鳥類遷徙，是大自然最有趣的現象之一。唐代詩人李商隱就曾寫(xie) 下“初聞征雁已無蟬，百尺樓高水接天”的詩句來描述大雁南飛的故事。大雁春到北方，秋到南方，不懼遠行，故稱征雁。

其實不止大雁，很多鳥類都有遷徙行為(wei) 。據估計，全球現存1萬(wan) 多種鳥類當中大約1/5為(wei) 候鳥，每年有數十億(yi) 隻候鳥在春天到來的時候會(hui) 返回到北極進行繁殖，仿佛是一種回家的承諾。

然而，鳥類具體(ti) 的遷徙路線是什麽(me) 樣的？又有什麽(me) 因素會(hui) 影響到鳥類遷徙路線的變遷？一直是學界廣泛關(guan) 注的重要科學問題

中國科學家“繪”出遊隼遷徙路線圖

遊隼，是一個(ge) 善於(yu) 遷徙的物種。在現代鳥類分類學中，遊隼（Falco peregrinus）屬於(yu) 隼形目（Falconiformes）隼科（Falconidae）隼屬（Falco），是位於(yu) 食物鏈頂端的猛禽。

遊隼（圖片來源：HBW Macaulay Library）

作為(wei) 世界上飛行速度最快的動物之一，遊隼的最高俯衝(chong) 速度接近390 km/h。英國作家J.A.貝克曾在《遊隼》一書(shu) 中動情地寫(xie) 道“目睹一隻遊隼俯衝(chong) 的那份激動，是無法用數據準確描述的”。這一描述準確無比，俯衝(chong) 的遊隼就像一枚疾速飛行的東(dong) 風導彈一樣，精準而迅猛地從(cong) 長空劃過，讓人激動不已。

遊隼飛行俯衝(chong) 路線 （圖片來源：Gowree et al., 2018）

遊隼的適應能力非常強，19個(ge) 亞(ya) 種廣泛分布在除南極洲之外的全球六大洲。不同地區的遊隼，在形態和行為(wei) 等方麵也不盡相同：生活在高緯度地區的遊隼，體(ti) 型稍大，雙翼尖而長，為(wei) 遷徙種群。

近日，中國科學院動物研究所詹祥江實驗室通過整合多年鳥類衛星追蹤數據和種群基因組信息，建立了一套遷徙係統，揭開了北極遊隼遷徙的秘密，相關(guan) 研究成果於(yu) 北京時間3月11日以封麵文章發表於(yu) 《自然》雜誌。

Nature 期刊封麵

那麽(me) 遊隼的遷徙路線到底是什麽(me) 樣的？為(wei) 了回答這個(ge) 問題，我們(men) 先來了解一下關(guan) 於(yu) 鳥類運動追蹤方法的曆史。

早在春秋時期，人類就開始關(guan) 心鳥兒(er) 遷徙怎麽(me) 飛了

在早期年代，研究鳥類遷徙是讓人非常頭疼的一項工作，因為(wei) 鳥類遷徙的範圍通常跨度大（洲際範圍）、時間長（多年往返）。最早被應用於(yu) 鳥類追蹤的技術是鳥類環誌。通常的方式是，每年在繁殖地給出生的幼鳥佩戴腳環，後期通過“回收-報告”來記錄鳥類的“再次被目擊”位置。

這種追蹤技術的原理最早起源於(yu) 一個(ge) 德國小鎮。1822年，一個(ge) 德國克呂茨鎮的村民發現了一隻身上中箭的白鸛，但是這種箭隻在非洲某部落才有，為(wei) 什麽(me) 會(hui) 出現在德國？

原來，歐洲的白鸛在冬天遷往非洲過冬，被箭射中後，仍然飛回了歐洲（難以想象，為(wei) 了長途跋涉回家，這些白鸛竟然在中箭之後，帶著冷兵器飛行了上千公裏）。

後來，這些白鸛被稱為(wei) Pfeilstorch，在德語中意為(wei) “arrow stork”，第一隻具有象征意義(yi) 的Pfeilstorch也被製作成標本，保存在德國羅斯托克大學。

箭矢鸛及白鸛遷徙路線（圖片來源：Zoologische Sammlung der Universitai Rostock）

在我國曆史上，其實早在春秋時期（公元前770-公元前476年），在孔子聖跡圖裏就有一個(ge) 類似的故事：楛矢貫隼。

當時一隻隼中箭後落到陳閔公的庭院裏，所中之箭是一支楛木箭，箭頭用尖石做成，箭長一尺八寸長，上麵刻著不易辨認的文字。於(yu) 是陳閔公派人去問孔子，孔子說：“隼來遠矣，此肅慎之矢也。昔武王克商，分陳以肅慎之矢”，大意是這隻隼來自遠方，所中的箭產(chan) 自肅慎（東(dong) 北地區）。從(cong) 前武王伐紂，分賜給陳侯這種肅慎進貢來的箭。陳閔公便派人去府庫，果真找到了這種箭。這個(ge) 故事與(yu) 1822年德國的Pfeilstorch異曲同工，但是卻把關(guan) 於(yu) 鳥類追蹤的曆史往前推了2300多年。

孔子聖跡圖：楛矢貫隼（圖片來源：百度圖庫）

盡管這些研究手段對於(yu) 了解鳥類遷徙路線有些效果，卻隻能粗略得到鳥類遷徙的起點和某些節點，無法準確全麵地刻畫鳥類遷徙路線。始於(yu) 上世紀80年代的衛星追蹤技術，如今被更多的用於(yu) 鳥類遷徙研究。

為(wei) 了了解遊隼的遷徙之路，研究人員為(wei) 北極遊隼佩戴了衛星追蹤器。在北極地區進行鳥類衛星追蹤，是一項極具挑戰性的野外工作。因為(wei) 北極地區大部分為(wei) 無人區，很多地方隻能通過車、船、徒步相結合的方式進入。並且夏季可利用時間非常短，研究人員每年隻能進入一個(ge) 地區進行野外工作。最終，研究人員曆時六年在北極圈的六個(ge) 地區（科拉半島、科爾古耶夫島、亞(ya) 馬爾半島、泰梅爾半島、勒拿河、科雷馬河）為(wei) 56隻遊隼成功佩戴了衛星追蹤器。

野外工作人員在勒拿河三角洲

（圖片來源：Andrew Dixon）

天空廣闊，遊隼如何挑選遷徙路線？

遊隼每年9-10月份左右會(hui) 遷往南方過冬，到第二年大約4-5月份再返回北極繁殖。

衛星追蹤分析發現，這些北極遊隼在亞(ya) 歐大陸主要使用5條遷徙路線。

這些路線具有非常高的遷徙連通性，同一隻鳥在不同年份，也幾乎會(hui) 沿著同一條路徑返回北極地區，暗示著遊隼可能具有非常強的長期記憶能力。

北極遊隼遷徙路線（圖片來源：Gu et al., 2021）

有趣的是，雖然這些遊隼都分布在北極，但是不同種群的遷徙距離卻是不一樣的：西部兩(liang) 群短距離遷徙（平均3600公裏），東(dong) 部四群長距離遷徙（平均6400公裏）。

動物所研究人員進一步在時間尺度上對生活在北極地區的遊隼進行了研究。通過對35隻遊隼的基因組學分析發現，西部的科拉和科爾古耶夫種群，以及東(dong) 部的亞(ya) 馬爾和科雷馬種群分別具有最近共同祖先，並且長、短距離種群的分化時間大概在末次冰盛期前後。

基於(yu) 遊隼的種群曆史、潛在繁殖地、越冬地重建等結果，研究人員推測在末次冰盛期到全新世的轉換過程中，冰川消退導致的遊隼繁殖地向北退縮以及越冬地變遷可能是遊隼遷徙路線形成的主要曆史原因。

對於(yu) 當前的遷徙路線而言，研究人員發現不同路線之間的環境異質性很強，環境巨變區域與(yu) 遷徙路線邊界高度吻合，並且路線之間的差異與(yu) 選擇性遺傳(chuan) 分化的相關(guan) 程度明顯大於(yu) 中性遺傳(chuan) 分化，這說明環境的差異以及相關(guan) 的本地適應，在維持當前遷徙路線中可能發揮著重要作用。

飛機都要靠導航

鳥兒(er) 怎麽(me) 知曉回家的路線？

無論是哪條線路，距離都長達上千公裏。長路漫漫，飛機都要靠導航，遊隼是怎麽(me) 知曉遷徙路線的？

通過對長短遷徙種群基因組的對比分析，研究人員首次發現了一個(ge) 和記憶能力相關(guan) 的基因ADCY8在長距離遷徙遊隼中受到了正選擇。實驗證明長、短遷徙種群主要基因型存在功能差異，揭示了長時記憶可能是鳥類長距離遷徙的重要基礎。這也在一定程度上回答了遊隼為(wei) 什麽(me) 能夠“記住來時的路”。

就像J.A.貝克在《遊隼》一書(shu) 中描寫(xie) 的那樣，它們(men) 也許看到了我們(men) 所看不到、甚至都想象不出的世界，並憑此找到了回家的路。

“遊隼眼中的大地，仿佛船隻駛入海灣時，水手眼中的海岸。航行的尾流在身後逐漸消散；貫穿天際的地平線從(cong) 兩(liang) 側(ce) 漂流向後。就像一位水手，遊隼活在一個(ge) 奔流不息、了無牽掛的世界，一個(ge) 到處都是尾流和傾(qing) 斜的甲板，沉沒的陸地和吞噬一切的海平麵的世界。我們(men) 這些拋錨、停泊了的俗世之人，永遠想象不出那雙眼睛裏的自由。遊隼看見並記住了那些我們(men) 甚至不曾知曉的圖案；那整齊四方的果園和森林，那永無止境變幻著形狀的田野……它記住了這一連串的圖形，並憑此穿越千山萬(wan) 水，找到了回來的路。”

北極遊隼遷徙路線變遷和長距離遷徙遺傳(chuan) 基礎

（圖片來源：Gu et al., 2021）

候鳥的遷徙是一場生命的馬拉鬆，在未來全球變暖日益嚴(yan) 重的情景下，他們(men) 可能麵臨(lin) 哪些威脅？

研究人員通過模擬預測，未來全球的加劇變暖可能會(hui) 導致亞(ya) 歐大陸西部的北極遊隼種群麵臨(lin) 兩(liang) 方麵的威脅：主要繁殖地的退縮和遷徙策略的改變。

這提示我們(men) ，對於(yu) 遷徙鳥類的保護來說，我們(men) 不僅(jin) 要保護好他們(men) 的繁殖地和越冬地，同時也要保護好他們(men) 的遷徙之路。

作者： 穀中如、詹祥江

單位：中國科學院動物研究所

本文由科普中國融合創作出品，穀中如、詹祥江製作，中國科學院計算機網絡信息中心監製，“科普中國”是中國科協攜同社會(hui) 各方利用信息化手段開展科學傳(chuan) 播的科學權威品牌。

文章首發於(yu) 科學大院，僅(jin) 代表作者觀點，不代表深圳科普網立場


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