内蒙古草原短趾百灵幼鸟应对气候变化所致营养错配的表型可塑性研究

Food availability is an important factor affecting the breeding success of birds. Global climate change has induced the mismatch between the nestling birth peak and insect emergence peak, which has threatened the survival of nestling birds because of food shortage. We found that Asian Short-toed Larks（Alaudala cheleensis）of the grassland of north east Neimenggu suffered the trophic mismatch in recent years and the breeding adults could not be adjusted their breeding time sufficiently to match the advanced insect peak. We hypothesize that the phenotype plasticity of nestlings maybe able to cope with the challenge of the trophic mismatch. We will examine multiple aspects to understand the phenotype plasticity of nestlings under different food conditions: firstly, the digestive plasticity of nestlings will be tested using metabonomics; secondly, the growth plasticity will be monitored using the growth related parameters. The project will also examine the fledging rate and body mass to evaluate whether the phenotype plasticity of the nestlings can allow them to cope with the trophic mismatch successfully. The project will provide a comprehensive understand of the roles and the mechanisms of the phenotype plasticity of the nestlings for birds to respond to the crisis of trophic mismatch.

全球气候变化可使幼鸟出生高峰与食源幼虫高峰不匹配，造成幼鸟营养错配而威胁鸟类的生存。我们已发现内蒙古东北部草原的短趾百灵（Alaudala cheleensis）正在经受营养错配，并且成鸟的繁殖时间可塑性不足以应对该威胁。根据前期研究，我们提出新的科学问题“短趾百灵可否通过幼鸟的表型可塑性应对气候变化导致的营养错配威胁？”。本项目将通过对不同食物条件下幼鸟的食谱差异、血浆代谢物水平差异以及生长调控因子的表达差异进行研究，探讨幼鸟是否在摄食、物质代谢及生长过程方面具有响应食物条件变化的表型可塑性，并结合幼鸟出飞率、体重等生存力指标，阐明幼鸟可否通过调整食谱、生长速率而确保生长与存活。项目将揭示幼鸟在鸟类应对营养错配威胁中的作用及其机制，为深入了解鸟类对气候变化的适应能力提供科学依据。

鸟类的幼雏与食源昆虫间的营养关系错配是全球气候变化导致的生态效应。幼鸟的食物条件是决定鸟类繁殖成效的重要因素，营养错配使幼鸟的适宜食物缺乏而影响其存活，导致鸟类种群繁殖成效降低而威胁鸟类的生存。幼鸟生长期的表型可塑性是鸟类应对营养错配的可能方式，研究幼鸟在营养错配条件下的表型可塑性对深入揭示鸟类应对营养错配的机制具有重要意义。本项目以内蒙古东北部草原的短趾百灵（Alaudala cheleensis）为例，研究了营养错配条件下短趾百灵的幼鸟在食谱、物质代谢、免疫以及生长的可塑性，得出以下结论：首先，在幼鸟出生高峰期与蝗虫发生高峰期错配的条件下，成鸟以鞘翅目昆虫和植物种子替代蝗虫若虫喂养幼鸟。第二，幼鸟从替代食物中吸收的糖、氨基酸和脂肪酸营养物质水平显著不足，幼鸟的能量代谢水平显著降低。第三，在营养物质摄入不足的条件下，幼鸟的物质分解代谢水平增强，而物质合成代谢水平减弱，以获得生存所需能量。第三，能量获得有限的情况下幼鸟在生存与生长之间的权衡是减缓生长维持生存，主要体现在免疫反应增强，而肌肉生长和骨骼生长均受到抑制，最终小体型离巢，存活率降低。幼鸟食谱的调整和生理表型可塑性不能缓解主要食源昆虫营养错配引起的不利影响。项目的研究结果明确了气候变化导致的物候错配对幼鸟的生存与生长均有不利影响，将对鸟类种群数量产生负面影响。