北师大邓文洪教授团队揭示鸟类近人繁殖的驱动因素和内在机制
生命科学Life science
近日，北京师范大学生命科学学院邓文洪教授团队通过深入的野外生态学研究，分析了自然环境和近人环境北红尾鸲种群之间巢寄生率的差异，揭示了鸟类近人繁殖的驱动因素和内在机制。2023年2月17日，该研究成果以“Brood parasitism risk drives birds to breed near humans”为题，发表在Cell Press细胞出版社期刊Current Biology上。北京师范大学生命科学学院博士生张敬刚为论文第一作者，邓文洪教授为通讯作者，北京林业大学李建强教授、德国马克斯普朗克鸟类学研究所 Peter Santema博士和Bart Kempenaers教授参与了研究。
野生动物在靠近人类居住地的环境中生存是长期进化的结果。有些野生动物在近人环境中生存有效地降低了巢捕食率和巢寄生率，从而提高其生存适合度和种群生产力，最后形成了固定的近人生存的栖息模式，例如大家熟悉的麻雀、喜鹊、家燕等鸟类。而有些野生动物正在适应人类环境，例如在我国分布广泛的北红尾鸲，一部分个体在自然环境中繁殖，另外一部分个体在农村附近或农民居住区繁殖。北京师范大学生命科学学院邓文洪教授团队通过深入的野外生态学研究，分析了自然环境和近人环境北红尾鸲种群之间巢寄生率的差异，揭示了鸟类近人繁殖的驱动因素和内在机制。
一般而言，鸟类巢寄生行为会给宿主的适合度造成很大的负面影响。为了降低被寄生的风险或减少被寄生后适合度的下降，宿主进化出了一系列的应对策略。相关的研究主要集中在卵阶段（如卵识别行为）和雏鸟阶段（如雏鸟识别行为），而对于巢前防御阶段（寄生者将卵产在宿主巢内之前）宿主和寄生者的相互对抗关注较少。
该研究发现，北红尾鸲常筑巢于民房附近甚至室内，且建在室外的巢被杜鹃寄生的概率高于建在室内的巢（图1A）；对于室外巢，距离房屋越远，被杜鹃寄生的概率越高（图1B）。为了降低巢被杜鹃寄生的风险，北红尾鸲选择了近人繁殖的策略（在距离房屋更近或进入房屋内营巢繁殖）。
图1. A.北红尾鸲室内巢和室外巢被大杜鹃寄生风险对比；B. 北红尾鸲室外巢距离最近房屋的距离与大杜鹃寄生风险之间的关系。
在研究地，北红尾鸲一般每年繁殖两次，但是由于大杜鹃到达繁殖地的时间比较晚（大杜鹃到达繁殖地时，绝大多数北红尾鸲已进入第一次繁殖阶段的孵卵期后期或育雏期，此时已不适合大杜鹃的寄生），北红尾鸲在第一个繁殖阶段没有被大杜鹃寄生的风险，而在第二个繁殖阶段有较高的被寄生风险。因此，研究团队比较了两次繁殖阶段间北红尾鸲的巢到房屋的距离。首先，第二次繁殖阶段室内巢的概率显著高于第一次繁殖阶段（图2A）；对于室外巢，第二次繁殖阶段到房屋的距离显著小于第一次繁殖阶段（图2C）。
图2. A.C. 北红尾鸲第一个繁殖阶段和第二个繁殖阶段室内巢比例（A）及室外巢距最近房屋距离（C）的比较；B.D. 杜鹃组和对照组室内巢比例（B）及室外巢距最近房屋距离（D）的比较。
为了进一步明确该结果，在2019年和2021年北红尾鸲的第一个繁殖阶段（即杜鹃到达繁殖地之前），研究团队在研究地一部分区域通过播放大杜鹃的声音和放置大杜鹃的标本人为营造杜鹃寄生风险，在另一部分区域利用没有寄生习性的鸟类—戴胜作为无风险对照。结果发现，杜鹃处理区域室内巢的概率显著高于对照组区域（图2B）；对于室外巢，杜鹃组区域的巢到最近房屋的距离显著小于对照组区域（图2D）。以上结果说明，为了降低被杜鹃寄生的风险，北红尾鸲会主动选择近人繁殖。本研究表明，动物可以利用人类生境应对其他物种的不利影响。Verrelli 等人近期总结了城市进化生态学领域未来要解决的30个最重要的问题，其中一个是“城市化如何影响物种间的协同进化？”，本项研究成果为回答该问题提供了很好的例证。
该研究工作得到了国家自然科学基金委（31672297 、32271559）、国家留学基金委（201906040159）和德国马克思普朗克学会的资助。
作者专访
Cell Press细胞出版社特别邀请论文通讯作者邓文洪教授进行了专访，请他为大家进一步详细解读。
CellPress：
您的团队为何选择开展有关北红尾鸲应对巢寄生的研究？
邓文洪教授：
协同进化一直是生态学研究的热点问题之一，其中最受关注和研究最多的是以杜鹃为代表的种间专性寄生性鸟类以及它们与其宿主的协同进化关系。课题组通过前期的研究发现，北红尾鸲是大杜鹃经常利用的宿主，二者在协同进化中展开了寄生与反寄生的博弈。强大的选择压力会迫使北红尾鸲在各个阶段进化出相应的反寄生策略以阻止杜鹃的寄生，包括巢前防御阶段、卵识别阶段、雏鸟识别阶段和雏鸟后阶段。近期的研究发现，北红尾鸲经常选择在人类生存的环境下进行繁殖，北红尾鸲选择在人类生存的环境中繁殖是不是一种反寄生策略呢？带着这个问题，我们设计了本项工作的实施方案，主要是检验北红尾鸲在人类环境中繁殖是否是一种有效的反寄生策略。
CellPress：
您认为此项研究的亮点是什么？
邓文洪教授：
随着人类对自然环境的影响不断增加，野生动物的栖息地发生了一些变化，一些野生动物逃离了人类环境，而有些野生动物正在适应人类环境。在我国分布广泛的北红尾鸲，一部分个体在自然环境中繁殖，另外一部分个体在农村附近或农民居住区繁殖，在逐步适应人类生存环境。本项研究结果发现，繁殖在人类环境中的北红尾鸲被杜鹃寄生的概率远低于远离人类环境繁殖的个体，北红尾鸲选择人类环境作为庇护所是对杜鹃寄生的适应进化趋势，寄生压力越大，近人繁殖趋势越强。城市进化生态学领域未来要解决的30个最重要的问题，其中一个是“城市化如何影响物种间的协同进化？”，本项研究成果为回答该问题提供了很好的例证。
CellPress：
您的团队未来在该领域有哪些进一步的研究计划？
邓文洪教授：
本研究揭示了北红尾鸲近人繁殖可以避免巢寄生，从而提高种群生产力。在将来的研究中还将开展野生动物近人类生存的内在机制及驱动因素，包括遗传机制、生理因素、环境因素和种间关系等方面的研究内容，同时也将对杜鹃雏鸟特殊行为的机理和控制因素进行探讨。
作者介绍
张敬刚
博士
张敬刚，博士，毕业于北京师范大学，目前在德国马克思普朗克鸟类学研究所做博士后工作。主要从事巢寄生、性选择等鸟类行为生态学领域的研究。在Current Biology、Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences、Behavioral Ecology、Animal Behaviour、Behavioral Ecology and Sociobiology、Animal Cognition、Ecology and Evolution 等期刊发表SCI论文8篇。
邓文洪
教授
邓文洪，教授，博士生导师，兼任北京猛禽救助中心主任。世界雉类协会专家组成员，IUCN物种存活委员会（SSC）委员，中国动物学会鸟类学分会理事，北京市动物学会理事，北京市野生动物保护协会理事。担任Frontier Biology in China、Journal of Raptor Research等杂志编委。主持和完成国家及省部级基金30余项，以第一或通讯作者在Current Biology、Proceedings B、Animal Behaviour、Behavioral Ecology、Biological Conservation、Oryx等期刊发表学术论文60余篇，编著和参编专著7部。主要从事动物生态学研究，关注环境变化对鸟类多样性、分布模式、群落结构和相关行为的影响，曾参加中国第34、35、36次南极科学考察，首次对南极阿蒙森海及宇航员海的鸟类和哺乳类进行了系统调查。
▌论文标题：
Brood parasitism risk drives birds to breed near humans
▌论文网址：
https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(23)00081-7
▌DOI：
https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.01.047
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