长距离迁徙，候鸟为什么不会迷路？科学家揭开谜团

全球1万多种鸟类中

约1/5是迁徙的候鸟

每年数十亿只候鸟

在繁殖地和越冬地之间迁徙

路线几乎遍布全球

候鸟迁徙路线是如何形成的

长距离飞行为何不会迷路

历时12年

我国科学家主导的一项工作

以北极游隼为研究对象

揭开了这些秘密

前不久，这项研究入选

2021年度中国生命科学十大进展

记者独家采访了主持这一研究的

中国科学院动物研究所研究员詹祥江

听他讲述鸟类迁徙的奥秘

游隼（图片来源：HBW Macaulay Library）

鸟类迁徙领域的大问题

候鸟迁徙是为了适应气候和食物等有规律波动环境，然而直到200年前，人们对鸟类的季节性消失和出现，仍然充满着神秘的想象。

比如，在西方，受到“温血动物有冬眠习性”观念的影响，一些科学家曾认为，有些鸟类冬季不见了是因为它们在湖底冬眠，要等到来年春天才会醒来。

1822年，人们在德国发现了一只身上中箭的白鹳，但是这种箭只在非洲某部落才有，为什么会出现在德国？

原来，欧洲的白鹳在冬天迁往非洲越冬，被箭射中后，带伤飞回了数千公里外的欧洲。这被认为是欧洲最早记录到的鸟类迁徙证据。此后，随着越来越多的鸟类迁徙证据被发现，“鸟类冬眠”说才被抛弃。

箭矢鹳及白鹳迁徙路线（图片来源：Zoologische Sammlung der Universitai Rostock）

由于候鸟往往经过一些固定的海岸、山隘口等地点，早期研究者就在固定的地点观察鸟类迁徙，但这种方式效率低，难以精准获得鸟类个体的迁徙信息。

19世纪末，人们开始利用环志追踪鸟类迁徙。即每年在繁殖地给出生的幼鸟佩戴脚环，后期通过“回收—报告”来记录鸟类的“再次被目击”位置。

利用环志虽然有助于了解鸟类迁徙路线，但只能粗略得到鸟类迁徙的起点和某些节点，无法准确全面地刻画鸟类迁徙路线。

20世纪80年代以来，出现了卫星追踪技术，即给动物佩戴一个卫星追踪器，卫星接收无线电信号后，将数据传回地面接收站，从而确定动物在某一时间所处的地理位置。

借助新手段，人们在了解鸟类迁徙时间、方向等方面取得了丰富的成果，然而鸟类迁徙路线是如何进化的，它们为何能长距离飞行等问题，长期以来依旧困扰科学家。

近些年，虽然科学家试图从遗传基础角度，对这些问题做出解释，但缺乏有普遍说服力的研究。中国科学院动物研究所研究员詹祥江团队所做的工作，正是希望回答这些棘手而重大的问题。

关键基因决定鸟类迁徙路线

每年9至10月份，北极的游隼会迁往南方过冬，第二年4至5月份再返回北极繁殖，单程可达1万多公里。

一只佩戴卫星追踪器的游隼。来源：Andrew Dixon

历时12年，詹祥江团队主导，联合英国、俄罗斯、德国等多国科研机构，科研人员为56只游隼佩戴卫星追踪器。

这些游隼遍布北极圈自西向东的主要繁殖地，从而构建出一套北极游隼迁徙系统。分析卫星追踪数据，詹祥江团队发现，北极游隼在亚欧大陆主要有5条迁徙路线。

有趣的是，虽然这些游隼都在北极繁殖，但是不同种群的迁徙距离却是不一样的：西部两群共用一条迁徙路线，迁徙距离较短，平均3600公里；东部四群迁徙距离较长，平均有6400公里。

游隼是世界上首例被全基因组测序的猛禽鸟类之一。通过进一步分析35只游隼的基因组学信息，研究人员发现，游隼在西部的科拉和科尔古耶夫种群，以及东部的亚马尔和科雷马种群分别具有最近共同祖先。同时，长、短迁徙距离种群的分化，大概在末次冰盛期（2.2万年）前后。

北极游隼迁徙路线（图片来源：Gu et al., 2021）

发现长、短距离种群的分化时间意义重大。基于游隼的种群历史、潜在繁殖地、越冬地重建等结果，研究人员推测：在末次冰盛期到全新世之间的过程中，冰川消退导致的游隼繁殖地向北退缩以及越冬地变迁，可能是游隼迁徙路线形成的主要历史原因。

数千公里漫漫长路中，游隼如何识别归途？为什么有的迁徙距离长，有的距离短？通过对比分析长、短迁徙种群基因组，研究人员首次发现了一个和记忆能力相关的基因——ADCY8。

这一基因在长距离迁徙游隼中受到了正选择，也就是说，迁徙路线更长的游隼携带ADCY8优势等位基因，长时记忆可能是鸟类长距离迁徙的重要基础。詹祥江表示，这也在一定程度上回答了游隼为什么能够“记住来时的路”。

“科学家知道ADCY8和记忆有关，但没想到它与候鸟迁徙有关系。”詹祥江解释，这一发现揭示了鸟类长距离迁徙的遗传基础，是全球首次对这一问题深入、有充足证据的解读。

保护好候鸟迁徙之路

未来全球变暖日益严重的情景下，北极游隼的迁徙路线面临哪些威胁？

通过模拟预测，研究人员发现，全球变暖可能会迫使生活在亚欧大陆的北极游隼面临两方面的威胁：一是繁殖地的向北退缩，二是西部种群越冬地的向北扩张，进而可能会造成未来的迁徙策略改变。

“鸟类是一个对生态环境变化很敏感的物种，候鸟尤其如此。”詹祥江表示。团队的研究说明，保护候鸟不是只关注数量，还需要从生态、行为和遗传等多方面入手。这提示我们，对于迁徙鸟类的保护，不仅要保护好它们的繁殖地和越冬地，同时也要保护好迁徙之路。

由于在鸟类长距离迁徙研究方面的贡献，不久前，这项成果被中国科协生命科学联合体评为2021年度生命科学十大进展。有鸟类研究者表示，未来做迁徙与记忆形成相关工作，可能都需用到詹祥江团队开创的方式，从而打开迁徙研究的新视野。

“游隼怎么回家的，我们知道了，但幼鸟第一次如何出门的，至今仍是迷。”詹祥江表示，鸟类迁徙还有很多复杂的行为值得探究。（喻思南）

来源：人民日报经济社会微信公众号

原标题：《长距离迁徙，候鸟为什么不会迷路？科学家揭开谜团》

阅读原文