全球鸟类数据库揭秘体型如何预测生活方式

照片来源:PaulS。狼

对于鸟类来说，除了它们的头部，它们的嘴的大小和尾巴的长度似乎会影响它们在鸟类王国中的位置。

由伦敦帝国学院和伦敦大学学院领导的全球研究小组参观了世界各地的博物馆，发现了近10，000个鸟类标本，覆盖了所有已知鸟类的99%以上。数据显示，翅膀、喙和尾巴的大小可以预测鸟类在生态系统中的作用。

研究人员表示，鉴于许多鸟类具有重要的生态功能，如给植物授粉、传播种子或控制害虫，该数据库可能有助于科学家理解和预测物种的消失将如何影响生态系统的健康。相关论文最近发表在《自然-生态与进化》杂志上。

百年使命

先前的研究已经揭示了动物体形和它们的生活方式(包括饮食)之间的关系，但这是首次在如此大规模和准确的数据库中证实细节。

"不同种类和大小的食肉动物维持着生态系统的平衡."没有参与这项研究的德国弗里德里希·席勒大学教授乌尔里希·布罗斯告诉《中国科学》，在三维生物群落(空气和水)中，大型捕食者具有稳定作用，而在二维空间(陆地)中，这种作用由较小的捕食者发挥。但是总的来说，较大的猎人和较小的猎物是生态系统的理想选择。

鸟类数据库已经收集标本100多年了，包括加拿大、以色列、英国、美国、南非和其他国家。

帝国理工学院生命科学系最新研究通讯的作者约瑟夫·托拜厄斯说:“收集所有鸟类的调查数据是一项艰巨的任务。在过去的150年里，数百名探险家和生物学家收集并管理了70，000个博物馆标本，这是这项工作的基础。”

生活在地球村里

动物、植物甚至微生物一起生活在地球村里。也许这两个看似不相关的物种也有着不可分割的联系。

“预测一个物种对生态系统的贡献通常是通过估计它们与其他物种之间的进化关系来实现的，这是基于这样一个事实，即近亲物种在功能上往往比远亲物种更相似。”托比亚斯告诉《中国科学》。

新的数据库显示，总的来说，身体测量可以提供更好的预测，因为一些亲缘关系非常远的物种进化出了相似的身体来适应相似的生活方式或饮食偏好。

例如，海雀家族，包括海雀和斑鸠，在大小上与企鹅非常相似。它们的喙、身体和翅膀都适合在水下游泳和钓鱼。尽管这些动物在相反的半球进化。这就是所谓的趋同进化。

新的鸟类数据集提供了迄今为止最清晰的趋同进化图景，展示了它对全球所有动物种群的广泛影响。

研究人员观察了九种鸟类的身体测量结果，包括喙、尾、翼和腿的大小以及体重，并将这些数据与它们的饮食和觅食行为进行了比较——例如，鸟类主要是在空中、地面还是水下捕食无脊椎动物。

进化是“可预测的”

托比亚斯说，研究结果表明，身体指数和捕食行为之间的相关性很明显。长翅膀的鸟大部分时间都在飞行，而“长腿”的鸟更喜欢在陆地上行走。此外，研究小组发现，所有身体测量的结合可以高度预测所有物种生活方式和生态系统功能的细微差异。

这项研究的主要作者、伦敦大学学院遗传、进化和环境系的亚历克斯·皮格特博士说:“我们的结果表明进化是一个‘可预测的’过程。如果我们想“重放生命的磁带”，那么进化很可能会再次创造出与我们今天看到的生物非常相似的生物。”

此外，托拜厄斯说，激发每种动物在生物圈功能中的作用对于理解当前物种灭绝和气候危机的影响非常重要。

先前的研究表明，自20世纪70年代以来，北美大陆已经损失了30亿只鸟，占总数的近30%。人类活动引起的气候变化对世界生物多样性有重要影响，其对多次繁殖的鸟类繁殖时间影响的复杂性可能被低估。

布罗斯说，如果我们把自然保护理解为保护自然免受外界干扰的一种方式，那么动物体型研究将有助于缩小食物网理论和实际自然保护之间的差距，为最复杂的自然生态系统的社区级管理铺平道路。

“我们发现的体型和功能关系为使用类似的数据来研究生物多样性在生态系统中的作用打开了一扇窗。例如，进一步的研究可以使用我们的数据库来预测气候和土地使用变化对生态系统功能的影响，并为野生动物保护设定适当的目标。”托比亚斯说。

或许是时候采取行动了。人们今天做出的保护决定将在未来数百万年产生影响。一些研究表明，要恢复自从人类首次在新西兰定居以来已经消失的鸟类物种的数量，大约需要5000万年。

德国柏林自然博物馆的路易斯·瓦伦特说:“有些人认为，如果你不去管自然，它很快就会恢复。但事实是，至少在新西兰，大自然需要数百万年才能从人类活动中恢复，而且可能永远也不会真正恢复。”

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41559-019-1070-4