【人民日报经济社会】长距离迁徙,候鸟为什么不会迷路?我国科学家揭开谜团

全球1万多种鸟类中

1/5是迁徙的候鸟

每年数十亿只候鸟

在繁殖地和越冬地之间迁徙

路线几乎遍布全球

候鸟迁徙路线是如何形成的

长距离飞行为何不会迷路

历时12

我国科学家主导的一项工作

以北极游隼为研究对象

揭开了这些秘密

前不久,这项研究入选

2021年度中国生命科学十大进展

经社君独家采访了主持这一研究的

js6666金沙安全下载研究员詹祥江

听他讲述鸟类迁徙的奥秘

游隼(图片来源:HBWMacaulayLibrary)

  鸟类迁徙领域的大问题

  候鸟迁徙是为了适应气候和食物等有规律波动环境,然而直到200年前,人们对鸟类的季节性消失和出现,仍然充满着神秘的想象。

  比如,在西方,受到"温血动物有冬眠习性"观念的影响,一些科学家曾认为,有些鸟类冬季不见了是因为它们在湖底冬眠,要等到来年春天才会醒来。

  1822年,人们在德国发现了一只身上中箭的白鹳,但是这种箭只在非洲某部落才有,为什么会出现在德国?

  原来,欧洲的白鹳在冬天迁往非洲越冬,被箭射中后,带伤飞回了数千公里外的欧洲。这被认为是欧洲最早记录到的鸟类迁徙证据。此后,随着越来越多的鸟类迁徙证据被发现,"鸟类冬眠"说才被抛弃。

箭矢鹳及白鹳迁徙路线(图片来源:ZoologischeSammlungderUniversitaiRostock)

  由于候鸟往往经过一些固定的海岸、山隘口等地点,早期研究者就在固定的地点观察鸟类迁徙,但这种方式效率低,难以精准获得鸟类个体的迁徙信息。

  19世纪末,人们开始利用环志追踪鸟类迁徙。即每年在繁殖地给出生的幼鸟佩戴脚环,后期通过"回收—报告"来记录鸟类的"再次被目击"位置。

  利用环志虽然有助于了解鸟类迁徙路线,但只能粗略得到鸟类迁徙的起点和某些节点,无法准确全面地刻画鸟类迁徙路线。

  20世纪80年代以来,出现了卫星追踪技术,即给动物佩戴一个卫星追踪器,卫星接收无线电信号后,将数据传回地面接收站,从而确定动物在某一时间所处的地理位置。

  借助新手段,人们在了解鸟类迁徙时间、方向等方面取得了丰富的成果,然而鸟类迁徙路线是如何进化的,它们为何能长距离飞行等问题,长期以来依旧困扰科学家。

  近些年,虽然科学家试图从遗传基础角度,对这些问题做出解释,但缺乏有普遍说服力的研究。js6666金沙安全下载研究员詹祥江团队所做的工作,正是希望回答这些棘手而重大的问题。

  关键基因决定鸟类迁徙路线

  每年910月份,北极的游隼会迁往南方过冬,第二年45月份再返回北极繁殖,单程可达1万多公里。

一只佩戴卫星追踪器的游隼。来源:AndrewDixon

  历时12年,詹祥江团队主导,联合英国、俄罗斯、德国等多国科研机构,科研人员为56只游隼佩戴卫星追踪器。

  这些游隼遍布北极圈自西向东的主要繁殖地,从而构建出一套北极游隼迁徙系统。分析卫星追踪数据,詹祥江团队发现,北极游隼在亚欧大陆主要有5条迁徙路线。

  有趣的是,虽然这些游隼都在北极繁殖,但是不同种群的迁徙距离却是不一样的:西部两群共用一条迁徙路线,迁徙距离较短,平均3600公里;东部四群迁徙距离较长,平均有6400公里。

  游隼是世界上首例被全基因组测序的猛禽鸟类之一。通过进一步分析35只游隼的基因组学信息,研究人员发现,游隼在西部的科拉和科尔古耶夫种群,以及东部的亚马尔和科雷马种群分别具有最近共同祖先。同时,长、短迁徙距离种群的分化,大概在末次冰盛期(2.2万年)前后。

北极游隼迁徙路线(图片来源:Guetal.2021)

  发现长、短距离种群的分化时间意义重大。基于游隼的种群历史、潜在繁殖地、越冬地重建等结果,研究人员推测:在末次冰盛期到全新世之间的过程中,冰川消退导致的游隼繁殖地向北退缩以及越冬地变迁,可能是游隼迁徙路线形成的主要历史原因。

  数千公里漫漫长路中,游隼如何识别归途?为什么有的迁徙距离长,有的距离短?通过对比分析长、短迁徙种群基因组,研究人员首次发现了一个和记忆能力相关的基因——ADCY8

  这一基因在长距离迁徙游隼中受到了正选择,也就是说,迁徙路线更长的游隼携带ADCY8优势等位基因,长时记忆可能是鸟类长距离迁徙的重要基础。詹祥江表示,这也在一定程度上回答了游隼为什么能够"记住来时的路"

  "科学家知道ADCY8和记忆有关,但没想到它与候鸟迁徙有关系。"詹祥江解释,这一发现揭示了鸟类长距离迁徙的遗传基础,是全球首次对这一问题深入、有充足证据的解读。

  保护好候鸟迁徙之路

  未来全球变暖日益严重的情景下,北极游隼的迁徙路线面临哪些威胁?

  通过模拟预测,研究人员发现,全球变暖可能会迫使生活在亚欧大陆的北极游隼面临两方面的威胁:一是繁殖地的向北退缩,二是西部种群越冬地的向北扩张,进而可能会造成未来的迁徙策略改变。

  "鸟类是一个对生态环境变化很敏感的物种,候鸟尤其如此。"詹祥江表示。团队的研究说明,保护候鸟不是只关注数量,还需要从生态、行为和遗传等多方面入手。这提示我们,对于迁徙鸟类的保护,不仅要保护好它们的繁殖地和越冬地,同时也要保护好迁徙之路。

  由于在鸟类长距离迁徙研究方面的贡献,不久前,这项成果被中国科协生命科学联合体评为2021年度生命科学十大进展。有鸟类研究者表示,未来做迁徙与记忆形成相关工作,可能都需用到詹祥江团队开创的方式,从而打开迁徙研究的新视野。

  "游隼怎么回家的,我们知道了,但幼鸟第一次如何出门的,至今仍是迷。"詹祥江表示,鸟类迁徙还有很多复杂的行为值得探究。

  文/喻思南

(来源:人民日报经济社会

 

 

 

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