鸟类为什么迁徙？科学家们有几个主要的理论 _鸟类

新墨西哥州博斯克阿帕奇野生动物保护区，一群雪雁在蓝天下优雅地飞行。图片来源：Vicki Jauron，《巴比伦与超越摄影》/盖蒂图片社
据《大众科学》（劳伦·勒弗）：在不久的过去，冬天鸟类的缺乏完全让一些历史上最伟大的思想家感到困惑。就在几百年前，哲学家们还提出，鸟类会把自己埋在沼泽中，飞到月球上，或者在寒冷的月份里完全变成其他动物。多亏了专门的科学观察，我们现在知道鸟类既不是星际旅行者，也没有全身炼金术的能力。
每年两次，在全球范围内，数十亿只鸟类进行（飞往地球的）迁徙。从数百英里到数千英里的长度，这些季节性的旅程保持了自然界的节奏——预示着年度循环，并将营养物质和生物多样性运送到四面八方。但是为什么鸟类要做这些工作呢？
答案比你想象的要难解析，理论相互矛盾，数据收集有限且困难。最近的研究强调，仍有一些严重的惊喜有待发现。几十年来，许多鸟类学家一直认为，迁徙最终必须节省鸟类的努力，在一年内提供一些明显的能量益处。然而，在最近一项跟踪欧洲乌鸫几个月来心率和体温的研究中，科学家发现，在冬天呆在原地的鸟类和迁徙到温暖地区的鸟类消耗的总能量大致相等。这些发现于9月18日发表在《自然生态与进化》杂志上，为迁徙之谜增添了色彩。如果没有彻底的节能措施来避免冬天，为什么飞这么远只是为了在几个月后掉头呢？
我们所知道的
密歇根大学的动物生态学家、9月份研究的合著者Scott Yanco说，从某种意义上说，解释迁徙真的很简单。他说：“这是对地球季节性变化的反应。” 。迁徙是因为季节变化，这会改变一个地方的可用资源和日常条件。
但Yanco补充道，再深入一层，鸟类迁徙的原因就变得更加模糊了。“这个核心问题实际上激发了我的很多研究，”他说。

雪雁迁徙。来源：DepositPhoto
“这并不是应对季节性的唯一方法。我们看到动物会使用各种其他策略来适应，”Yanco告诉《大众科学》。例如，有冬眠、代谢迟钝、瘀伤、季节性改变的身体成分、冬季“外套”或饮食变化。并非所有鸟类都会迁徙。一些人会采取替代策略来度过冬天或寻找最佳繁殖地。即使在单一物种和种群中，也有一部分个体鸟类可能是迁徙的，而其他鸟类则是全年的居民，就像Yanco最近研究中的部分迁徙的乌鸫一样。鉴于此，问题真的变成了“为什么选择移民而不是其他选择？”
移民既困难又危险。长途旅行可能意味着难以找到资源，耗尽耐力飞行，应对自然灾害，与人类基础设施相撞，以及被吃掉的风险增加。与静止期相比，一些研究发现，鸟类在迁徙过程中死亡的风险要高出四倍多。在所有这些挑战中，唯一确定的是，移民的好处——就像进化所磨练的所有特征和行为一样——必须大于（或至少等于）缺点。否则，它就不会从一开始就出现，也不会代代相传，Yanco说。
相反，过冬也可能很危险，在某些情况下比迁徙更危险。一项针对欧洲乌鸫的研究发现，与同一种群中的留鸟相比，候鸟在严冬中存活的几率要高得多。作为一种权衡，该研究的作者假设留鸟具有繁殖优势，在迁徙者回来之前拥有最好的领地。
我们怎么想
关于鸟类迁徙是如何以及为什么出现的，有两种流行且相互竞争的理论。在“温带家园”假说中，候鸟最初生活在冬季季节性寒冷的气候中。随着时间的推移，它们慢慢进化到在冬天迁徙到更温暖的地区，以躲避恶劣的天气和随之而来的风险。另一种“热带家园”框架表明，迁徙物种始于热带，然后进化到在繁殖季节离开，以避免竞争并利用未充分开发的资源。
2019年的一项综述研究得出结论，前一种解释比后一种更适合大多数鸟类。根据现有数据，迁徙似乎更多的是为了逃离严冬，而不是探索新的繁殖区域。然而，这引发了下一个问题：如果你能舒适地生活在热带地区，为什么要回到温带（甚至北极）繁殖地？
这个难题的长期理论答案再次归结为竞争。也许当所有的鸟都涌向热带时，人群会变得太多。但另一种可能性是，回家有一个特定的好处。同样的2019年评论表明，鸟类天生就会回到熟悉的繁殖地，在那里它们知道危险，在哪里找到最好的幼虫，以及如何建造一个优质的巢穴。
Yanco指出，鸟类经常表现出令人难以置信的地点和资源保真度——它们不仅会回到同一个地区，还会年复一年地回到同一棵树和巢穴栖息处。“这些事情有很多记忆和习惯。这可能是有利的。”
还有什么悬而未决
如果没有可靠的数据，通常需要在多个季节捕捉、跟踪和重新捕捉鸟类，上述所有假设都是有根据的猜测。Yanco说，不同地区的不同物种可能是由不同的因素驱动迁移的。他说：“了解这些过程需要了解许多不同的分类群。” 。一些研究最终只揭示了我们还有多少东西要学。
Nils Linek是本月发表的欧洲乌鸫研究的主要作者，也是德国马克斯·普朗克动物行为研究所的进化生物学家和生态学家。他连续三年在野外一次呆了11个月，捕捉和监测乌鸫。在那段时间里，他和他的同事们设法给118只鸟植入了药丸大小的设备，以监测它们的心率和体温，以及位置发射器。Linek、Yanco和他们的合著者能够重新捕获和分析其中约80只鸟类的数据。

雄性乌鸫——来源：马克斯·普朗克/动物行为研究所
他们观察到了一些意想不到的结果。首先，在他们的研究中，候鸟在离开前的一个月里表现出前所未有的代谢减速期。他们的体温和心率明显低于在28天内没有继续迁移的同龄人。Linek说：“看到这种（代谢）制剂真是出乎意料。” 。“这是一个非常隐蔽的机制。”
然后，他们发现候鸟和留鸟之间消耗的能量达到了惊人的总体平衡。根据研究中每个地点的温度数据，候鸟在保暖上花费的资源要少得多。迁移本身需要能量，数据中可以看到心率的相应峰值，但这种增加只抵消了体温调节增益的一小部分。理论上，候鸟应该能够通过避开寒冷来消耗更少的能量。但是，到它们被重新捕获时，候鸟并没有比那些只呆在家里的候鸟节省更多的能量，它们的心跳次数大致相等。“整体能源的平等令人震惊，”Yanco说。不知何故，这些鸟消耗了多余的能量，但具体方式和地点尚不清楚。
“我们有想法，”Linek说，但到目前为止，还没有确定的线索。科学家们怀疑，这些鸟类可能会将身体的努力重新分配给生殖组织，或者将其作为以后的能量储存。或者，热带地区的生活毕竟不是一个没有压力的假期——也许鸟类必须在更远的地方寻找合适的食物，或者与其他鸟类争夺食物。或者，当它们在温暖的地方时，鸟类每天的移动量可能比在隆冬时多得多。
还有很多问题要解决，还有很多研究要做。“我们才刚刚开始收拾残局，”Yanco说。然而，研究鸟类和动物运动的技术是有史以来最好的，我们越来越接近答案。有了蓝牙、卫星跟踪和越来越小的设备和植入物，我们收集数据的方式比以往任何时候都多。Linek说，从鸟类登月理论到今天的“我们已经走了这么远” 。也许没有鸟类那么远，但解决迁徙之谜可能是我们的下一个目的地。
这个故事是《大众科学》杂志“问我们任何问题”系列的一部分，在这个系列中，我们回答了你最古怪、最令人动容的问题，从普通到普通。你有什么一直想知道的吗？问我们。