鸟类去的南方到底有多南?一支箭曾解密鸟类飞行轨迹

文章来自“科学大院”公众号

作者:云海科普

前不久,大院er看到一个视频:在东北某地,一些被非法捕捉的鸟儿得到了解救,但却错过了迁徙的时间。为了帮助它们顺利去往南方过冬,人们开车载着它们,行驶两千公里后放飞。

看起来是个很暖心的故事。但看完视频,大院er心中不免有一些疑问:用车送鸟儿去南方,真的合理吗? 鸟类南飞的终点究竟在哪里?

01 一支箭,解密鸟类飞行轨迹

岁月漫漫,候鸟总是秋去春来。秋天过后候鸟都去哪里了?春天见到的还是去年秋天的同一只鸟吗?

为了获得这些问题的答案,人类经过了两千多年的思考

(图片来源:veer)

在中国先秦时期,就有人对此产生了好奇。尤其是宫女和公主们,平日没有太多的消遣,她们就抓住宫中的家燕并为其系上彩帛,观察它们第二年是否还会回来。古希腊时期的欧洲人也对鸟类在冬天消失的现象进行了思考。亚里士多德从家燕衔泥筑巢这一行为中获得灵感,认为家燕会在冬天挖洞,躲在洞里冬眠,就像我们熟知的蛤蟆一样。哪怕从来没有人见过埋在地里的家燕,但由于亚里士多德代表的权威性,当时绝大多数人将这一说法奉为圭臬,不曾质疑。

但自然的真理不会因为权威而改变。随着民智的进步,与亚里士多德的定论不一致的证据不断涌现。1822年,在鸟类迁徙研究史上非常著名的一只白鹳出现在德国的一个村庄附近。白鹳是欧洲常见的鸟类,而这只白鹳的传奇之处在于它的脖子上插着一支80cm左右长的箭,也可以说是矛。这种武器来源于非洲中部的一些部落。正是这支箭让人们知道了这只鸟的轨迹:它在冬天穿越地中海,到达非洲,倒霉地被非洲人击中,又活着飞回了欧洲。在这之后,人类又陆陆续续记载了24只身体带着箭的白鹳。这些倒霉又幸运的白鹳被称为Pfeilstorch,是德语中“arrow stork”,即“箭矢鹳”之意。

第一只Pfeilstorch如今以标本的形式存在德国罗斯托克大学。除去在鸟类迁徙研究史中的标志性意义,这些鸟自身的坚毅也值得纪念——中箭受伤之后,还需要从非洲的越冬地,穿越撒哈拉和地中海,跨越3000公里回到欧洲。

第一只Pfeilstorch (图片来源:Zoologische Sammlung der Universität Rostock)

02 简单易行的鸟类环志

1899年,丹麦的一名教师Mortensen将印有不同号码的铝环套在鸟类的腿上,用来研究鸟类迁徙。他的做法和古代宫女给家燕系彩帛本质上有些相似,但显然更加科学和系统。这种标记方法被称为环志,因简单易行而迅速获得世界各国鸟类学界的认可,专门的环志站如雨后春笋般设立。1983年鸟类学家张孚允等人在青海湖进行了大陆首次鸟类环志工作,目前我国已经成为亚洲环志鸟类最多的国家。

环志回收需要重新捕捉鸟类,可世界又是何其广阔。环志的回收率显然不会太高,大型鸟类能达到20%以上,小型鸟类最低甚至小于0.1%。上世纪九十年代,鸟类学家开始使用旗标研究候鸟,尤其是水鸟的迁徙。旗标和金属环一样绑在鸟的腿上,不同的是旗标是彩色的,而且不同地区环志的鸟类旗标的颜色和组合不一样。通过旗标颜色组合能够确定环志的地点,如果能看清楚上面的编码,就能确认个体。这种方法不用再重捕回收,使用望远镜或长焦镜头就能发现,效率更高。

上青下蓝的组合表明00J号蒙古沙鸻个体环志于江苏条子泥 (图片来源:海东青)

03 全球环志,共画鸟类迁飞图

通过世界各地的环志站以及观鸟爱好者提供的观测记录,我们能够知道鸟类它们从哪里来,到哪里去,经过哪里,勾画出它们的生活轨迹。目前全球共划分为9条主要的迁飞路线,其中3条经过我国。

全球九大候鸟迁飞路线 (图片来源:全球迁飞区网络)

鸟类环志是全球范围内科学研究通力合作的典范,即使在冷战时期,学术上的交流也没能被完全阻止。1964年,朝鲜科学院生物学研究所所长元洪九先生(Won Hong-gu)在平壤记录到一只佩戴着日本脚环的北椋鸟。由于当时的政治环境,朝鲜和日本鸟类学界无法直接通信,元洪九的信件通过俄罗斯转交给了日本的山阶鸟类研究所,想要知道这只北椋鸟详细的环志信息。日本的鸟类学家根据脚环编号C7655,查阅环志记录,发现这只北椋鸟在1963年由元炳旿(Won Pyong Oh)环志于韩国首尔。

细心的朋友可能发现了,这两位鸟类学家都姓元,这并非偶然。这背后有着一个忧伤的故事:元洪九是元炳旿的父亲,因为韩朝分裂,一家人在战火中离散,天各一方,十五年来音讯全无。环志鸟类的重捕回收率非常低,父子在两地重捕到同一只鸟的概率更是小之又小,两人奇迹般地通过一个小小的脚环得知彼此仍活在世上。遗憾的是,他们一直未得相见。1970年元洪九先生去世,直到32年之后的2002年,元炳旿才得以见到父亲的墓碑。

环志促进了我们对鸟类迁徙的了解,也让我们见证了鸟类生命的壮丽。

1956年,鸟类学家钱德勒·罗宾斯(Chandler Robbins)在中途岛为一只后来被命名为“Wisdom”(智慧)的黑背信天翁进行了环志,佩戴的旗标编号为Z333,当时它至少已经5岁了。在那之后几乎每一年繁殖季,人们都能在它的出生地见到它。它不断刷新着已知繁殖年龄最大的野生鸟类记录,也一直刷新着已知环志时间最长的鸟类记录。

每年它是否会回到中途岛繁殖,都会牵动无数人的心。2020年,智慧已经至少69岁了,脚上的旗标更换了6次。它的年龄远高于黑背信天翁的平均寿命,科学家推测它更换了好几次配偶,就连罗宾斯也在三年前去世,但它还是回来了,依然向我们展示着生命的奇迹。

04 技术升级,鸟类配备追踪器

环志法虽简单经济,但更多时候要靠运气。鸟要刚好飞到你面前,你才能看到。如果给鸟类环志的同时,给它装个小设备,主动记录它飞行的时间和地理位置,岂不是更好?卫星跟踪、光敏定位仪(geolocators)等新的技术应运而生。

随着人造卫星技术的发展,卫星追踪也被用于鸟类迁徙的研究中。简单说,就是让鸟背上一个GPS追踪器,追踪器能记录鸟类的位置,通过卫星传输到地面,经过处理后达到我们手中。

2007年鸟类学家为一只编号为E7的斑尾塍鹬佩戴了追踪器。根据追踪数据显示,它春天从新西兰出发,飞到我国的鸭绿江口停歇,然后继续飞行到达阿拉斯加繁殖。秋天南迁的时候,它不吃不喝,连续飞行8天,飞行距离超过11000公里,跨越大西洋,直接回到了新西兰,创造了鸟类连续不停歇飞行的新纪录。前段时间,它的伙伴不眠不休地飞行11天,距离增了10%,达到了12200公里,刷新了这项纪录。

佩戴卫星跟踪器的斑尾塍鹬E7 (图片来源:BBC News)

斑尾塍鹬E7的飞行路线 (图片来源:全球迁飞区网络)

光敏定位仪是根据日出日落时间和日照长度来记录经纬度的设备,它不能够实时传输数据,需要像脚环一样重捕获取,但是和卫星追踪器相比它更轻便,能够放在一些无法佩戴卫星追踪器的小型鸟类身上。

北极燕鸥 (图片来源:AWeith 符合CC BY-SA 4.0协议)

鸟类学家为11只北极燕鸥Sterna paradisaea佩戴了光敏定位仪,发现这些体重只有一百多克的小鸟,40天就能从地球最南端飞到地球最北端,飞行距离能够超过40000公里。而这趟跨越两极的旅程,它每年要进行两次。大多数北极燕鸥寿命有20年,累计飞行的距离足够从地球到月亮往返2次。

北极燕鸥的飞行路线 (图片来源:Egevang et al,2010. )

05 结语

鸟类学家穷尽一切可能去探究鸟类的迁徙,回到最初的问题:鸟类南飞的终点在哪里?

在开头提到的视频中,可以看到有燕雀和黄雀,这是一些本身就能够在北方过冬的鸟类,其实原地放飞就可以。大多数北半球的候鸟冬天确实是要到南方去,但是“南方”这个概念是相对的,正如海南人认为中国其他省份都是北方一样。《哈利波特》里面的海德薇——雪鸮,平日生活在北极地区,冬天会南飞越冬。南飞到哪里呢?答:东北地区。

看到毛茸茸的小爪子了嘛!雪鸮全身穿着羽绒服,送到我国华南地区会热死哒!(图片来源:Bert de Tilly ,符合CC BY-SA 3.0协议)

目前,这些鸟儿已经在洞庭湖放飞了。今冬它们在洞庭湖或许可以过得不错,但是谁也不知道明年春季迁徙的时候它们会遇到什么样的问题。希望这些鸟儿迁徙顺利,继续在天空中飞行。

作者信息:伍洋,北京师范大学生态学博士

团队介绍:云海科普是来自中国海洋大学的一支有趣的科普队伍,以年轻人特有的视角来解构看似高深的科学问题,让你发现大自然竟然这么好玩。

参考文献:

[1] Wikipedia contributors. (2020, December 18). Pfeilstorch. In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved 15:17, December 21, 2020, from https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Pfeilstorch&oldid=995037748

[2] Wikipedia contributors. (2020, December 5). Wisdom (albatross). In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved 14:55, December 21, 2020, from https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Wisdom_(albatross)&oldid=992495889

[3] Gill, R.E.; Tibbitts, T.L.; Douglas, D.C.; Handel, C.M.; Mulcahy, D.M.; Gottschalck, J.C.; Warnock, N.; McCaffery, B.J.; Battley, P.F.; Piersma, T. (2009). "Extreme endurance flights by landbirds crossing the Pacific Ocean: ecological corridor rather than barrier?". Proceedings of the Royal Society B. 276 (1656): 447–457. doi:10.1098/rspb.2008.1142.

[4] Egevang, C., Stenhouse, I. J., Phillips, R. A., Petersen, A., Fox, J. W., & Silk, J. R. (2010). Tracking of Arctic terns Sterna paradisaea reveals longest animal migration. Proceedings of the National Academy of Sciences, 107(5), 2078-2081.

[5] 马志军. (2009). 鸟类迁徙的研究方法和研究进展. 生物学通报, 44(3), 5-9.