候鳥(niǎo)為何不會(huì)迷路

◆喻思南

候鳥(niǎo)遷徙是大自然里一道亮麗的風(fēng)景，全球鳥(niǎo)類中有約五分之一為候鳥(niǎo)，每年數(shù)十億只候鳥(niǎo)在繁殖地和越冬地之間遷徙。然而，候鳥(niǎo)遷徙的路線如何形成？哪些因素影響了候鳥(niǎo)的遷徙路線呢？

中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物所詹祥江團(tuán)隊(duì)歷時(shí)12年，利用衛(wèi)星追蹤數(shù)據(jù)和基因組信息，建立了一套北極游隼遷徙研究系統(tǒng)，揭開(kāi)了鳥(niǎo)類遷徙的奧秘。該研究入選了2021年度“中國(guó)生命科學(xué)十大進(jìn)展”。

鳥(niǎo)類遷徙的未解之謎

候鳥(niǎo)遷徙是為了適應(yīng)氣候和食物等有規(guī)律波動(dòng)的環(huán)境。200年前，人們對(duì)鳥(niǎo)類的季節(jié)性消失和出現(xiàn)這一現(xiàn)象充滿了神秘的想象。

1822年，人們?cè)诘聡?guó)發(fā)現(xiàn)一只飛往非洲越冬的白鸛被箭射中后，又返回了數(shù)千公里外的歐洲，這被認(rèn)為是歐洲最早的鳥(niǎo)類遷徙記錄。

圖1 一群東方白鸛在曹妃甸濕地飛舞 (圖/新華社 楊世堯 攝)

候鳥(niǎo)往往經(jīng)過(guò)一些固定的海岸、山隘口等地點(diǎn)，早期研究者選擇在固定的地點(diǎn)觀察鳥(niǎo)類遷徙，但這種方式效率低，難以精準(zhǔn)獲取鳥(niǎo)類個(gè)體的遷徙信息。20世紀(jì)80年代以來(lái)，利用衛(wèi)星追蹤技術(shù)，科研人員通過(guò)給動(dòng)物佩戴衛(wèi)星追蹤器，從而確定動(dòng)物在某一時(shí)間所處的地理位置。

人們借助新技術(shù)對(duì)了解鳥(niǎo)類遷徙時(shí)間、方向等方面取得了成果，然而鳥(niǎo)類遷徙路線是如何進(jìn)化的、它們?yōu)楹文荛L(zhǎng)距離飛行等問(wèn)題仍然是個(gè)謎。

關(guān)鍵基因決定鳥(niǎo)類遷徙路線

北極的游隼每年9～10月會(huì)遷往南方過(guò)冬，第二年4～5月再返回北極繁殖。研究人員歷時(shí)12年，為56只游隼佩戴好衛(wèi)星追蹤器，這些游隼遍布北極圈自西向東的主要繁殖地，從而構(gòu)建出一套北極游隼遷徙系統(tǒng)。

圖2 一只游隼在福建閩江入?？谏持奚贤Ｐ▓D/新華社 梅永存 攝）

游隼是世界上首例被全基因組測(cè)序的猛禽鳥(niǎo)類之一，通過(guò)對(duì)35只游隼的基因組學(xué)信息的進(jìn)一步分析，研究人員發(fā)現(xiàn)，游隼在西部的科拉和科爾古耶夫種群，以及東部的亞馬爾和科雷馬種群分別具有最近共同祖先。同時(shí)，長(zhǎng)、短遷徙距離種群的分化大概在末次冰盛期（2.2萬(wàn)年）前后。

基于游隼的種群歷史、潛在繁殖地、越冬地重建等結(jié)果，研究人員推測(cè)：在末次冰盛期到全新世之間的過(guò)程中，冰川消退導(dǎo)致的游隼繁殖地向北退縮以及越冬地變遷，可能是游隼遷徙路線形成的主要?dú)v史原因。

通過(guò)對(duì)比分析長(zhǎng)、短遷徙種群基因組，研究人員首次發(fā)現(xiàn)了一個(gè)與記憶能力相關(guān)的基因——ADCY8。這個(gè)基因使長(zhǎng)距離遷徙游隼受到了正選擇，意味著遷徙路線更長(zhǎng)的游隼攜帶ADCY8優(yōu)勢(shì)等位基因，長(zhǎng)時(shí)記憶可能是鳥(niǎo)類長(zhǎng)距離遷徙的重要基礎(chǔ)。這也在一定程度上解釋了游隼為什么能夠記住來(lái)時(shí)的路。

這一發(fā)現(xiàn)揭示了鳥(niǎo)類長(zhǎng)距離遷徙的遺傳基礎(chǔ)，是全球首次對(duì)這一問(wèn)題深入且證據(jù)充分的解讀。

保護(hù)候鳥(niǎo)的遷徙之路

研究人員通過(guò)模擬預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)，全球變暖可能迫使生活在亞歐大陸的北極游隼面臨兩方面的威脅：一是繁殖地的向北退縮，二是西部種群越冬地的向北擴(kuò)張，進(jìn)而可能造成其未來(lái)遷徙策略的改變。

鳥(niǎo)類是一個(gè)對(duì)生態(tài)環(huán)境變化較敏感的物種，尤其是候鳥(niǎo)。保護(hù)候鳥(niǎo)不能只關(guān)注數(shù)量，還需要從生態(tài)、行為和遺傳等方面入手，保護(hù)遷徙鳥(niǎo)類，不僅要保護(hù)好它們的繁殖地和越冬地，也要保護(hù)好它們的遷徙之路。未來(lái)，鳥(niǎo)類遷徙還有更多復(fù)雜的行為值得人類探究。（據(jù)人民日?qǐng)?bào)經(jīng)濟(jì)社會(huì)微信公眾號(hào)，略有刪減）