尽管在全年周期中北极鸣禽的24小时活动节律非常稳定,但其昼夜迁徙时间表仍具有灵活性
《Journal of Avian Biology》:Flexibility in the diel migratory schedule of an Arctic songbird despite robust 24-h activity rhythms across the annual cycle
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时间:2025年10月28日
来源:Journal of Avian Biology 1.8
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该研究以北极雪 bunting 为对象,通过多传感器数据记录发现其雄性个体全年保持显著的24小时昼夜节律,包括极昼期,但在迁徙高峰期(四月)节律周期出现短暂延长。迁徙飞行时间安排灵活,约55%的最长飞行始于昼夜节律的过渡期,而46%的较短飞行始于活跃期。表明雪 bunting 可能利用昼夜节律的过渡期进行夜间长距离迁徙,同时保持全年稳定的节律模式。
鸟类的活动模式通常与地球的昼夜光暗周期紧密相关。然而,对于生活在北极圈附近的迁徙鸟类,尤其是鸣禽,它们的昼夜活动模式和迁徙行为之间的关系仍然存在许多未解之谜。例如,一些鸣禽在极昼期间依然表现出明显的昼夜节律,而另一些则在迁徙过程中展现出与昼夜周期相悖的活动模式。这种现象引发了关于鸟类如何在极端光环境下安排其迁徙活动的研究兴趣。本文通过研究雪鹀(Plectrophenax nivalis)这一生活在北极圈附近的迁徙鸣禽,探讨了它们在全年周期中是否维持着与昼夜周期相匹配的24小时活动节律,以及它们的迁徙行为是否与特定的活动节律阶段相一致。
研究发现,雄性雪鹀在全年大部分时间都保持了稳定的24小时活动节律,包括在极昼期间。尽管在迁徙过程中,尤其是春季迁徙时,这种节律会有所减弱,但它们依然能够灵活地安排迁徙活动。在活动节律的主动阶段,鸟类倾向于进行较短的飞行;而在过渡阶段,它们则更可能开始较长的飞行,这通常与迁徙过程中的关键阶段有关,例如跨越巴伦支海。这种现象表明,尽管雪鹀在迁徙过程中表现出一定程度的灵活性,但它们的长时间飞行通常与通常认为是夜晚的活动节律阶段重合,这可能与它们的生理机制有关,例如能量消耗和飞行效率。
研究中还发现,雪鹀的活动节律在不同月份有所变化。在夏季,它们的活动节律表现为更长的不活动期,而在冬季则活动期更长。这种变化可能与它们的生理节律、环境因素以及迁徙需求有关。值得注意的是,雪鹀的活动节律在极昼期间并未完全消失,而是通过某种方式与地球的自转周期保持一致,这为理解极地鸟类如何在没有明显昼夜变化的环境中维持其活动节律提供了新的视角。
研究还揭示了雪鹀的飞行时间与活动节律阶段之间的关系。尽管大部分飞行发生在活动阶段,但较长的飞行更多地出现在过渡阶段,这可能意味着它们在迁徙过程中更倾向于在光线较弱的时段进行长时间飞行。这种行为模式可能与迁徙的能耗、导航效率以及避开天敌等生态因素有关。此外,研究还发现,雪鹀在不同月份的飞行持续时间存在显著差异,这可能反映了它们在不同季节的迁徙策略。
研究中使用了多传感器数据记录器来收集雪鹀的活动数据,并通过波形分析和随机化洛姆-斯卡格利周期图(Lomb–Scargle periodogram)分析方法来检测活动节律的周期性。这些方法使得研究人员能够在极地环境中对鸟类的活动模式进行高分辨率分析,从而更准确地识别它们的活动节律阶段和飞行行为。此外,研究还通过模型分析,探讨了飞行时间与活动节律阶段之间的关系,发现较长的飞行更可能在活动节律的过渡阶段开始,这可能与迁徙策略和环境条件有关。
研究结果表明,雪鹀的迁徙行为并非完全受限于传统的昼夜活动节律。它们在迁徙过程中表现出一定程度的灵活性,可以在白天或夜晚进行飞行。这种灵活性可能有助于它们在迁徙过程中更好地适应环境变化,例如天气状况、天敌活动和食物可获得性。然而,这种灵活性并不意味着它们完全放弃了昼夜节律,而是在特定条件下进行调整,以实现更高效的迁徙。
此外,研究还指出,雪鹀的活动节律可能受到多种因素的影响,包括环境光的变化、生理节律以及迁徙需求。在极昼期间,由于缺乏明显的昼夜区分,它们的活动节律可能更多地依赖于其他因素,如地球自转周期或太阳高度变化。这种现象可能为理解极地鸟类如何在没有传统昼夜区分的环境中维持其活动节律提供了新的线索。
研究的局限性在于,目前尚无法完全确定雪鹀是否使用地球自转周期(恒星日)来跟踪昼夜节律,还是仍然依赖于太阳日。由于数据记录器的分辨率限制,这一问题仍然存在争议。此外,研究主要集中在雄性雪鹀,未来还需要进一步研究雌性雪鹀的活动模式,以获得更全面的理解。
总的来说,这项研究为理解极地鸟类如何在全年周期中维持其活动节律以及如何安排迁徙行为提供了重要的实证依据。研究结果表明,雪鹀在迁徙过程中表现出一定的灵活性,但它们的活动节律仍然在很大程度上受到昼夜周期的影响。这一发现不仅加深了我们对极地鸟类行为的理解,也为未来研究鸟类迁徙策略与环境适应提供了新的方向。
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