对达尔文雀的研究表明，干旱可能会改变鸟类的叫声，创造新物种
对达尔文雀的研究表明，干旱可能会改变鸟类的叫声，创造新物种
科学家模拟了干旱是如何发生的环境可以改变达尔文中型地雀的歌声，通过数字修改录音来模仿它们在连续干旱中喙变大的情况。
当研究人员播放这些修改后的对领地雄性雀来说，鸟儿会做出反应日报stro对正常的歌曲有兴趣，但很大程度上被忽视了NGS模拟了鸟类在六次干旱事件后的声音，表明它们没有消失恩格尔认为它们来自于它们自己的物种。
这项研究建立在三个科学基础之上：自然选择它改变了喙的大小依靠现有的食物；喙的大小影响歌唱的表现；所以NGS对择偶至关重要。
这项研究有助于解释大自然是如何逐渐创造新物种的：当干旱迫使一些鸟类长出更大的喙来吃坚硬的种子时，它们就会生长NGS变化如此之大，以至于其他鸟类最终不再将它们视为潜在的竞争对手或配偶。
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在阳光炙烤的Galápagos群岛上，一只雄雀栖息在树枝上，听着另一只鸟的歌声。但有些地方不太对。这首歌慢而简单，就像一首熟悉的曲子以错误的速度播放。这只鸟昂起头，竖起羽毛，但却一动不动。它只是被一项科学实验愚弄了，这项实验有助于揭示生态变化如何推动新物种的进化。
发表在《科学》杂志上的一项新研究揭示了达尔文著名的雀类是如何进化成不同物种的。这项研究使用了一个创新的实验来理解一个基本问题：新物种是如何形成的？虽然答案从来都不简单，但这项研究揭示了一种可能发生的方式：通过喙的微小变化导致歌声的变化，最终导致鸟类不再将彼此视为同一物种。
这项研究始于1999年在Galápagos群岛的田野调查，主要作者杰夫·波多斯是马萨诸塞大学阿默斯特分校的行为生态学家，他研究了这些著名的鸟类，特别是达尔文的中等地雀（Geospiza fortis），研究了许多个季节。
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达尔文中等地雀之歌(Geospiza富通银行）.
达尔文的雀类帮助启发了达尔文的自然选择进化论，因为它们在不同Galápagos岛屿上的喙形不同 说明了物种如何随着时间的推移适应不同的食物来源。雌性达尔文中型地雀（Geospiza fortis）的照片由安德鲁·亨德利提供。
尽管具有重要的历史意义，但达尔文的雀类相当笨拙。Podos告诉Mongabay：“他们实际上是糟糕的飞行员，非常可怜的飞行员。”
不过，他说，处理这些进化史上活生生的片段从未失去它的魔力。“我第一次抓到达尔文雀的时候，我说‘你知道你是谁。你很有名，’”波多斯回忆道。“你可能认为自己是一只小鸟，但你是一只达尔文雀。”这种兴奋从未消失过。”
这项研究建立在三个基本观点之上：干旱迫使鸟类长出更大的喙来啄破坚硬的种子；喙较大的鸟不能唱得那么快，也不能唱得那么多样；鸟类用歌声来选择配偶。
这些原理在1977- 1978年在Galápagos达芙妮岛进行的一项具有里程碑意义的干旱研究中得到了证明，当时研究人员观察到，喙较大的雀类更有可能在严重干旱的条件下生存，因为它们可以敲碎剩余的坚韧种子。
“从一年到下一年，大多数鸟类都在干旱期间死亡。幸存下来的鸟喙更大，当它们繁殖时，它们的宝宝也会有更大的喙，”波多斯说。
鸟喙大小的变化非常精确。每次干旱事件都会使喙部深度增加约0.49毫米。这些喙大小的微小变化对鸟类的交流方式产生了意想不到的影响。
更大的喙使得鸟类更难发出快速、复杂的歌曲，就像很难“在大号上演奏‘大黄蜂的飞行’一样，”波多斯说。
“如果你有一个非常大的喙，很难快速打开和关闭它，也很难把它打开得更大。这意味着你的歌听起来会不一样，”凯蒂·施罗德（Katie Schroeder）告诉Mongabay，她是马萨诸塞大学阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）的博士生，也是这项研究的合著者。
一只雄性达尔文中型地雀(Geospiza富通银行)。图片由Andrew Hendry提供。
为了了解这些变化是如何影响物种形成的，研究小组用声音分析软件模拟了“雀类未来的幽灵”歌曲。他们录制了真正的雀鸣，并通过两种方式对其进行了修改：在音符之间插入微小的空间以减慢歌曲的节奏，并使用频率过滤器缩小音高的范围，从而产生由更大的喙产生的各种变化。
他们创造了一些版本，模拟在一次、三次或六次干旱事件后歌曲的声音。选择六次干旱的情景是因为它会产生与现有物种之间实际差异相似的喙部变化。
测试这些修改后的歌曲需要仔细的实验设计。在Galápagos的圣克鲁斯岛，研究人员仔细捕获了雀类，测量了它们的喙，然后用彩色的腿带标记它们，以便将来识别，然后再释放它们。这些不迁徙的雀类大多呆在自己的领地里，这使它们成为回放实验的理想对象。
为了测试它们修改后的歌声，研究人员在12只雄性雀的领地上安装了扬声器。每只鸟都听到了四种不同版本的歌声：一种是正常的雀鸣，三种是模拟在一次、三次和六次干旱后的歌声的修改版本。团队每天玩一个版本，中间休息几天，以确保每只鸟的反应都是新鲜的。
事实证明，雄性雀在繁殖季节具有强烈的领土意识。当它们听到另一只雄性的歌声时，它们通常会在几秒钟内采取行动，寻找被感知到的入侵者。“这真的很有趣，”波多斯说。一些实验甚至使用鸟类标本作为诱饵。当被揭露时，“他们会来寻找入侵者……领地占有者会来把你的坐骑打得屁滚滚打，”波多斯说。
2005年，研究人员前往加拉帕戈斯群岛给雀类贴上标签。图片由Bieke Vanhooydonck提供。
当听到来自自己物种的正常歌声时，雄性会在大约10秒内飞离栖木去调查。差异是惊人的和可测量的：鸟类对六种干旱歌曲的反应时间是正常歌曲的近四倍，它们的飞行率下降了31%。这表明它们不再认为这些修改过的歌声来自它们自己的物种。
波多斯说，在六首干旱歌曲中，“它们注意到了，但它们不会离开栖木大约一分钟。”他们对此要冷静得多。”
他们还与播放修改最多歌曲的扬声器保持更大的距离。虽然在两项试验中出现了一些并发症，但排除这些并发症实际上会加强这些发现。
“这项研究做得很好，”新墨西哥州立大学的生物学教授蒂姆·赖特（Tim Wright）告诉Mongabay，他研究鸟类鸣叫，但没有参与这项研究。“（它）巧妙地预测了连续干旱会通过种子库的变化对喙的大小产生的影响，然后模拟了雄性鸟可以用更大的喙唱歌的类型。”
一只雌性达尔文中型地雀（Geospiza fortis）由安德鲁·亨德利提供。
波多鸟还希望测试雌性雀类，因为最终是雌性雀类选择配偶。然而，事实证明这很有挑战性，因为雌性更谨慎。“它们四处游荡，通常不会接近雄性，”波多斯说。“只有当它们真的准备好了，它们才会接近雄性。”
虽然许多科学家警告说，气候变化将导致物种灭绝，这是一个非常现实的威胁，但这项研究表明，气候压力也可能创造新的物种。当环境变化迫使动物适应时，这些适应会导致行为和交流的差异，最终将一个物种分成两个。然而，目前气候变化的速度可能太快，许多物种无法通过自然选择来适应，而自然选择通常会发生在许多代人身上。
虽然这项研究使用了代表六次干旱事件的模拟歌曲，但Podos和Wright都警告不要过度简化，或得出“六次干旱产生一个新物种”的结论。真正的气候模式是复杂的，干旱通常与雨季交替出现。然而，波多斯说，随着气候危机的持续，这些模式可能会改变。
横幅图像雄性达尔文中型地雀（Geospiza fortis）正在裂籽，由安德鲁·亨德利提供。
Liz Kimbrough是Mongabay的特约撰稿人，拥有杜兰大学生态学和进化生物学博士学位，在那里她研究了树木的微生物组。点击这里查看更多她的报道。
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引用:
Podos， J., & Schroeder， K. M.（2024）。达尔文雀的生态物种形成：雀类未来的幽灵。科学，386(6718),211-217。doi: 10.1126 / science.adj4478
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