东英吉利大学(UEA)牵头的一项研究提出,“能效”可能是解释山地鸟类如何在季节变化与环境压力下调整分布的重要机制。研究人员指出,物种多样性随海拔升高而变化早已为科学界所知,但其驱动因素仍存在争论:一种观点强调物种在漫长进化过程中形成并固化的气候生态位;另一种“能效”假说则认为,关键在于物种如何管理能量预算,并在时间与空间上变化的资源条件下展开竞争。
追踪全球山地鸟类的季节性海拔分布
为检验“能效”假说,研究团队分析了全球34个山地区域中近11,000个鸟类种群在不同季节的海拔分布变化,即同一种群在一年不同时间会上升或下降到山体的不同高度。
相关成果发表于《科学进展》(Science Advances)。研究显示,许多鸟类的季节性移动并不严格遵循其被认为“适应”的温度范围。相较之下,鸟类的迁移行为与计算机模型所预测的“节能”策略更为一致:在当前环境条件下,鸟类倾向于以更高能效获取能量并降低消耗。
研究者:海拔迁徙或与长距离迁徙具有相似生态功能
东英吉利大学环境科学学院首席作者马里乌斯·索姆维尔(Marius Somveille)博士表示,许多山地鸟类会进行海拔迁徙,即随季节在山坡上下移动。这一现象普遍存在但研究相对不足,长期以来也存在争论:环境条件与生物多样性随海拔变化的规律,是否与随纬度增加的变化方式相同。

索姆维尔称,研究结果表明,“能效”似乎驱动了鸟类在纬度与山坡上的季节性分布。他进一步指出,鸟类的海拔分布梯度可能是纬度梯度的“浓缩版本”,海拔迁徙与长距离迁徙(例如冬季飞往热带)可能具有相似的生态功能,即通过节省能量在变化环境中维持生存。
他同时提到,人类活动正在改变山地环境中能量与资源的分布格局:低海拔地区更易因人类活动而发生栖息地丧失,而高海拔地区因可达性较低相对更受保护。这些变化可能显著影响鸟类栖息地与分布。
公开数据量化分析:海拔迁徙为“全球显著现象”
研究团队使用公开的参与式科学数据,覆盖10,998个种群、2,684个物种,并据此给出对山地鸟类季节性分布模式的广泛量化分析。研究将海拔梯度视为全球山地区域的自然重复实验,并利用季节性作为自然实验条件,将实际观测到的季节分布与基于能效的模型预测进行对比。
结果显示,超过30%的常年生活在山坡上的鸟类种群属于海拔迁徙者——研究将“海拔迁徙者”定义为季节平均海拔差异超过200米的种群。研究同时发现,只有少数种群沿海拔梯度发生剧烈迁移,例如平均超过1,000米,这一分布特征与纬度迁徙中仅少数鸟类进行长距离迁徙的模式相似。

研究还指出,海拔迁徙在赤道热带地区同样广泛存在:在1,852个种群中有339个属于海拔迁徙者,尽管这些地区季节性温度变化很小。与此同时,海拔迁徙者在山地区域的比例会随纬度升高而增加。例如,印度南加尔各答热带地区约20%的鸟类为海拔迁徙者,而温带的瑞士阿尔卑斯山约为57%。
纬度分布与季节性适应
研究提到,位于亚热带中纬度的台湾东部约有43%的鸟类为海拔迁徙者,例如台湾画眉鸟。研究团队认为,这一随纬度变化的分布格局总体支持海拔迁徙与季节性适应相关。
索姆维尔表示,研究结果显示,山地鸟类的季节性分布由物种间复杂相互作用共同塑造:既要最小化能量消耗,又要最大化能量获取,同时还需考虑竞争者的行为。他指出,海拔迁徙可被视为一种行为机制,使鸟类在季节性与竞争压力下优化能量预算,并可解释部分种群在寒冷季节向上迁移的现象。
据介绍,索姆维尔在伦敦大学学院开始该研究,并与美国乔治亚理工学院、耶鲁大学以及台湾中央研究院的科学家合作完成。
