生理差异对东亚大型鸭科鸟类迁徙策略及其适合度的影响机制

Environmental changes are having profound global effects on individual movement patterns of migratory birds and will ultimately impact life histories. For example, climate change and habitat degradation/loss will affect bird migration strategies and individual fitness by the imposition of additional energetic costs. Birds provide fundamental ecosystem services, so modifications to their migration strategies are highly likely to influence ecosystem community function, structure and dynamics. Understanding how environmental changes are affecting migration strategies and individual fitness therefore lies at the frontiers of contemporary ornithological science. The application of new technologies, such as telemetric tracking of individual geese and swans, has provided recent breakthroughs in studies of individual bird migration strategies. Limited by eco-physiological characters, large migratory birds tend to be amongst the most threatened of avian species. In this project, we combine the investigation of physiological constraints on migratory strategies with the study of the effects of migratory decisions on individual fitness amongst four large Anatidae waterbird species (Tundra Swan Cygnus columbianus, Swan Goose Anser cygnoides, Greater White fronted Goose Anser albifrons and Lesser White-fronted Goose Anser erythropus) in East Asia. We combine gsm tracking, field observation and mathematic modeling to understand how: 1) contrasting behaviours contribute to individual fitness amongst species of contrasting flyway corridors and body size in East Asia; 2) migratory strategies of juveniles develop during maturation and 3) completing the annual cycle of large waterbirds is threatened by climate change and habitat loss. Our results will provide the theoretical basis and technical support for the conservation of both migratory species and habitats conservation in East Asian Flyway, and substantially advance studies on waterbird migration in both China and throughout East Asia.

环境变化对全球带来的深刻影响会改变生命体的运动模式及其生活史，如气候变化、栖息地丧失和退化会改变鸟类的迁徙策略和个体适合度。由于鸟类为生态系统提供多种服务功能，其迁徙策略的改变也将影响生态系统的结构、功能和动态。因此，环境变化对鸟类迁徙策略及其个体适合度的影响成为重要的前沿科学问题。在定位追踪等新技术的支撑下，鸟类迁徙策略的研究不断取得突破。在长距离迁徙的鸟类中，由于生态生理的限制，大型鸟类的生存更容易受环境变化的威胁。本项目拟研究生理差异对东亚鸭科鸟类中4个大型物种迁徙策略及个体适合度的影响，通过定位追踪和野外观察相结合的研究手段，阐明东亚鸭科鸟类迁徙行为的特征参量和变化规律，以及幼鸟迁徙策略的发育模式，揭示气候变化和栖息地丧失等对大型鸟类个体适合度的影响机制，为东亚水鸟迁徙路线物种和栖息地保护提供理论依据和技术支撑，并推动国内以及东亚水鸟迁徙的研究。

基于卫星遥测追踪技术，我们研究了欧亚大陆14种大型水鸟，获得了相关物种的迁徙策略和迁徙路线的结构等。关于迁徙策略的影响因素，我们探讨了内部和外部因素的影响。研究表明，在高纬度地区（如北极）繁殖的物种，其春季迁徙时长慢于秋季迁徙时长；而在低纬度地区（如蒙古）繁殖的物种，其春季迁徙时长慢于秋季迁徙时长。基于鸿雁两年的迁徙数据，比较迁徙策略的年度变化。研究表明，鸿雁秋季迁徙策略变化较大（如2018年比2019年秋季迁徙时间更长、迁徙距离更远、迁徙速度更快、停歇时间更长、飞行时间更长和飞行速度更慢等），但春季迁徙策略无显著差异。在东亚迁徙路线上，关于迁徙策略的影响因素，我们探讨了内部和外部因素的影响。基于鸿雁不同体重的个体，研究体型对迁徙策略的影响。研究表明，与体重大的个体相比，体重低的个体迁徙距离明显较短；但其它迁徙参数（迁徙时长、迁徙速度、停歇时长、飞行速度和飞行时长）并无显著差异。基于鸿雁成鸟和幼鸟的迁徙策略，研究年龄对迁徙策略的影响。研究表明：秋季迁徙时，成鸟比幼鸟显著地停歇时间更长、飞行时间更短，以及飞行速度更高快；其他迁徙策略无明显差别。春季迁徙时，成鸟比幼鸟显著地迁徙时间更短、迁徙速度更快、飞行时间更短，以及飞行速度更高；其他迁徙策略无明显差别。研究表明，生理差异、时间最短理论、能量最少理论、风险最低理论，以及绿色波浪理论等，都无法对上述大型迁徙水鸟的迁徙策略形成统一的解释。我们将继续致力于该问题的研究。基于大型水鸟迁徙路线的结构，结合我国长期鸟类调查数据，并联合日本和韩国的科学家，确定了9种大型水鸟在东亚的生物地理种群分布范围、种群数量和趋势。基于在越冬地成幼比调查数据，推算出白额雁2016-2020年平均死亡率为9%，鸿雁为15%，小白额雁为27%，小天鹅为22%。后面三个物种的高死亡率与其种群下降趋势是相吻合的。