解開氣候變暖對鳥類的多重影響:體型小、翅膀長、遷徙早

據外媒報道,去年,密歇根大學領導的一個研究小組報告稱,在過去的四十年裡,北美候鳥的體型越來越小、翅膀也越來越長。科學家們想知道它們是否看到了早春遷徙的痕迹。
多項研究表明,隨着全球變暖,鳥類在春季提早遷徙。密歇根大學領導的研究小組觀察到,也許是進化的壓力導致了更快的遷移和更早到達繁殖地的物理變化。

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密歇根大學進化生物學家Marketa Zimova指出:“我們知道鳥類的形態對飛行的效率和速度有着重要的影響,所以我們開始好奇,是否因為環境的壓力促使鳥類提前春季遷徙,從而導致自然選擇更長的翅膀。”

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在一項定於6月21日發表在《Journal of Animal Ecology》上的新研究中,Zimova和她的同事們測試了觀察到的形態變化跟早春遷徙之間的聯繫,這是生物學家稱之為物候變化的時間變化的一個例子。

出乎意料的是,他們發現形態和物候變化是平行發生的,但似乎是不相關的或“分離的”。

“我們發現,鳥類的大小和形狀的變化獨立於遷徙時間的變化,這令人驚訝,”該研究的論文第一作者、密歇根大學全球變化生物學研究所的博士后研究員Zimova說道。

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這項新研究跟2020年發表的描述鳥類體型和翅膀長度變化的論文都是基於對菲爾德博物館52種鳥類的約7萬份鳥類標本的分析得出。這些鳥是在1978年至2016年的春季和秋季遷徙中跟芝加哥的建築相撞后被收集起來的。

除了形態學和物候變化的分離,這項新研究被認為是首次使用建築碰撞的博物館標本來檢查鳥類遷徙時間的長期趨勢。之前的幾份報告則依賴於鳥類標記法研究的數據,而最近的報告則依賴於對天氣雷達記錄的分析。

密歇根大學領導的研究小組證實了先前關於早春遷徙的發現並提供了關於北美秋鳥遷徙的新見解,這方面的研究較少。具體來說,他們發現最早的春季遷徙者比40年前提前了近5天到達,而最早的秋季遷徙者比過去提前了約10天到達南方。

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值得注意的是,最後一批秋季掉隊者現在的出發時間比以前晚了一周,因此,總體來說,秋季遷徙季節的持續時間大大延長了。

這項研究的論文資深作者、密歇根大學進化生物學家和鳥類學家Ben Winger表示:“能同時提供對全球變化的多個方面(如物候學和形態學)的見解的數據集是很不尋常的。讓我印象深刻的是,碰撞數據如此清晰地顯示了春季遷移的證據。在芝加哥的碰撞監測儀已經收集了這些關於鳥類碰撞的數據40年了,與此同時,鳥類一直在以一種難以察覺的方式改變它們遷徙模式的時間,直到對整個數據集進行檢查,”Winger說道。

去年,密歇根大學領導的研究小組在《Ecology Letters》上發表的文章指出,在40年的時間裡,他們研究的52種鳥類中,幾乎所有的鳥類都經歷了體型減小和翅膀長度同時增加的過程。

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當時,他們將測量到的體型減少跟鳥類繁殖地的溫度升高聯繫起來。由於體型較小的鳥類散熱能力更強,也許它們因此獲得了競爭優勢並受到自然選擇的青睞。另一種選擇是,體型的減少可能是一種叫做發育可塑性的過程的結果,即個體根據不斷變化的環境條件調整自身發育的能力。

研究人員還表示,觀察到的翅膀長度的增加有助於彌補體型變小的影響,從而使鳥類能通過提高飛行效率來維持遷徙。

但之前的研究並沒有測試體型和翅膀長度的變化是否由跟氣候相關的遷徙時間的變化所驅動。在新研究中,他們測試了這種聯繫。

對於52個物種中的每一個,研究人員估計了形態的時間趨勢和遷徙時間的變化。然後,他們考慮到遷徙距離和繁殖緯度的潛在影響並測試了物種特定的物候率和形態變化之間的關聯。

他們沒有發現任何證據表明物候變化的速率,或遷徙距離和繁殖緯度是形態特徵同時變化的速率的預測。

“從科學上講,這確實是最有趣和最新穎的發現,”密歇根大學進化生物學家和鳥類學家Brian Weeks說道。

物候學方面的進展如開花植物在春天開花的時間提前以及形態變化都是對全球變暖最常見的生物反應。

許多關於植物和動物對氣候變暖的適應性反應的研究要麼關注物候變化要麼關注形態變化,但很少能夠同時研究這兩種變化。菲爾德博物館數據集的深度使得密歇根大學領導的團隊能夠同時檢查對氣候變暖的多種反應並測試它們之間的聯繫。

“人們通常認為,由氣候驅動的形態變化和遷移時間的變化必須相互作用從而促進或限制對氣候變化的適應性反應,”環境與可持續性學院的助理教授Weeks指出,“但據我所知,由於缺乏數據,截止到目前,這從未得到過大規模的實證檢驗。”

那麼,如果翅膀長度的增加不是每年春天候鳥提前到達芝加哥的原因,那麼會是什麼呢?先前的研究表明,在向北的長途跋涉中,中途停留的時間更短、次數更少可能是一個因素。

“可能還有其他一些我們沒有想到的調整讓鳥類遷徙得更快–也許是一些生理上的適應,其可能讓鳥類更快地飛行,而不會導致鳥類過熱和失去太多水分,”Zimova說道。