Một nghiên cứu bởi nhà sinh thái học từ trường Đại học Arizona đã chỉ ra rằng các loài động vật có xương sống sẽ cần tiến hóa nhanh hơn khoảng 10.000 lần so với tốc độ tiến hóa của chúng trong quá khứ để có thể thích nghi với sự biến đổi khí hậu nhanh chóng được dự đoán sẽ diễn ra trong vòng 100 năm tới.
Các nhà khoa học đã phân tích tốc độ thích ứng của các loài động vật trong các điều kiện khí hậu khác nhau trong quá khứ, sử dụng dữ liệu của 540 loài từ nhiều nhóm động vật có xương sống trên cạn, bao gồm lưỡng cư, bò sát, chim và thú có vú. Sau đó họ so sánh tốc độ tiến hóa của chúng với tốc độ biến đổi khí hậu dự kiến cho đến cuối thế kỷ 21. Đây là nghiên cứu khoa học đầu tiên so sánh tốc độ tiến hóa trong quá khứ với tốc độ biến đổi khí hậu trong tương lai.
Kết quả công bố trên tạp chí Ecology Letters cho thấy các loài động vật có xương sống trên cạn dường như đang tiến hóa quá chậm để có thể thích nghi với tình trạng ấm lên đáng kể của thời tiết vào năm 2100. Nhóm nghiên cứu cho rằng trong tương lai, nhiều loài động vật sẽ đối diện với nguy cơ tuyệt chủng nếu chúng không thể di cư hay thích nghi với sự thay đổi này.
John J. Wiens, giáo sư sinh thái học và tiến hóa thuộc Đại học Arizona giải thích: Tất cả các loài động vật đều có vùng khí hậu tối ưu; đó là tập hợp các điều kiện nhiệt độ và lượng mưa trong khu vực nơi chúng sinh sống và có thể tồn tại. Ví dụ như một số loài chỉ có thể được tìm thấy ở vùng nhiệt đới, một số khác chỉ ở khu vực ôn đới mát mẻ, núi cao hay sa mạc.
Cùng với Ignacio Quintero – trợ lý nghiên cứu sau đại học tại Đại học Yale, Wiens đã tiến hành nghiên cứu và đưa ra giải thích: Chúng tôi nhận thấy rằng trung bình, các loài thường thích nghi với biến đổi khí hậu ở tốc độ 1 độ C mỗi triệu năm. Nhưng nếu nhiệt độ trái đất tăng lên khoảng 4 độ C trong vòng 100 năm tới, theo như dự đoán của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu, đây là sự thay đổi rất lớn. Chúng ta dễ nhận thấy rằng tiến hóa để thích ứng với các điều kiện tự nhiên trong tương lai có thể không phải là sự lựa chọn cho nhiều loài.
Trong quá trình phân tích, Quintero và Wiens đã nghiên cứu về sự phát sinh chủng loài (phylogenies) – các cây phả hệ thể hiện mối liên hệ giữa các loài sinh vật thông qua bằng chứng phân tử – dựa vào dữ liệu di truyền. Các cây phả hệ này cho chúng ta biết cách đây bao lâu thì sự tiến hóa tách các loài ra khỏi tổ tiên của chúng. Các mẫu vật bao gồm 17 họ đại diện cho các nhóm động vật có xương sống trên cạn, bao gồm ếch, kỳ nhông, thằn lằn, rắn, cá sấu, chim và động vật có vú.
Quintero và Wiens đã dựa vào các thông số như nhiệt độ trung bình năm, lượng mưa hàng năm, nhiệt độ cao nhất, thấp nhất từ vùng khí hậu tối ưu của các loài, kết hợp với cây phả hệ để quan sát sự thay đổi trong môi trường sinh sống giữa các loài.
“Về cơ bản, chúng tôi đã tìm ra trên một nhánh phả hệ, các loài có thể thay đổi vùng khí hậu tối ưu đến đâu, và nếu chúng ta biết được độ tuổi của một loài, việc tính toán tốc độ thay đổi của vùng khí hậu tối ưu là hoàn toàn có thể.” Wiens cho hay. “Đối với hầu hết các loài có họ hàng gần, chúng tôi thấy rằng chúng tiến hóa để sống trong môi trường với sự chênh lệch nhiệt độ trung bình chỉ từ 1 đến 2 độ C trong suốt từ một đến vài triệu năm.”
“Dựa trên kết quả đó, chúng tôi đã so sánh tốc độ thay đổi khí hậu theo thời gian trong quá khứ để có cái nhìn rõ hơn về điều kiện khí hậu vào năm 2100 và xem xét tốc độ thay đổi này có khác nhau hay không. Nếu tốc độ thay đổi tương tự nhau thì có khả năng các loài động vật có thể tiến hóa đủ nhanh để sống sót, nhưng trong hầu hết các trường hợp, chúng tôi nhận thấy khí hậu thay đổi với tốc độ chênh lệch khoảng 10.000 lần hoặc hơn.”
“Theo dữ liệu chúng tôi có, hiện nay hầu hết các nhóm động vật đều tồn tại ít nhất một vài loài có nguy cơ tuyệt chủng, đặc biệt là các loài ở vùng nhiệt đới.”
Với xu hướng biến đổi khí hậu như hiện nay, tuyệt chủng là kết quả tất yếu sẽ xảy đến với nhiều loài. Tuy nhiên, động vật có thể ứng phó với sự thay đổi này bằng cách thích nghi với nó mà không cần phải tiến hóa, hay lựa chọn di cư đến khu vực có khí hậu thích hợp. Một số loài có thể di chuyển về phương bắc hoặc lên độ cao cao hơn để tìm kiếm nơi ở mới phù hợp hơn. Thêm vào đó, khi một loài gặp phải tình huống bị sụt giảm số lượng cá thể do thay đổi môi trường sống, loài đó vẫn sẽ tồn tại nếu còn một vài cá thể sống sót.
Ông cho biết thêm rằng di chuyển đến nơi có khí hậu thích hợp để sinh sống không phải là giải pháp cho tất cả các loài động vật.
Trong một nghiên cứu trước đó, Wiens và các đồng nghiệp đã đặt nghi vấn rằng điều gì khiến cho các loài sinh vật tuyệt chủng. Họ đã chứng minh được rằng sự tuyệt chủng của một loài và suy giảm số lượng cá thể do biến đổi khí hậu phần lớn đến từ sự thay đổi của việc tương tác với các loài khác hơn là do không có khả năng thích ứng với sự thay đổi của các điều kiện sinh lý.
“Một yếu tố lớn góp phần trong suy giảm số lượng cá thể của một loài là sự suy giảm lượng thức ăn. Như ở loài cừu sừng lớn, một khi độ ẩm xuống thấp hơn nữa, cỏ sẽ trở nên thưa thớt, khó kiếm hơn và chúng sẽ chết đói.” Wiens đưa ra ví dụ.