長距離遷徙候鳥為什么不會迷路

全球1萬多種鳥類中，約1/5是遷徙的候鳥。每年數(shù)十億只候鳥，在繁殖地和越冬地之間遷徙，路線幾乎遍布全球。候鳥遷徙路線是如何形成的？長距離飛行為何不會迷路？歷時12年，我國科學(xué)家主導(dǎo)的一項工作，以北極游隼為研究對象，揭開了這些秘密。記者獨家采訪了主持這一研究的中國科學(xué)院動物研究所研究員詹祥江，聽他講述鳥類遷徙的奧秘

候鳥遷徙是為了適應(yīng)氣候和食物等有規(guī)律波動環(huán)境，然而直到200年前，人們對鳥類的季節(jié)性消失和出現(xiàn)，仍然充滿著神秘的想象。

比如，在西方，受到“溫血動物有冬眠習(xí)性”觀念的影響，一些科學(xué)家曾認(rèn)為，有些鳥類冬季不見了是因為它們在湖底冬眠，要等到來年春天才會醒來。

1822年，人們在德國發(fā)現(xiàn)了一只身上中箭的白鸛，但是這種箭只在非洲某部落才有，為什么會出現(xiàn)在德國？

原來，歐洲的白鸛在冬天遷往非洲越冬，被箭射中后，帶傷飛回了數(shù)千公里外的歐洲。這被認(rèn)為是歐洲最早記錄到的鳥類遷徙證據(jù)。此后，隨著越來越多的鳥類遷徙證據(jù)被發(fā)現(xiàn)，“鳥類冬眠”說才被拋棄。

由于候鳥往往經(jīng)過一些固定的海岸、山隘口等地點，早期研究者就在固定的地點觀察鳥類遷徙，但這種方式效率低，難以精準(zhǔn)獲得鳥類個體的遷徙信息。

19世紀(jì)末，人們開始利用環(huán)志追蹤鳥類遷徙，即每年在繁殖地給出生的幼鳥佩戴腳環(huán)，后期通過“回收—報告”來記錄鳥類的“再次被目擊”位置。

利用環(huán)志雖然有助于了解鳥類遷徙路線，但只能粗略得到鳥類遷徙的起點和某些節(jié)點，無法準(zhǔn)確全面地刻畫鳥類遷徙路線。

20世紀(jì)80年代以來，出現(xiàn)了衛(wèi)星追蹤技術(shù)，即給動物佩戴一個衛(wèi)星追蹤器，衛(wèi)星接收無線電信號后，將數(shù)據(jù)傳回地面接收站，從而確定動物在某一時間所處的地理位置。

借助新手段，人們在了解鳥類遷徙時間、方向等方面取得了豐富的成果，然而鳥類遷徙路線是如何進(jìn)化的，它們?yōu)楹文荛L距離飛行等問題，長期以來依舊困擾著科學(xué)家。

近些年，雖然科學(xué)家試圖從遺傳基礎(chǔ)角度，對這些問題作出解釋，但缺乏有普遍說服力的研究。中國科學(xué)院動物研究所研究員詹祥江團(tuán)隊所做的工作，正是希望回答這些棘手而重大的問題。

每年9至10月份，北極的游隼會遷往南方過冬，第二年4至5月份再返回北極繁殖，單程可達(dá)1萬多公里。歷時12年，詹祥江團(tuán)隊主導(dǎo)，聯(lián)合英國、俄羅斯、德國等多國科研機構(gòu)，科研人員為56只游隼佩戴衛(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)。分析衛(wèi)星追蹤數(shù)據(jù)，詹祥江團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，北極游隼在亞歐大陸主要有5條遷徙路線。

有趣的是，雖然這些游隼都在北極繁殖，但是不同種群的遷徙距離卻是不一樣的：西部兩群共用一條遷徙路線，遷徙距離較短，平均3600公里；東部4群遷徙距離較長，平均有6400公里。

游隼是世界上首例被全基因組測序的猛禽鳥類之一。通過進(jìn)一步分析35只游隼的基因組學(xué)信息，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，長、短遷徙距離種群的分化，大概在末次冰盛期（2.2萬年）前后。

發(fā)現(xiàn)長、短距離種群的分化時間意義重大。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：在末次冰盛期到全新世之間的過程中，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歷史原因。

數(shù)千公里漫漫長路中，游隼如何識別歸途？為什么有的遷徙距離長，有的距離短？通過對比分析長、短遷徙種群基因組，研究人員首次發(fā)現(xiàn)了一個和記憶能力相關(guān)的基因——ADCY8。

這一基因在長距離遷徙游隼中受到了正選擇，也就是說，遷徙路線更長的游隼攜帶ADCY8優(yōu)勢等位基因，長時記憶可能是鳥類長距離遷徙的重要基礎(chǔ)。詹祥江表示，這也在一定程度上回答了游隼為什么能夠“記住來時的路”。

“科學(xué)家知道ADCY8和記憶有關(guān)，但沒想到它與候鳥遷徙有關(guān)系。”詹祥江解釋，這一發(fā)現(xiàn)揭示了鳥類長距離遷徙的遺傳基礎(chǔ)，是全球首次對這一問題深入、有充足證據(jù)的解讀。未來全球變暖日益嚴(yán)重的情景下，北極游隼的遷徙路線面臨哪些威脅？

通過模擬預(yù)測，研究人員發(fā)現(xiàn)，全球變暖可能會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張，進(jìn)而可能會造成未來的遷徙策略改變。

“鳥類是一個對生態(tài)環(huán)境變化很敏感的物種，候鳥尤其如此。”詹祥江表示。團(tuán)隊的研究說明，保護(hù)候鳥不是只關(guān)注數(shù)量，還需要從生態(tài)、行為和遺傳等多方面入手。這提示我們，對于遷徙鳥類的保護(hù)，不僅要保護(hù)好它們的繁殖地和越冬地，同時也要保護(hù)好遷徙之路。

由于在鳥類長距離遷徙研究方面的貢獻(xiàn)，不久前，這項成果被中國科協(xié)生命科學(xué)聯(lián)合體評為2021年度生命科學(xué)十大進(jìn)展。有鳥類研究者表示，未來做遷徙與記憶形成相關(guān)工作，可能都需用到詹祥江團(tuán)隊開創(chuàng)的方式，從而打開遷徙研究的新視野。

“游隼怎么回家的，我們知道了，但幼鳥第一次如何出門的，至今仍是謎。”詹祥江表示，鳥類遷徙還有很多復(fù)雜的行為值得探究。

◎ 來源|央廣網(wǎng)