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鸟类迁徙是最迷人、最激动人心的自然现象之一，但科学家们是如何弄清楚这些鸟类去向的呢？
2 n% m. ?& q0 e$ D2 ~/ D: ~. R v 从鸟类环志的最早起源到涉及基因组分析和微型发射器的高科技方法，鸟类迁徙研究的历史几乎与鸟类迁徙旅程本身一样引人入胜。我的新书《飞行路径》(Flight Paths)将于2023年出版，它将深入探讨这些技术背后的科学，以及开发这些技术的人的故事，但与此同时，下面这些有关鸟类迁徙研究历史上的里程碑事件，可以帮助我们理清对迁徙现象及其研究的理解。 $ y9 M6 S% X# V# _" D
早期历史
- p9 G( U- _& s3 @, G 土著文化中包涵了一系列关于候鸟的传说和故事。例如，阿拉斯加州的阿萨巴斯卡人讲述了“乌鸦和他的大雁妻子”的故事，在故事中，乌鸦爱上了一只美丽的大雁，但不能和她呆在一起，因为他跟不上大雁家族向南迁徙的脚步。
: p2 C# ]; E% D0 ~7 a4 ~! a2 ` 虽然亚里士多德在公元前4世纪的《动物史》中正确地认识到了鸟类迁徙的某些方面，但他却错误地假设燕子是在崖缝中冬眠，并且认为一些冬季和夏季的鸟类居民实际上是同一种鸟，只是羽毛不同。 : u4 a) ?) v! f ~ S$ ~2 U
! g! K1 J: R$ G 因纽特艺术家因努克朱克·普德拉特的《三只加拿大鹅》。迁徙的水禽在北方土著民族的传统文化中扮演着重要角色
1 }! x3 r7 Y- H+ U1 z Art: Innukjuakjuk Pudlat * S# s# I# C( Y
1555
" K6 Y4 ?5 u, v4 T6 W; V4 w: C. l 受亚里士多德启发，瑞典牧师奥劳斯·马格努斯认为燕子在湖底和溪流底部的泥中冬眠。这种误解一直持续到19世纪。 & F& u0 u1 X4 }5 L: c4 F+ p
1680年代
8 Q" L! x5 S7 [! @ 英国牧师兼教育家查尔斯·莫顿认为鸟类迁徙到月球过冬。虽然这在今天听起来很荒谬，但他却正确地推测出，鸟类可能是因为天气变化和缺乏食物而去寻找新的区域，他甚至指出，鸟类身体中的脂肪可能有助于维持它们的旅程。 3 k3 s/ y7 | q. o4 J
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1680年代，英国牧师兼教育家查尔斯·莫顿提出鸟类迁徙到月球过冬的理论
P3 q) r# j- o K Photo: Noah Reiter
: t( C4 M& d# h: M$ r4 A( C 1804
) K' c2 x1 ^5 V 约翰·詹姆斯·奥杜邦将银线系在灰胸长尾霸鹟(Sayornis phoebe)雏鸟的腿上，并在第二年春天它们回到同一地区时识别它们，或者至少在以后会这样声称。生物学家兼历史学家马修·哈雷对此表示怀疑，他在2018年指出，1805年春天灰胸长尾霸鹟返回时，奥杜邦实际上是在法国。 , P# W1 K. b1 C% M
1822
) o R& n) }& ^5 K5 p 德国村民击落了一只白鹳(Ciconia ciconia)，鹳的侧面插着一支非洲木材制成的长标。这只不幸的鸟被称为“箭矢鹳”，它提供了鸟类大陆间迁徙的初步具体证据。（这只具有象征意义的白鹳被制作成了标本，目前保存在德国罗斯托克大学。---编译者注） 6 [$ }+ P$ _+ r
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这只在1822年被击落并保存下来的白鹳为鸟类的远距离迁徙提供了第一个直接证据 # i& E5 O6 g; ^
照片提供：罗斯托克大学动物园
0 c* D( W7 V/ S! E 1880 & w* N' e3 U" y) [& e( C
鸟类学家威廉·厄尔·道奇·斯科特到普林斯顿大学天文系参观，并通过望远镜观看满月。他非常惊讶地看到候鸟在月球背景下的飞行轮廓，他利用自己的观察结果粗略估计了它们的飞行高度。
' o: L3 Z8 `% i0 y; ]& K3 |3 J 1896 + ]) o: h3 }& L& w
历史学家兼业余鸟类学家奥林·利比在威斯康星州麦迪逊郊外的一座山上攀爬，在9月的一个晚上，他在五个小时内统计了3800次候鸟的叫声。他后来写道，许多鸟鸣“几乎是人类的”，不难想象，它们表达了一系列的情感，从焦虑和恐惧到友谊和欢乐，这些叫声最终将被称为“夜间飞行鸣叫”，并被用作监测鸟类迁徙的一种方式。
5 ^$ Z3 m; _. x7 f 1899 . X$ \: }; a9 T b
在丹麦，汉斯·克里斯蒂安·科内利厄斯·莫滕森在椋鸟的腿上放置金属环，以研究它们的运动，这是科学使用鸟类环志的开始。
2 h7 P' h4 q0 N% w3 A: F! g7 ^ 1909
d9 A5 ~( R8 M0 `+ `& |" Y% a7 } 在纽约市的一次会议上，美国鸟类学家联盟的成员投票成立了美国鸟类环志协会，这是今天美国地质调查局鸟类环志实验室的直接前身。其任务是在全国范围内监督和协调鸟类保护工作。 5 v0 D# z& z: J1 t7 J3 r" T o3 L
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美国地质局鸟类环志实验室提供的仿古鸟类环志 & d& `/ k7 y" a0 o; K, o
Photo: We Shoot 1 p9 H3 ?0 v& A: y# n O1 m N
1920 . u4 b7 Z- { |4 m0 H
1918年《候鸟条约法案》通过后，美国生物调查局接管了鸟类环志计划。该机构的弗雷德里克·查尔斯·林肯将利用水禽的环志记录创建了“迁徙飞行路线”概念。迁徙飞行路线是北美的四条主要飞行路线，至今仍在围绕这四条路线组织鸟类保护工作。 ) J( S) p8 C; j0 v. r! c/ k
1941 - J# F+ M0 q7 j1 m% h& o9 j/ E
为英国政府工作的生物学家戴维·拉克和乔治·瓦利使用望远镜从视觉上确认一群鲣鸟正在发出神秘的军用雷达信号。这是雷达能够探测到飞鸟的第一个具体证据，但这个想法并没有立即得到采纳：拉克后来写道，“在一次会议上，在物理学家再次严肃地解释了离子一定会被响应之后，同样严肃的瓦利接受了他们的观点，前提是离子被羽毛包裹着。” ! V/ w+ D. ?# u( h$ V |! ~
1945 ) [. w m4 r/ F- h
路易斯安那州立大学鸟类学家乔治·洛厄里在尤卡坦半岛进行满月观测，采用了斯科特1880年最初的满月观测所启发的技术，观测证据表明一些鸟类迁徙确实横穿墨西哥湾，而不是在墨西哥上空走陆地路线。 : T2 }9 {! H5 R
1947
0 V# \1 X5 a0 Q 奥利弗·奥斯汀是一位鸟类学家，在二战后盟军占领下的日本领导野生动物管理工作。他描述了日本的传统方法，即用竹竿之间的丝网捕捉鸟类作为食物。雾网很快就成为在鸟类研究中捕捉鸣禽的主要方法。
* {7 `! E5 f& B& Y* G0 T/ f6 h' B 1952
0 x( L* r& X: f- U 乔治·洛厄里和他的合作者鲍勃·纽曼负责在整个大陆招募志愿者，记录秋季迁徙期间的月球观测数据。纽曼写道：“随着成千上万的人开始采用这一研究鸟类的新方式，望远镜在300多个地方投入使用。到赛季结束时，除了加拿大的一个省外，北美洲各州都收到了报告。”由于在没有计算机的情况下很难分析如此大量的数据，洛厄里和纽曼直到1966年才公布全部结果。他们的工作首次描述了整个大陆的鸟类迁徙模式。 9 S& ]$ m; L& |9 B% I4 E r& @/ e
; c4 ?+ c9 s X$ k% I& l7 S+ a7 i 理查德·格雷伯在20世纪50年代末做夜间飞行鸣叫监控 n6 O- r0 T- t7 o; H
Photo: W. E.Clark
# [2 h, N& G, b/ Y4 {5 s' M1 q8 { 1957
8 y7 R% L# |7 |% v" m; Z 伊利诺伊州自然历史调查鸟类学家理查德·格雷伯和工程师比尔·科克伦首次记录了夜间飞行鸣叫声，他们用自行车轴组装了一台录音机，用来记录一整晚迁徙所需的磁带长达6000英尺。 : t% _7 _! n* c! q# q. ?
1965 # M: J' k, I( Y" t2 @( x
理查德·格雷伯在伊利诺伊州用比尔·科克伦开发的微型无线电发射器标记一只迁徙中的灰颊夜鸫(Catharus minimus)。“我们每个人有时都必须敬畏人类，敬畏我们已经成为什么样的人，敬畏我们能做什么，”格雷伯将在奥杜邦写道。“太空飞行、月球特写照片、太空行走都在某种程度上震撼了我们的想象。我第二天早上从威斯康星州北部向南飞行时，刚刚目睹了另一物种的另一种成就，当时我就是这么想的。”
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1965年，格雷伯使用的派珀切诺基180飞机 ' `( S. K( m3 w3 Z
Photo: W. D.Zehr ; I% t& }/ s' z3 J, e- r9 J
1970 _9 @" ?) S, h; g9 E. Q- m
鸟类学家西尼·高瑟罗在乔治·洛厄里的指导下攻读博士学位，他发表了《鸟类迁徙的气象雷达量化分析》，这是首次使用相对较新的气象雷达技术对鸟类迁徙模式进行系统研究。 4 A1 ~) l0 u5 t8 W! i5 i0 H
1973 5 h+ r" Q9 e$ C
比尔·科克伦在一辆改装的旅行车上追踪一只带有无线电信标的斯氏夜鸫(Catharus ustulatus)，他把无线电接收器伸出车顶，追踪这只夜鸫从伊利诺伊州到马尼托巴州的迁徙过程长达930英里。
! e3 g! e6 \/ c" y3 P$ w 1984
! x+ ]3 J) _0 t- [! y9 ]' E* k& M 约翰·霍普金斯大学的应用物理实验室利用1978年发射的用于跟踪海洋和大气数据的Argos卫星系统，对鸟类的卫星发射器进行了首次实地测试。天鹅和鹰是早期的研究对象。 & S( K% ^* X5 Y- m2 V% a
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第一台安装在圈养金雕上的Argos发射器进行了现场测试。这只鸟戴着发射器长达五周
" v1 [+ d" z) ~. I6 I 照片提供：约翰·霍普金斯大学应用物理实验室 : |2 m4 a: {3 J5 b
1994
8 t3 H$ S8 B* n1 f! { 英国海鸟生物学家罗里·威尔逊用他自己发明的一种设备追踪觅食企鹅的运动，他称之为全球定位传感器。它使用古老的导航原理，仅使用一个微小的光传感器和时钟就可以计算和记录鸟类的位置。这些设备后来被称为光敏定位仪。
' [- ^5 N' L7 L- l& {6 e' q 1996
8 f/ h* w" g! u6 U. J+ h 加拿大科学家基思·霍布森和他的同事发表了一篇论文，证明了通过分析氘的含量来确定迁徙鸣鸟的出发地是可能的。氘是一种稀有的氢同位素，在鸣鸟羽毛中以不同的量存在于不同地区。
V, T! j0 G9 m4 @. E1 i 2000
- ^. l6 ]# ~& z" f1 J. D “选择性可用”是美国政府有意限制非军事用途GPS技术准确性的做法，现已被关闭。鸟类学家随后就开始制造GPS设备来跟踪鸟类的运动。 % }( r) I" A. c8 P
2002
1 N9 d+ o6 j0 ^* c9 }8 R! l 康奈尔大学鸟类学实验室推出了eBird，这是一个社区科学平台，让观鸟者可以将观察到的记录上传到鸟类学家、生态学家和其他研究人员可以访问的数据库中。今天，来自世界各地的目击记录已经超过10亿起。 ; P+ N g$ h" _& I
2007
% z# d; ?' q y1 T2 y+ l& o2 W; H5 ` 美国地质勘探局的一份新闻稿称，一个卫星发射器被安装在一只被称为“E7”的斑尾塍鹬(Limosa lapponica)身上，追踪这只鸟在太平洋开阔水域从阿拉斯加到新西兰长达7000英里的惊人不间断迁徙，“这相当于在纽约和旧金山之间做一次往返飞行，然后再飞回旧金山而不着陆。”(相关内容请参阅本公众号往期文章“一只打破世界记录的斑尾塍鹬”)
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' T" V' ]3 h9 | ] 2011年，在新西兰被称为E7的斑尾塍鹬
1 I. }3 D+ d# i) d( w Photo: Paul Gibson ; P- n# L" M p1 d. A( d
2009
+ u; ^6 b2 I6 N6 J, q 鸟类学家克里斯汀·鲁格和汤姆·史密斯启动了鸟类基因图谱项目，旨在绘制100个迁徙物种的遗传多样性图谱。这将使鸟类学家能够通过分析北美候鸟的DNA来确定其来源。 8 s L- A+ S6 V3 e9 S
2010
/ M- H# z0 W8 d6 u6 s* d/ n; _ 康奈尔大学鸟类学实验室的科学家们启动了BirdCast的二代工程，该项目利用气象雷达数据预测夜间特别激烈的鸟类迁徙活动。（最初的BirdCast项目始于2000年，由西尼·高瑟罗发起，一年后由于当时可用技术的限制而停止。）该项目的一个主要成果是，鼓励城市在大量候鸟可能出现的情况下关闭危害性夜间照明。 ! Z' k) J7 m( g2 m* ]: ~* c
2012 # e& |/ }2 Z6 D+ w0 t) W/ J: _
Motus野生动物追踪系统在加拿大启动，该系统使用微型无线电发射器和地面接收塔的自动化网络。在未来十年里，该系统将追踪超过30000只动物（主要是鸟类）。
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- Z, g' G: I" R6 o2 Z
第一批部署在加拿大的Motus基站之一 ! C% w6 W* v+ }( L, i6 H
Photo: David Bell $ b) v' V3 P( t0 v
2014 6 A! X& l; ^! |3 [7 {2 c
轻型地理定位仪证实了人们长期以来的怀疑，即体重与圆珠笔差不多的鸣禽白颊林莺(Dendroica striata)在秋季从新英格兰迁徙至南美洲期间，在东大西洋上空连续不间断飞行1400英里，为期三天。
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“夜间飞行计划”是迄今为止最大的夜间飞行鸣叫监控项目，在蒙大拿州的比特罗谷运营着50多个录音站。在私人研究和保护项目MPG牧场的工作人员凯特·斯通和黛比·莱克的带领下，“夜间飞行计划”将在未来两年记录超过10万小时的数据。
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9 i: U" c$ o8 s/ M$ N8 i
夜间飞行计划的自动记录装置 ' Z5 F" J U6 I8 _: E; x* Z
Photo: Debbie Leick
6 [, c, ]3 Z* f! M4 z& N, m' E 2020
# k/ `6 [5 C' e ^7 E8 Q1 P' F* A 一个新的野生动物太空跟踪系统Icarus开始运行，系统在国际空间站上安装了接收器。该计划的监督者旨在提供比以前使用的任何跟踪器都更轻便、成本更低、能提供质量更好数据的发射机。
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! q) x5 v+ _9 C- f 2018年，阿特梅耶夫和普罗科皮耶克在国际空间站为ICARUS动物追踪软件安装了天线 - r, Q* x! E) [0 i
Photo: A.Gerst/ESA/NASA
0 M( J# d0 L6 ]1 E' J/ J h 选自Audubon网站<科学>专栏 3 M! |, I# K! B5 ?' D4 O
原作者: Rebecca Heisman
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