鳥類遷徙是自然界中最引人注目的生態現象之一，指鳥類為適應季節性或環境變化，在不同區域間進行的周期性、定向的移動。遷徙行為涉及複雜的生理、行為、遺傳和生態適應機製，是鳥類對資源波動、氣候條件和繁殖需求的精準響應。

與緯度梯度上的鳥類遷徙不同，鳥類類群中有一大部分類群，山地鳥類，沿海拔梯度進行季節性的“垂直遷徙”。在這個遷徙過程中，鳥類將在幾天之內中經曆巨大海拔落差，麵對劇烈的溫度與氧分壓變化。但對於不同垂直遷徙規模的鳥類來說（如，窄域海拔遷徙鳥類、廣域海拔遷徙鳥類），他們各自在遷徙中所麵對的溫度與氧氣改變會有所不同。例如，廣域海拔分布的鳥類將會麵對氧分壓的劇烈改變，而通過行為可塑性來緩解溫度改變；而窄域海拔分布的鳥類，將會經曆更大的季節性的溫度改變，而經曆的氧分壓改變卻較小。

在遷徙過程中，表型可塑性通過多層次的性狀調整（生理、形態、行為及分子），使鳥類在垂直遷移中實現精準的海拔適配。但不同遷徙海拔分布域的鳥類，如何應對溫度和氧分壓各自改變所發生，卻未曾可知。從理論上來講，物種所展現的表型可塑性改變應該與它們各自經曆的環境壓力成正比，那麼，廣域海拔分布域的鳥類所經曆的氧分壓較大，應對與氧分壓改變的表型可塑性應該更大，反之，窄域海拔分布域鳥類麵對的溫度改變較大，它們應對溫度改變的表型可塑性則較大。

為研究這個理論，研究聚焦於分布在喜馬拉雅-橫斷山區的兩種近緣鳥類——廣域遷徙的金色林鴝（Tarsiger chrysaeus）和窄域遷徙的白眉林鴝（Tarsiger indicus），揭示了表型可塑性如何調整其獨特的季節性遷徙模式。廣域遷徙金色林鴝在極高海拔（3,000 - 4,600米）繁殖，冬季下遷至極低海拔（<500米）越冬。它們在遷徙中經曆了劇烈的氧分壓變化，但巨大的海拔跨度緩衝了季節性溫差。窄域遷徙的白眉林鴝與金色林鴝同域高海拔繁殖，但冬季僅在海拔2,000米以上活動。因此，其遷徙中的氧分壓變化較小，卻需應對更劇烈的季節性溫度波動。

研究團隊通過人工氣候室模擬多樣化環境壓力（結合溫度與氧分壓變化）並運用多組學分析手段（涵蓋心髒、飛行肌、肺、肝髒的轉錄組與蛋白質組測序），搭配加權基因共表達網絡（WGCNA）和矢量分析，量化基因表達可塑性的強度與方向。結果發現：溫度是主導驅動力，兩種林鴝對溫度變化的基因表達變化整體上強於對氧分壓變化的響應。在可塑性變化方麵，兩種林鴝呈現出物種特異的模式，窄域遷徙的白眉林鴝在應對低溫挑戰上展現出更強的整體表型可塑性；廣域遷徙的金色林鴝則對低氧環境表現出更強的適應能力。例如，金色林鴝的心肌對氧分壓變化的基因表達可塑性顯著更強。

為進一步挖掘兩種林鴝季節性遷徙模式背後的生理機製，團隊針對飛行肌組織中與代謝相關的關鍵基因展開深入研究。結果發現，白眉林鴝在飛行肌糖酵解活性上表現出更強的可塑性；盡管兩種林鴝均通過溫度驅動調整乳酸脫氫酶（LDH）亞型比例，而白眉林鴝更擅長調節LDH-A基因的表達變化（催化丙酮酸生成乳酸），利於快速能量爆發應對劇烈溫變。金色林鴝LDH-B基因表達（乳酸氧化回丙酮酸）可塑性更強，可在低氧情況下有效清除長距離遷徙中產生的乳酸，規避肌肉疲勞及電解質紊亂風險。這種基因調控的核心目標是維持飛行中關鍵的ATP能量供需平衡。

研究闡明了金色林鴝和白眉林鴝的生理表型可塑性已深度適配其遷徙路線的主要環境壓力，揭示了行為策略與內在生理表型變化的高度協同。在全球變暖的背景下，廣域與窄域遷徙的鳥類麵臨不同的風險，物種保護策略需更具針對性。該研究結果以“Phenotypic plasticity co-varies with elevational range in two avian species of elevational migrants in the Himalayas” 為題於近日發表於Nature Communications。必威精装版app西汉姆联 動物多樣性保護與有害動物防控全國重點實驗室博士生薛泊寧、佘惠晌博士和河北師範大學的博士生左立榮為共同第一作者，必威精装版app西汉姆联 的屈延華研究員、美國德克薩斯大學的Shane G. DuBay博士、河北師範大學的李東明教授和四川大學的吳永傑教授為本文的共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金和第三次新疆綜合科學考察等項目的資助。

文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-60770-w

圖1. 兩種垂直遷徙的林鴝對溫度和氧分壓變化響應的假設可塑性示意圖