2022-10-03 07:38:34

鸟类沿着古老的路线迁徙——这是科学家们用来研究它们神奇旅程的最新高科技工具

32 birds in flight silhouetted against a sunset

尽管北美大部分地区的天气仍然像海滩一样,但数十亿只鸟类已经开始展翅迎接大自然最壮观的景象之一:秋季迁徙。鸟类从美国北部和加拿大向南飞到美国南部、加勒比海和拉丁美洲的越冬地,有时飞行数千英里。其他鸟类则离开温带欧亚大陆前往非洲、亚洲热带或澳大利亚。

20世纪的鸟类学家利用观察记录和通过鸟类条带收集的数据,大致绘制了大多数候鸟物种的一般迁徙路线和时间。后来,通过机场和气象站的雷达,他们发现了天气和其他因素是如何影响鸟类迁徙的时间和飞行高度的。

今天,技术的进步为鸟类迁徙提供了新的见解,并表明它比科学家们曾经想象的更加复杂和奇妙。这些不断改进的新技术是保护候鸟免遭栖息地丧失和其他威胁的关键帮助。

候鸟飞行路线是鸟类飞行了几个世纪的路线。科学家们正在努力更好地了解鸟类如何利用这些路线。

观鸟跨越国界

互联网的力量极大地帮助了候鸟研究。通过流行的eBird网络,世界各地的观鸟者可以将观鸟现象上传到一个中央数据库,创建一个关于迁徙潮起潮落的实时记录。鸟类学家还学会了使用NEXRAD,一个多普勒天气雷达的国家网络,来可视化鸟类在北美大陆上的迁徙。

现在,科学家们正在建立一个名为默图斯网络(Motus network)的全球接收站网络,目前在31个国家拥有1500个接收站。每个接收器都不断地记录下9英里(15公里)半径内任何鸟类或其他动物的存在,科学家们在这些接收器上安装了小型、轻型的无线电发射器,并在网上分享数据。随着越来越多的接收站沿着迁徙轨迹活跃起来,该网络对了解鸟类迁徙将变得越来越有用。

通过卫星追踪每只鸟

三种新技术正在迅速扩展我们对鸟类迁徙的了解。首先是鸟类运动的卫星遥测。研究人员给鸟类安装了小型太阳能发射器,它会将鸟类位置的数据发送到卫星上,然后发送到科学家办公室的电脑上。科学家可以知道一只鸟在哪里,它到达那里的路线和它的速度。

例如,斑尾塍鹬是一种鸽子大小的滨鸟,它在阿拉斯加繁殖,然后迁徙到新西兰。卫星发射机显示,北美金丝雀经常从阿拉斯加直飞新西兰。最近,一位天神创造了陆鸟最长不间断飞行的记录:从阿拉斯加到澳大利亚,10天内飞行8100英里(13000公里)。

如果斑尾塍鹬在其史诗般的迁徙旅途中偏离了轨道,它们有能力纠正路线。

卫星遥测研究显示,即使是来自同一繁殖地点的鸟类,它们的迁徙行为也会有多大的差异。迁徙行为的个体差异可能与身体条件、学习经验和个人偏好的差异有关。

另一种滨鸟,呜咽鸟,也在海洋上进行了一次非同寻常的长途旅行。卫星遥测显示,一些异思天开的想法从加拿大西北部,穿越北美大陆,到达加拿大东海岸,然后飞越大西洋,经过6天3400英里(5400公里)的不间断飞行,到达巴西海岸。总的来说,他们可能会旅行6800英里(11000公里)。

不幸的是,当它们降落在小安的列斯群岛的岛屿上休息时,猎人杀死了一些这些鸟。这两只被卫星追踪的怪鸟的不幸命运促使加勒比海地区加强了对捕杀滨鸟的监管。

地理标记小鸟

许多鸟太小,携带不了卫星发射机。考虑到迁徙所需的精力充沛,一个装置的重量必须小于鸟类体重的5%,而许多迁徙鸣禽的体重不到0.7盎司(20克)。

对于小鸟来说,一个巧妙的解决方案是一个地理定位标签,或者叫地质学家——一个简单记录时间、位置和是否有阳光的微小设备。科学家们知道某一天日出日落的时间,所以他们可以计算出一只鸟在那一天的位置,误差在125英里(200公里)以内。

Colorful so<em></em>ngbird with a small geolocation tag attached to its back.
彩旗上装有一个0.024盎司(0.7克)的太阳能地理定位数据记录仪。杰弗里·凯利,CC BY-ND

携带地质学家的鸟类必须重新捕获才能下载数据。这意味着这种鸟必须在往返的迁徙中存活下来,并回到它第一次被捕获和标记的地方。令人惊讶的是,许多带有地质学标签的小鸟都有。

地质学家已经证明,在北美北方森林中繁殖的小型鸣禽——黑冠莺在秋天飞越大西洋,飞向亚马逊盆地。在北美东部繁殖的鸟类会飞越加拿大沿海地区或美国东北部的大西洋,经过60小时、不间断、1500英里(2500公里)的飞行到达大安的列斯群岛。他们在那里休息和恢复,然后继续穿越加勒比海到南美洲。

在阿拉斯加繁殖的黑鲸会飞越北美大陆,然后离开大西洋海岸,飞往南美洲。他们总共在60天内旅行了6600英里(10700公里)。

更令人惊讶的是,地质学家发现另一种小鸣鸟,北方小麦,从北美迁徙到撒哈拉以南的非洲。在阿拉斯加繁殖的小麦要飞越9100英里(14600公里),穿越亚洲到达东非,耗时3个月。在加拿大东部繁殖的企鹅要飞行4600英里(7400公里),跨越大西洋到达欧洲,然后到达西非,其中包括2100英里(3400公里)、4天不间断的水上飞行。

记录鸟类夜间迁徙的叫声

秋天日落两小时后,我喜欢坐在外面,听鸟儿在头顶上迁徙。大多数鸟类在夜间迁徙,许多鸟类在飞行时发出一种特定物种的“啁啾”、“吱吱”或其他呼叫声。这种叫声可以使迁徙的鸟群聚集在一起,包括不同的物种前往同一个目的地。

鸟类学家正在使用自动被动声音记录来研究这些夜间叫声,并确定发出每种声音的相关物种或种群。这项技术是一个指向天空的麦克风,连接到一台电脑,在声音识别软件的帮助下连续记录声音流。有时它会在头顶上发现地面上很少看到的迁徙动物。

科学家们利用红外摄像机和鸟类夜间迁徙的叫声来评估鸟类撞上建筑物所面临的风险。

我实验室的优等学生尼克·卡查拉(Nick Kachala)在2021年秋天在三所大学设置了录音单元。有记录的最常见的候鸟之一是灰颊鸫,这是一种生活在北方北方针叶林的害羞鸟类,秋季迁徙时在美国东北部很少见。他还发现了dickcissel,一种我从未在我们地区见过的草原鸟。

许多观鸟者现在都在自家后院建造自制的记录装置,以识别那些在迁徙过程中飞过自己家上空的鸟类。

有限公司nserving候鸟

雷达监测显示,北美候鸟的数量在2007年至2017年间下降了14%。原因可能有很多,但栖息地的丧失可能是罪魁祸首。

卫星遥测和地质学家表明,在移民路线沿线有一些特殊的中转站,移民们在那里休息和加油,比如德克萨斯海湾海岸、佛罗里达狭长地带和墨西哥的尤卡坦半岛。保护专家普遍认为,要保护候鸟,保护这些地点至关重要。

有效的保护措施需要了解鸟类迁徙的地点和方式,以及它们在迁徙过程中面临的危险。鸟类学家利用这些新技术,正在学习一些东西,这些东西将有助于阻止和扭转全球候鸟数量的下降。