马克斯·普朗克动物行为研究所(MPI-AB)的一项研究表明，每年有数百万只鸟类为了躲避冬天而迁徙，但在温暖的气候中度过时间并不能节省它们的能量。科学家们利用植入野生黑鹂体内的小型记录器，从秋天到第二年春天，每隔30分钟记录一次黑鹂的心率和体温的详细测量数据——这是第一次在整个冬季以这种规模连续量化自由飞行的鸟类的生理状况。
这些数据为了解移民和居民策略的真正能源成本提供了前所未有的见解，并揭示了移民在迁移前节省能源的一种以前未知的机制。研究结果发表在9月18日的《自然生态与进化》杂志上。
该研究的第一作者、MPI-AB的研究员尼尔斯·林内克(Nils Linek)说:“我们从来没有想到，鸟类通过躲避寒冷的冬天，并没有获得整体的能量优势。”“长期以来，教科书上的假设是，动物迁徙到更温暖的地方会消耗更少的能量，但我们的发现表明，这些节省的能量并没有加起来。”相反，迁移的能量学比理论预测的要复杂和有趣得多。”
动物迁徙是动物如何适应季节变化的一个壮观的例子。然而最终的问题是——为什么?——一直是一个科学难题，因为长期研究自由生活动物的生理存在障碍。
在这篇新论文中，来自MPI-AB和耶鲁大学的研究人员通过部署传感器来测量黑鹂在整个年度迁移过程中的能量消耗，然后将生理数据与建模相结合，计算出预测的体温调节的能量消耗，解开了这个谜题的一个重要部分。
来自传感器的数据显示，迁徙的黑鹂在出发前三周通过降低新陈代谢来为迁徙做准备，从而节省了相当多的能量，这可能使迁徙飞行的能量消耗相形见绌。
林内克说:“它们实际上是在调低内部的恒温器，为未来的旅程节省能量。”然而，当候鸟在温暖的越冬地区时，它们似乎并没有减少每天的总能量消耗。
“这不是我们预期的，”耶鲁大学生物多样性和全球变化中心的研究报告第一作者之一斯科特·扬科说。“我们在研究中所做的能量模型预测，移民肯定会产生能量过剩，因为在温和气候下保持温暖的成本大大降低。”
那么，理论上的能源过剩移民去了哪里呢?Linek说:“在这一点上，我们只能推测，但我们认为候鸟在更温和的越冬地点可能面临其他生理适应或隐藏成本。这些因素可能包括在新环境中保持警惕的需要、免疫功能或未知的压力源，这些因素抵消了他们应该经历的热优势。”
研究小组在德国南部研究黑鸟。像整个欧洲的许多种群一样，德国黑鸟种群是“部分迁移的”，这意味着一些个体向南迁移，在西班牙和法国等较温和的地区过冬，而其他个体则全年留在较冷的繁殖地居住。
研究人员通过手术将微型心率和体温记录仪植入120只野生鸟类体内;记录器每30分钟记录一次数据，从9月一直记录到次年5月设备被拆除。研究小组还用无线电发射器跟踪了这些鸟，无线电发射器会发出信号，表明候鸟在9月份离开德国，并在第二年的3月和4月返回。研究人员分析了来自记录器的数据，总计约100万个数据点，以比较候鸟和留鸟之间的体温和心率差异。
该研究的合著者、MPI-AB博士生塔玛拉·沃尔克默(Tamara Volkmer)说:“利用生理学数据，我们能够以令人难以置信的细节看到鸟类是如何进行和经历迁徙的，从迁徙飞行本身，到它们后来如何恢复，再到它们在冬天做了什么。”“通过记录移民的长期、详细的能量测量，我们可以看到他们令人印象深刻的往返旅行的隐藏成本。”
这项研究的发现表明，在温暖的气候下，迁徙的风险和挑战并没有被节能所抵消，这就更广泛地揭示了迁徙背后的进化驱动因素的新问题。Linek说:“这可能会影响我们对不同鸟类迁徙及其潜在机制的理解。”
作者说，这项研究还对预测物种对未来气候情景的反应有意义。资深作者Jesko Partecke是MPI-AB的小组负责人，他研究黑鸟迁徙已有二十年了，他说:“了解迁徙的生理基础意味着我们可以更好地预测哪些物种可能适应，哪些物种可能改变它们的迁徙模式，以及随着世界继续变暖，哪些物种可能面临更大的风险。”
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