科学家模拟“未来雀科”的叫声

居住在厄瓜多尔加拉帕戈斯群岛的雀类是生物学界的巨星，它们为查尔斯·达尔文的进化论提供了重要证据。其中一个原因是，新的雀类物种会随着生态变化而迅速出现，这被称为生态物种形成理论。

现在，科学家利用雀鸟的标志性特征之一——鸣叫声，确定了生态和物种形成之间的关键联系。干旱等重大生态变化会极大地改变雀鸟的鸣叫声，以至于其他雀鸟不会做出反应。该研究结果发表在 10 月 10 日发表在《科学》杂志上的一项研究中。

早期对雀类的研究表明，它们的喙能够适应生态环境的变化，包括栖息地丧失和干旱。随着喙的变化，它们的歌唱方式也会受到影响。研究表明，这些由喙引起的歌唱变化可能会影响物种之间的相互识别，并导致物种分离。

[相关：由于母系基因，这种鸟可以诱骗其他鸟来照顾它的蛋。]

由于达尔文雀用歌声吸引配偶，与喙进化有关的歌声变化可能是生态物种形成的催化剂。然而，物种形成是一个长期的历史过程。这使得记录起来有点困难。

为了观察物种形成的过程，一组科学家设计了一项实验研究，该研究使用了计算机模拟和几十年来对鸟类进行的一些实地数据。早期的研究表明，雀科鸟类的喙可以进化得强大到可以咬碎坚硬的种子，也可以保持得更脆弱。这些较软的喙使它们能够做出更快的动作，从而发出更复杂的歌声。

“像沼泽麻雀那样唱出复杂的歌曲需要很强的运动能力。而大而有力的喙太笨重了，无法控制所需的动作，”研究报告的共同作者、马萨诸塞大学阿默斯特分校生物学家杰弗里·波多斯在一份声明中说。

研究团队利用数十年来对达尔文雀喙因各种环境变化而发生的变化的定量研究，模拟了未来喙可能如何变化。他们选择干旱作为这项实验的生态驱动因素。干旱条件往往会选择喙较厚的雀类。利用这些数据，他们可以预测和模拟雀类歌曲在未来干旱期间会如何变化。

[相关：对于啄木鸟来说，打节拍可能与唱歌相同。]

“从本质上讲，我们设计了未来雀科鸟类的叫声，”波多斯说道。

该模型显示，鸟喙越厚，歌声就越慢，频率带宽就越窄。据预测，每次干旱事件都会使它们的鸟喙变得越来越厚，这应该会进一步减慢它们歌声的速度并降低其带宽。

研究团队利用模拟技术创造了未来雀类的叫声。然后他们回到达尔文中地雀的特定种群并播放这些叫声。

“我们发现，即使模拟的鸣叫声发生了相当于三次干旱事件的变化，雀类对我们修改后的鸣叫声的反应也没有变化，”研究合著者、麻省大学阿默斯特分校博士生凯蒂·M·施罗德在一份声明中说。“但到了六次干旱事件，它们发生了如此大的变化，雀类几乎一点反应都没有。”

研究小组表示，这表明，由于喙和歌声之间的联系，一种全新的达尔文中地雀物种可能会在加拉帕戈斯群岛六次大旱灾中进化。

“我们的研究并不是一场概念革命，”波多斯说，“而是对生态物种形成及其合理性的经验性和实验性验证。”