当密歇根大学领导的一个研究小组去年报告说，北美候鸟在过去的 40 年里变得越来越小，它们的翅膀也变长了一点，科学家们想知道他们是否看到了早期春季迁徙的指纹。
多项研究表明，随着世界变暖，鸟类在春季更早地迁徙。也许更快迁移和更早到达繁殖地的进化压力导致了 UM 领导的团队观察到的物理变化。
“我们知道鸟类的形态对飞行的效率和速度有重大影响，所以我们很好奇促进春季迁徙的环境压力是否会导致自然选择更长的翅膀，”密歇根大学进化生物学家 Marketa Zimova 说。
在一项定于 6 月 21 日发表在《动物生态学杂志》上的新研究中，Zimova 和她的同事测试了观察到的形态变化与早春迁徙之间的联系，这是生物学家称之为物候变化的时间变化的一个例子。
出乎意料的是，他们发现形态和物候变化并行发生，但似乎不相关或“脱钩”。
“我们发现鸟类的大小和形状的变化与其迁徙时间的变化无关，这令人惊讶，”该研究的主要作者、密歇根大学全球变化生物学研究所的博士后研究员 Zimova 说。
这项新研究和 2020 年描述体型和翅膀长度变化的论文都是基于对菲尔德博物馆 52 个物种的约 70,000 只鸟类标本的分析。这些鸟是在 1978 年至 2016 年春季和秋季迁徙期间与芝加哥建筑物相撞后收集的。
除了关于形态和物候变化脱钩的发现外，这项新研究被认为是第一个使用来自建筑物碰撞的博物馆标本来检查鸟类迁徙时间的长期趋势的研究。之前的几份报告依赖于鸟类带状研究的数据，或者最近的天气雷达记录分析。
由 UM 领导的团队证实了先前关于早期春季迁徙的发现，并提供了有关北美秋季鸟类迁徙的新见解，而这些见解鲜有研究。具体来说，他们发现最早的春季迁徙者现在比 40 年前提前了近 5 天到达，而最早的秋季迁徙者比过去提前了大约 10 天向南迁徙。
值得注意的是，最后一批秋季落伍者现在比过去晚了大约一周离开，因此总体而言，秋季迁徙季节的持续时间已大大延长。
该研究的资深作者、密歇根大学进化生物学家和鸟类学家 Ben Winger 说：“拥有一个数据集可以同时提供对全球变化的多个方面——例如物候学和形态学——的见解，这是不寻常的。”
“碰撞数据如此清晰地显示了春季迁徙推进的证据，给我留下了深刻的印象。芝加哥的碰撞监测员 40 年来一直在收集有关鸟类建筑碰撞的这些数据，与此同时，鸟类一直在改变它们迁徙模式的时间在检查整个数据集之前是难以察觉的方式，”生态学和进化生物学系助理教授兼动物学博物馆助理馆长温格说。
去年在《生态快报》杂志上，密歇根大学领导的团队报告说，在他们研究的 52 种鸟类中，几乎所有的 52 种鸟类在四个十年的时间里都经历了体型下降和翅膀长度同时增加的情况。
当时，他们将测量到的体型减少与鸟类繁殖地的温度升高联系起来。由于较小的身体在散热方面更有效，也许较小的鸟类获得了竞争优势并受到自然选择的青睐。或者，身体尺寸的减少可能是一种称为发育可塑性的过程的结果，即个体根据不断变化的环境条件改变其发育的能力。
研究人员还表示，观察到的机翼长度增加有助于弥补较小的体型，使鸟类能够通过提高飞行效率来维持迁徙。
但之前的研究没有测试身体大小和翅膀长度的变化是否是由与气候相关的迁徙时间变化驱动的。在新研究中，他们测试了该链接。
对于 52 个物种中的每一个，研究人员估计了形态的时间趋势和迁移时间的变化。然后，考虑到迁徙距离和繁殖纬度的潜在影响，他们测试了物种特异性物候和形态变化率之间的关联。
他们没有发现任何证据表明跨年的物候变化率，或迁徙距离和繁殖纬度，可以预测形态特征的同时变化率。
“从科学上讲，这确实是最有趣和最新颖的发现，”新的《动物生态学杂志》研究的资深作者、密歇根大学进化生物学家和鸟类学家布赖恩·威克斯 (Brian Weeks) 说。
物候学的进步，例如开花植物在春季较早开花，以及形态变化(包括体型减小)是对全球变暖温度最常描述的生物反应之一。
许多关于植物和动物对气候变暖的适应性反应的研究都着眼于物候或形态变化，但很少有人能够同时研究两者。菲尔德博物馆数据集的深度使 UM 领导的团队能够同时检查对气候变暖的多种反应，并测试它们之间的联系。
“人们通常认为，由气候驱动的形态变化和迁徙时间的变化必须相互作用，以促进或限制对气候变化的适应性反应，”环境与可持续发展学院助理教授 Weeks 说。“但据我所知，直到现在，由于缺乏数据，这从未在大规模的经验上进行过测试。”
那么，如果增加的机翼长度不是每年春天候鸟提前抵达芝加哥的原因，那么什么是?以前的研究表明，在北行跋涉期间中途停留时间较短、频率较低可能是一个因素。
“而且可能还有其他一些调整可以让鸟类更快地迁徙，这是我们没有考虑过的——也许是一些生理适应，可以在不导致鸟类过热和失去太多水分的情况下更快地飞行，”Zimova 说。
