a 鸟类翅膀的量度；b 展示Lw和S1值；c 鸟翼指数和鸟类的扩散能力存在正相关关系。

图片来源：Sheard et al. 2020

2020年5月18日，英国布里斯托大学和英国帝国理工大学的研究者们在《自然通讯（Nature Communications）》上发表了一项新研究，他们使用来自全球自然历史博物馆和野外研究测量的45,801只鸟类的翅膀数据， 分析了超过1万种鸟类的鸟翼指数。这是对几乎所有鸟类种类这个指数分布和相关性状的首次综合研究。让我们快来看他们的发现：

首先，他们发现鸟翼指数在整个鸟类中的分布是不均匀的。 小美洲鸵鸟（Rhea pennata ）的翅膀的HWI指数存在极小值（0.016）。具有HWI最大值的鸟类您可能猜不到，并不是信天翁，也不是鲣鸟，而是红隐蜂鸟（ Phaethornis ruber ）。如果按照鸟的分类阶元——目去衡量，平均鸟翼指数值最低的是鹤鸵目（平均值是0.019），平均值最高的目是鸏形目（平均值69.2）。当然从下面的系统进化树上来看，鸟翼指数在各个目之间也是分布不均匀的。相信大家都可以猜到， 在一些飞行能力比较强的类群，如海鸟（ 鹲、潜鸟、鹱、鲣鸟等）、雨燕、鸻鹬、鹦鹉、鸠鸽、燕，鸟翼指数均较大，但是在啄木鸟、雉类、还有大部分雀形目的鸟翼指数都比较低。

鸟类系统进化树展示全球鸟翼指数（HWI）的分布，对应每个鸟种用加深蓝色的线表述，线条越长，值越大。

鸟翼指数在世界各个地区的分布也存在较大的差异。研究团队绘制了鸟翼指数全球变化的地图。从这张图里面我们可以看出，鸟类整体的鸟翼指数在北半球高纬度地区、撒哈拉沙漠和阿拉伯沙漠地区的平均值较高（下图a），而较低的数值更多地分布在热带地区。这个规律在雀形目（c）和非雀形目（e）的时候都有比较一致性的发现。如果从一个地区鸟种翼指数变异（b、d、f）来看，而 鸟翼指数变异较大的地区在非洲、南亚和东南亚地区。

鸟翼指数（HWI）的全球变化。a和b代表了包含了所有鸟类数值的地图；c和d代表了雀形目 鸟翼指数种类数值的地图；e和f则是非雀形目 鸟翼指数数值的地图。

那么问题来了，为什么鸟翼指数在不同的地区存在着这么大的差异呢？作者做了进一步的分析。他们把鸟翼指数与鸟类每个物种的环境、生态学和行为的信息进行关联。他们发现 影响鸟翼指数这种地理梯度变化主要由三个关键因素是：温度变化，鸟类领域防御强烈的程度和迁徙能力。

从下图来看，鸟翼指数和温度的变化存在着正相关关系，也就是说在年季间温度差异大的地区，多是长着又长又窄翅膀的鸟类分布；同时擅长长距离迁徙的鸟类的鸟翼指数大，这个相关性是比较容易理解的。另外比较有趣的是，领域性比较强的鸟类倾向于短圆的翅膀，也许说明了这些领地意识比较强的类群不需要进行扩散和迁徙而改变繁殖领域。

鸟翼指数和一些因素的相关性研究，横坐标z-score数值为正则是正相关，为负则是负相关。纵坐标包括和鸟翼指数进行相关的生物地理、气候和生态学因素。

当然，除了上面的相关性。研究者还发现了 一些鸟翼指数与其他因素的相关性。比如说 纬度、食性等。比如我们刚才提到的低纬度地区的鸟翼指数比较小，这可能是说明 热带的鸟类多数是生活在环境变化比较小的区域，而且它们本身具有不迁徙的生活史特征。

之前的研究发现 食虫的鸟类具有比较长的翅膀，因为这些鸟类往往都繁殖于高纬度地区，具有长距离迁徙的能力。这次的结果体现了热带的食蜜鸟类也具有比较长的翅膀，但是它们的迁徙能力其实很弱。主要是以蜂鸟为代表的这些鸟类特殊的翅型，造成鸟翼指数在这个区域与鸟类的迁徙成负相关。

这个研究有什么重要的启示呢？该研究的第一作者，布里斯托大学地球科学学院的 凯瑟琳·希尔德( Catherine Sheard)博士说：“这种地理格局确实令人惊讶。我们知道，生物的扩散能力对于物种形成和物种相互作用这些生态、进化过程中具有重要的作用。我们研究揭示出来的这些相关性，说明 地球的自然环境和物种扩散能力也正在影响生物多样性分布。”

地球环境的变化、生态因素和物种本身的形态特征会共同影响着物种的扩散行为，动物的扩散能力使得动物可以主动逃避捕食风险、恶劣气候的因素，扩展分布区，因此影响着一个物种的分布和分化。从这个意义上来讲，“扩散行为对于生物的生态和保护起到了重要的作用，也许这一万种鸟类翅膀的数据还有更多的用途”。这项研究的领导者——伦敦帝国理工的约瑟夫·托比亚斯（Joseph Tobias）博士补充说。

当我们在野外观鸟的时候，我们会看到各种鸟类的翅膀的形状和它们的飞行能力。看了今天介绍的这个研究，你是不是也了解了，原来鸟类翅形的进化与这么多的因素有关呢？

参考文献

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编辑/ 海风返回搜狐，查看更多