山雀的歌声为达尔文的性状置换理论提供了实时证据

根据科罗拉多大学博尔德分校10月9日在《进化生物学杂志》上发表的一项新研究，博尔德的山雀已经进化出一种不同的曲调，以避免与它们的近亲混淆。

该研究结果为查尔斯·达尔文的著名理论之一提供了实时证据，并揭示了人类活动的压力如何影响野生动物的进化。

山雀是北美西海岸和落基山脉高海拔针叶林中常见的鸣叫动物。它们不断发出“哔哔哔哔”的欢快鸣叫，以吸引配偶或保卫领地。

黑顶山雀是它们的近亲。这两种鸟看上去非常相似，只是山雀的眼睛上方有一对白色的眉毛状条纹。黑顶山雀往往生活在较低海拔地区，在某些地区，如科罗拉多州的博尔德县，这两种鸟的栖息地重叠。

这篇论文的资深作者之一、生态与进化生物学系副教授斯科特·泰勒(ScottTaylor)想知道这种独特的生活安排是否会促使山雀进化出不同的特征。他的团队的假设基于达尔文的“性状置换”理论，该理论认为，栖息地重叠的近亲物种往往会在性状(如外观和叫声)上出现差异，以减少不同物种之间的竞争或代价高昂的杂交。

加拉帕戈斯雀就是一个典型的例子。加拉帕戈斯群岛上的这些鸟类关系密切，它们进化出了不同的喙形状和大小，专门吃不同类型的种子，以减少竞争。

在博尔德，两种山雀共存，研究人员想知道这些鸟是否已经开始哼唱不同的曲调。

“对鸟类来说，歌声是个体相互识别的重要特征，”该论文的第一作者、生态与进化生物学系的应届毕业生奥利维亚·泰勒(OliviaTaylor)说。

为了探索这一问题，该团队与西安大略大学和康奈尔大学的研究人员合作，录制了2,000多首山雀的歌声。他们在博尔德采集了黑顶山雀和山雀的样本，这两个物种在那里共存。他们还跟踪了加利福尼亚州的山雀种群和纽约的黑顶山雀种群，这两个物种在那里单独生活。

他们发现，博尔德山雀的鸣叫声与加州山雀不同。博尔德山雀的鸣叫声不是常见的四音符“蜜蜂-蜜蜂-蜜蜂”的鸣叫声，而是更多音符的鸣叫声。例如，它们的许多鸣叫声有五到六个音符，这比生活在同一地区的黑顶山雀的两音符鸣叫声长得多。

与加州山雀及其黑顶山雀近亲相比，博尔德山雀的歌声中也更有可能包含一两声引语——歌曲开头的短促鸣叫。

“我们的耳朵无法真正听清这些较长的引语，我们只是在录制和分析歌曲后才注意到这一点。但鸟类的听觉比我们好得多，所以它们肯定能区分它们，”斯科特·泰勒(ScottTaylor)说道，他已经在科罗拉多大学博尔德分校的山雀研究中工作了六年。

先前的研究表明，当黑顶山雀与山雀共存时，它们会占主导地位。如果山雀离黑顶山雀太近，黑顶山雀通常会赶走山雀，而山雀通常会等黑顶山雀吃完后离开，然后才靠近喂食器。

虽然这两个物种可以相互繁殖，但黑顶山雀和山雀杂交产生的雌性后代很可能不育。

作者表示，唱不同的歌曲可以帮助山雀区分朋友和敌人，并避免杂交。

“杂交会产生生殖成本。从进化的角度来看，不育雌性是繁殖的死胡同。杂交雄性也许还会遭受一些我们尚不知道的生理损失。鉴于这两个物种适应不同的海拔高度，一些杂交品种可能难以在高山的寒冷冬季生存，”斯科特·泰勒说。

几百年前，山雀栖息在博尔德的针叶林中，而当时黑顶山雀的数量可能比现在少得多。随着定居者迁入并种植白蜡树和枫树，他们也为黑顶山雀创造了绝佳的栖息地。因此，黑顶山雀的数量现在可能要大得多，而且这些鸟与当地山雀的互动也更加频繁。

“观察这些物种如何应对最终由人类引入的压力，这非常有趣，”奥利维亚·泰勒说。“为此，我认为记录和了解我们对野生动物的影响以及它们如何适应共存很重要。”