这些地区包括澳大利亚的古老土壤，以及亚马逊和刚果盆地等热带地区。在开阔的海洋中，营养物质的稀释也是一个问题，那里迅速变暖的海水正在减少巨大的海带的营养成分。
某些类型的植食性动物可能面临更大的衰退，因为它们需要更高质量的食物。啮齿类动物、兔子、考拉、马、犀牛和大象都是后肠发酵剂——这些动物只有简单的单腔胃，依靠肠道中的微生物从高纤维食物中提取营养。
这些物种比反刍动物需要更多营养丰富的食物，反刍动物是牛、绵羊、山羊和野牛等食草动物，它们的胃有四个腔，可以分阶段消化食物。体型较小的动物通常也比体型较大的动物需要更多营养密集的食物，因为它们的新陈代谢更快，单位体重消耗的能量更多。较小的动物也有较短的肠道，所以它们不能轻易地从食物中提取所有的营养。
需要更多的研究来了解营养稀释在单个物种的减少中可能发挥的作用，包括人为增加二氧化碳水平的实验，以及在野外监测植物化学长期变化的研究。
从长远来看，了解营养稀释如何改变整个食物网将是很重要的，包括植物物种和特征的变化，对其他动物群体（如捕食者）的影响，以及物种相互作用的变化。二氧化碳水平上升导致植物营养价值的变化可能对全球生态系统产生深远影响。
艾伦·韦尔蒂（Ellen Welti）是史密索大平原科学项目的研究生态学家年的机构。
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