科学家发现迁徙鸣禽导航系统

背景

每年秋季，数十亿只候鸟离开繁殖地，飞行数千公里前往温暖的越冬地。对于某些物种（如雁类），幼鸟会跟随父母学习迁徙路线；其他一些物种则通过与同伴一起迁徙来学习。但对于在夜间单独迁徙的鸣禽（songbirds）来说，它们如何知道应该飞往何处、如何与同一种群的其他个体在相同的越冬地汇合，长期以来一直是科学之谜。这一谜题如今被一项发表在《Science》期刊上的突破性研究所揭开。

核心内容

由荷兰格罗宁根大学（University of Groningen）主导、英国埃克塞特大学（University of Exeter）等欧洲科研团队参与的研究，通过给斑姬鹟（pied flycatcher）佩戴极轻的微型数据记录器（类似“背包”），追踪了数千公里的迁徙路线。记录器测量光照强度和时刻，从而推算鸟类的飞行路径和耗时。研究覆盖了从西班牙到西伯利亚的八个区域，其中英国的工作聚焦于达特穆尔（Dartmoor）。

结果显示，所有种群的斑姬鹟在秋季首先飞往西班牙和葡萄牙，在那里进行较长时间的停歇，然后连续飞行约40小时横跨大西洋，抵达非洲最西端。之后它们的迁徙路线向东弯曲，不同种群的鸟类继续飞行不同距离：西班牙的繁殖鸟在越冬区最西端定居，而西伯利亚的繁殖鸟则需向东再飞3000公里，到达尼日利亚越冬。西班牙的鸟秋季只飞约3000公里，而西伯利亚的鸟因绕道西班牙和葡萄牙，总飞行距离接近13000公里。研究指出，一条更直接、偏西较少的路线（例如经意大利横跨地中海、再飞越撒哈拉）可节省约4500公里，且被亲缘物种白领姬鹟（collared flycatcher）所采用。科学家认为，斑姬鹟选择这条绕道路线是冰河时代进化遗留的痕迹——当时它们被限制在西非和西欧地区。

为了确定斑姬鹟如何“知道”应在非洲何处越冬，研究人员进行了实验性转移：将荷兰的斑姬鹟蛋放到瑞典的巢中，由瑞典亲鸟孵化养育；同时将成年荷兰雌鸟转移到瑞典，让它们与瑞典雄鸟交配，产生半荷兰半瑞典的混血幼鸟。这些操作耗费了大量精力——研究团队连续工作36小时，在荷兰捕鸟、收集蛋，连夜开车运到瑞典，第二天在瑞典研究地设置好。正常情况下，荷兰斑姬鹟的越冬地比瑞典斑姬鹟更靠东约500公里（在西非）。而在瑞典长大的荷兰斑姬鹟，其越冬地大致位于荷兰正常位置和瑞典正常位置的中间；混血个体的越冬地则更偏向瑞典正常位置。

综合这些结果，研究人员得出结论：斑姬鹟的越冬地位置是部分遗传、部分由成长环境决定的。更关键的是，所有种群通过一条共享的迁徙路线到达越冬地——这意味着固定下来的并非从繁殖地出发的迁徙方向，而可能是迁徙旅程的长度。此外，这种迁徙行为并非从父母那里学习而来。

关键要点

• 斑姬鹟所有种群均先飞向伊比利亚半岛，再横跨大西洋，然后沿非洲西海岸向东分散至不同越冬地。
• 西伯利亚种群绕行西班牙和葡萄牙的路线比直接穿越大洋—撒哈拉路线长约4500公里，属于冰河时代的进化残留。
• 遗传和环境共同决定越冬地位置：转移蛋到瑞典的荷兰鸟越冬地位于中间，混血鸟更接近瑞典位置。
• 迁徙旅程的长度（而非方向）是固定的；迁徙行为不经父母传授。
• 研究使用了仅重约12克的微型记录器，追踪了从西班牙到西伯利亚8个区域的鸟类。

意义与影响

这项研究首次揭示了夜行鸣禽如何实现长距离单独迁徙并准确到达相同越冬群落的机制——部分遗传、部分后天环境。这一发现对理解候鸟如何应对气候变化至关重要。气候变化正强烈改变迁徙的时间，而鸟类能否提前迁徙与它们在非洲的越冬地密切相关。如果越冬地位置是遗传和环境共同决定的，那么气候变化可能导致某些种群无法及时调整，从而影响其生存与繁殖。研究还表明，迁徙路线的“惯用绕道”是历史遗留，这为预测未来迁徙路径的演变提供了基础。总之，这项研究深化了对动物迁徙行为内在机制的认识，并为保护候鸟提供了科学依据。