解开气候变暖对鸟类的多重影响:体型小、翅膀长、迁徙早

2021年06月21日 15:55 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,去年,密歇根大学领导的一个研究小组报告称,在过去的四十年里,北美候鸟的体型越来越小、翅膀也越来越长。科学家们想知道它们是否看到了早春迁徙的痕迹。 多项研究表明,随着全球变暖,鸟类在春季提早迁徙。密歇根大学领导的研究小组观察到,也许是进化的压力导致了更快的迁移和更早到达繁殖地的物理变化。

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密歇根大学进化生物学家Marketa Zimova指出:“我们知道鸟类的形态对飞行的效率和速度有着重要的影响,所以我们开始好奇,是否因为环境的压力促使鸟类提前春季迁徙,从而导致自然选择更长的翅膀。”

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在一项定于6月21日发表在《Journal of Animal Ecology》上的新研究中,Zimova和她的同事们测试了观察到的形态变化跟早春迁徙之间的联系,这是生物学家称之为物候变化的时间变化的一个例子。

出乎意料的是,他们发现形态和物候变化是平行发生的,但似乎是不相关的或“分离的”。

“我们发现,鸟类的大小和形状的变化独立于迁徙时间的变化,这令人惊讶,”该研究的论文第一作者、密歇根大学全球变化生物学研究所的博士后研究员Zimova说道。

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这项新研究跟2020年发表的描述鸟类体型和翅膀长度变化的论文都是基于对菲尔德博物馆52种鸟类的约7万份鸟类标本的分析得出。这些鸟是在1978年至2016年的春季和秋季迁徙中跟芝加哥的建筑相撞后被收集起来的。

除了形态学和物候变化的分离,这项新研究被认为是首次使用建筑碰撞的博物馆标本来检查鸟类迁徙时间的长期趋势。之前的几份报告则依赖于鸟类标记法研究的数据,而最近的报告则依赖于对天气雷达记录的分析。

密歇根大学领导的研究小组证实了先前关于早春迁徙的发现并提供了关于北美秋鸟迁徙的新见解,这方面的研究较少。具体来说,他们发现最早的春季迁徙者比40年前提前了近5天到达,而最早的秋季迁徙者比过去提前了约10天到达南方。

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值得注意的是,最后一批秋季掉队者现在的出发时间比以前晚了一周,因此,总体来说,秋季迁徙季节的持续时间大大延长了。

这项研究的论文资深作者、密歇根大学进化生物学家和鸟类学家Ben Winger表示:“能同时提供对全球变化的多个方面(如物候学和形态学)的见解的数据集是很不寻常的。让我印象深刻的是,碰撞数据如此清晰地显示了春季迁移的证据。在芝加哥的碰撞监测仪已经收集了这些关于鸟类碰撞的数据40年了,与此同时,鸟类一直在以一种难以察觉的方式改变它们迁徙模式的时间,直到对整个数据集进行检查,”Winger说道。

去年,密歇根大学领导的研究小组在《Ecology Letters》上发表的文章指出,在40年的时间里,他们研究的52种鸟类中,几乎所有的鸟类都经历了体型减小和翅膀长度同时增加的过程。

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当时,他们将测量到的体型减少跟鸟类繁殖地的温度升高联系起来。由于体型较小的鸟类散热能力更强,也许它们因此获得了竞争优势并受到自然选择的青睐。另一种选择是,体型的减少可能是一种叫做发育可塑性的过程的结果,即个体根据不断变化的环境条件调整自身发育的能力。

研究人员还表示,观察到的翅膀长度的增加有助于弥补体型变小的影响,从而使鸟类能通过提高飞行效率来维持迁徙。

但之前的研究并没有测试体型和翅膀长度的变化是否由跟气候相关的迁徙时间的变化所驱动。在新研究中,他们测试了这种联系。

对于52个物种中的每一个,研究人员估计了形态的时间趋势和迁徙时间的变化。然后,他们考虑到迁徙距离和繁殖纬度的潜在影响并测试了物种特定的物候率和形态变化之间的关联。

他们没有发现任何证据表明物候变化的速率,或迁徙距离和繁殖纬度是形态特征同时变化的速率的预测。

“从科学上讲,这确实是最有趣和最新颖的发现,”密歇根大学进化生物学家和鸟类学家Brian Weeks说道。

物候学方面的进展如开花植物在春天开花的时间提前以及形态变化都是对全球变暖最常见的生物反应。

许多关于植物和动物对气候变暖的适应性反应的研究要么关注物候变化要么关注形态变化,但很少能够同时研究这两种变化。菲尔德博物馆数据集的深度使得密歇根大学领导的团队能够同时检查对气候变暖的多种反应并测试它们之间的联系。

“人们通常认为,由气候驱动的形态变化和迁移时间的变化必须相互作用从而促进或限制对气候变化的适应性反应,”环境与可持续性学院的助理教授Weeks指出,“但据我所知,由于缺乏数据,截止到目前,这从未得到过大规模的实证检验。”

那么,如果翅膀长度的增加不是每年春天候鸟提前到达芝加哥的原因,那么会是什么呢?先前的研究表明,在向北的长途跋涉中,中途停留的时间更短、次数更少可能是一个因素。

“可能还有其他一些我们没有想到的调整让鸟类迁徙得更快--也许是一些生理上的适应,其可能让鸟类更快地飞行,而不会导致鸟类过热和失去太多水分,”Zimova说道。

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