改巢換代 ?從親緣關係看全球鳥巢的演化

發布時間:107年09月28日

資料來源:中央研究院

在屋簷下看燕子時,你曾留意過巢的形狀嗎?中央研究院生物多樣性研究中心最新研究指出,鳥巢特徵不僅與鳥類適應環境有關,更會影響鳥類演化。多樣中心助研究員洪志銘與端木茂甯帶領中興大學生命科學系大學生方怡婷統整全世界8,000多個鳥巢的外型結構、所在位置、附著方式等特徵,發現鳥巢演化史和鳥的演化息息相關,相關研究成果已於日前登上國際頂尖學術期刊《自然通訊》 (Nature Communications)。

洪志銘助研究員表示:「鳥巢除了是鳥類繁衍後代一項重要工具外,在鳥類的適應演化上也占了舉足輕重的地位。」如今全球面臨環境與氣候快速改變,鳥類築巢行為的彈性與適應改變的速度,無疑地將是決定其繁盛或滅絕的關鍵。

研究顯示,鳥類演化關係越近,巢的結構越相像。可能是由於鳥巢結構大部分受鳥的先天能力(即基因)所影響。築巢位置則容易受外在環境壓力影響,例如種間或種內的競爭,或是捕食壓力,因此,築巢位置的選擇與演化較無相關,即使是同一鳥種,築巢位置都可能不盡相同。至於鳥巢附著的方式,絕大多數是採用由底部支撐,而較精細的附著方式,如側掛、垂吊等,主要在晚近演化歷史的雀形目鳥類才發展出來。

儘管三種特徵有不同的演化史,但演化過程卻相互影響。例如鳥類往往先演化出新的鳥巢結構,才得以利用新的築巢地點。精細的鳥巢附著方式,通常只在具有特定鳥巢結構的類群中才會發展出來。

此外,現今多樣化的鳥巢可能也與過去兩次大尺度的鳥類輻射適應 事件相關。現代鳥類的共同祖先原本是不築巢而直接在地面上生蛋,但在恐龍滅絕後,地球空出許多生存與繁殖的空間,鳥類開始構築不同結構的巢,因此能使用更多樣的築巢位置,更有效地利用這些空間,加速現代鳥類第一次輻射適應的發生,造就了現今大多數的鳥類類群。

目前全球近半數鳥類物種皆為雀型目鳥類,如燕子、文鳥,其鳥巢外觀多為杯碗狀與球狀。此研究也指出,雀型目鳥類得以成功且多樣性地演化,原因可能為鳥類第二次輻射適應之後,能構築結構更為複雜的巢,並發展不同的附著方式,進而利用新的築巢位置。

端木茂甯助研究員表示,此研究透過鳥類親緣關係樹,統整全世界242科8000多個鳥巢特徵,回推鳥類祖先與鳥巢特徵的演化關係,為近來較大規模且完整的鳥巢演化史研究。未來還可以從鳥巢演化觀察全球環境變遷與長期的鳥類演化。此研究第一作者為方怡婷,論文已於5月14日刊登於《自然通訊》(全文詳見:https://www.nature.com/articles/s41467-018-04265-x)。

 


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