最小的物种移动最快：鸟类的体型预测了变暖世界中的变化速度

随着世界变暖，美洲各地的鸟类变得越来越小，翅膀越来越长，而体型最小的物种变化最快。

这是密歇根大学领导的一项新研究的主要发现，该研究计划于8月<>日在《美国国家科学院院刊》上在线发表。

该研究结合了之前发表的两篇论文的数据，这些论文测量了北美和南美四十年来总共超过86，000个鸟类标本的体型和翼长变化。一项研究调查了芝加哥与建筑物相撞后死亡的候鸟;另一个研究了在亚马逊网中的非迁徙鸟类。

尽管这两个数据集在物种组成和地理上都不重叠，并且数据是使用不同的方法独立收集的，但两项研究中的鸟类都显示出类似的广泛体型下降，同时翅膀长度增加。

现在，对综合数据的新分析揭示了一个更惊人的模式：在这两项研究中，较小的鸟类在体型上按比例下降，在翅膀长度上成比例地增加更快。

“在两个数据集中，体型和变化率之间的关系非常一致。然而，观察到的体型与形态变化率之间联系的生物学机制需要进一步研究，“密歇根大学鸟类学家Benjamin Winger说，他是该研究的两位资深作者之一，生态学和进化生物学助理教授，动物学博物馆的助理馆长。

芝加哥和亚马逊的研究都将物种体型的减少归因于过去40年气温的升高，这表明体型可能是物种应对气候变化的重要决定因素。

即便如此，研究人员表示，究竟为什么体型较小的物种变化更快仍然是一个悬而未决的问题。

可能是体型较小的鸟类更快地适应了进化压力。但现有数据不允许UM领导的团队测试观察到的大小变化是否代表响应自然选择的快速进化变化。

“如果自然选择在我们观察到的模式中发挥作用，我们的研究结果表明，较小的鸟类物种可能进化得更快，因为它们经历了更强的选择，对选择的反应更灵敏，或者两者兼而有之，”共同资深作者Brian Weeks说，他是UM环境与可持续发展学院的进化生态学家。

“无论哪种方式，体型似乎是鸟类应对当代气候变化的主要媒介。

那么，如果体型较大的鸟类对全球变化的反应更慢，那么随着气温继续攀升，未来几十年的预后是什么?

“我们的研究结果表明，大体型可能会通过限制适应快速，持续的人为变化的潜力来进一步加剧灭绝风险，”研究主要作者Marketa Zimova说，他是前UM全球变化生物学研究所博士后研究员，现在在阿巴拉契亚州立大学。

“相比之下，体型对进化速率的影响可能会增加小型分类群的持久性，如果它们的快速变化的形态反映了对变化条件的更快适应性反应。

这项新研究分析了129种鸟类的数据：北美繁殖的52种迁徙物种和77种南美常驻物种。86，131个标本是在同一时期使用不同的技术收集的。

芝加哥物种中最小的鸟类是金冠小金鹦鹉(Regulus satrapa)，平均大小为5.47克，最大的是普通鹦鹉(Quiscalus quiscula)，重107.90克。在亚马逊物种中，叉尾木蛾(Thalurania furcata)最小，为4.08克，最大的是亚马逊蛾(Momotus momota)，为131.00克。

北美数据集来自芝加哥菲尔德博物馆的工作人员和志愿者在与城市建筑碰撞后检索到的鸟类。对于70，716个人中的每一个，菲尔德博物馆鸟类学家大卫威拉德测量了喙长，翅膀长度，体重和称为跗骨的小腿骨的长度。

“从芝加哥的窗户碰撞中收集的鸟类正在为与气候变化相关的形态变化提供见解。看到这些鸟类的数据被分析以更好地了解推动这些变化的因素是非常令人欣慰的，“收藏名誉经理和新的PNAS研究的合著者Willard说。

亚马逊数据集包含雨林中用雾网捕获的 15，415 只非候鸟的测量结果，经过测量，然后释放。在整个研究期间，始终记录了两个测量值：质量和机翼长度。

大型且互补的数据集提供了一个独特的机会来测试两个基本的生物特征 - 体型和世代长度 - 是否塑造了鸟类对快速环境变化的反应。

在生物学家中，人们普遍认为，一个物种的世代长度，定义为产生后代的个体的平均年龄，是其适应快速环境变化能力的重要预测指标。

预计在相对较短的时间尺度上繁殖的寿命较短的生物，如小鼠，比具有较长寿命的生物(如大象)进化得更快，因为小鼠有更频繁的机会利用繁殖过程中产生的随机基因突变。

新的PNAS研究的作者使用统计模型来测试世代长度和物种体型在介导鸟类形态变化速率方面的重要性。

在控制了体型后，他们发现北美鸟类的世代长度与变化率之间没有关系。南美鸟类的世代长度数据不可用，因此它们不包括在分析的这一部分。

与此同时，新的分析表明，一个物种的平均体型与芝加哥和亚马逊鸟类测量的变化率显着相关。

“体型可能是适应能力的宝贵预测指标，以及当代进化可能在多大程度上降低物种灭绝的风险，”作者写道。

除了Winger，Weeks，Zimova和Willard之外，PNAS论文的作者还有宾夕法尼亚州立大学的Sean Giery，整体生态研究中心的Vitek Jirinec和美国地质调查局的Ryan Burner。

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