在翅膀上觅食：生态相似的鸟类如何生活在一起？

后院喂鸟器中鸟类之间的口角突显了动物在自然界中有时面临的激烈资源竞争，但一些生态相似的物种似乎和平共处。现代生态学创始人之一罗伯特·麦克阿瑟对鸣禽的一项经典研究表明，类似的林莺——以昆虫为食、色彩斑斓的森林鸣禽——可以生活在同一棵树上，因为它们实际上在树上的位置略有不同，可能吃不同的昆虫

现在，一项新的研究正在使用现代技术重新审视麦克阿瑟的观察结果，这些观察结果在今天的生物学教科书中仍然被用作例子

由宾夕法尼亚州立大学和美国鸟类保护协会的研究人员领导的新项目表明，这些鸣禽如何共存比麦克阿瑟最初提出的更微妙。这项研究调查了莺的觅食行为、身体特征、饮食和进化史，发表在《生物学快报》杂志上

生态学领域的一个基本原则描述了两个争夺相同基本资源（如食物或栖息地）的物种如何不能在同一地区无限期共存。其中一个物种最终会更成功，并取代另一个

麦克阿瑟在1958年发表的具有里程碑意义的论文中描述了生活在同一棵树上并被认为“生态等效”的五种林莺如何通过在同一树的不同部位觅食而共存。例如，一些鸟在树干附近觅食，另一些在树枝上觅食，而一些鸟在其他树的顶部附近觅食，还有一些在树的底部觅食

宾夕法尼亚州立大学埃伯利科学学院Louis Martarano生物学职业发展教授、该论文的作者David Toews说：“麦克阿瑟建议我们需要更仔细地研究物种间的相互作用。”

“我们想用现代技术重新审视这一想法，使用麦克阿瑟时代没有的分子方法和进化视角。这使我们不仅可以直接量化它们的饮食，还可以更好地了解莺是如何划分栖息地的，以及我们今天看到的是如何被莺进化历史的竞争所塑造的。”

研究小组研究了13种共存于纽约东北部森林中的林莺，这些林莺在夏季繁殖。他们观察了20多年来鸟类的觅食行为，例如，收集鸟类在树上的高度、树叶的密度以及进食时与树干的距离等信息

他们还在五个夏天收集了粪便样本，以评估这种鸟的饮食内容，其中包括昆虫和蜘蛛。此外，研究人员还从两个公共数据库中获取了关于每个物种的物理特征及其喙的测量数据

Toews说：“麦克阿瑟的研究表明，如果鸟类在树的不同区域觅食，那么它们吃的东西也不同。”

“麦克阿瑟试图用他的同事的数据来测试这一点，他们试图分析胃内容物中的昆虫片段，但这偏向于未被消化的片段，而且它们非常难以识别。现在，我们可以从粪便样本中提取DNA，并使用一种称为粪便元条形码的技术来查看哪些昆虫物种被鸟类吃掉了。”

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与麦克阿瑟一样，研究人员发现鸟类的觅食行为在物种之间存在很大差异

“鸟类的大小和形状是进化时间尺度上许多压力的产物，但包括我们自己的研究在内的许多研究表明，这些压力中最主要的是觅食行为，”美国鸟类保护协会BirdsPlus指数经理、该论文的作者Eliot Miller说

因此，研究人员发现觅食的差异与鸟类的身体特征有关。例如，体型较小的鸟类在觅食时往往更频繁地盘旋，腿骨较长的鸟类往往在地面附近觅食。然而，饮食上的差异很小

Toews说：“我们研究的鸟类集体食用了数千种节肢动物，它们的饮食有相当大的重叠。”

“饮食的差异非常微妙，我们发现亲缘关系密切的物种有更相似的饮食。这表明麦克阿瑟对饮食的强调可能部分错了，尽管通过在树木的不同部位觅食来分配资源的总体想法是合理的。”

Toews说，这些鸟类在觅食时似乎是机会主义的。超过75%的粪便样本含有该地区最常见的昆虫——鹬，超过一半的样本含有常见的入侵叶象甲

米勒说：“由于觅食行为的显著差异，我们认为竞争塑造了这些物种今天的觅食方式，以及它们在进化过程中如何进化到觅食。”

“但我们没有看到饮食上的太多差异，所以其他力量可能对莺的进化有更直接的影响。值得注意的是，这些鸟类在冬季迁徙到中美洲和南美洲，因此这些地方的资源竞争以及迁徙的压力也可能塑造我们今天看到的特征。”

研究人员表示，他们希望进一步研究莺在越冬地的饮食和觅食行为。他们还计划分析食物来源的营养质量，看看竞争是否会影响他们饮食的这一方面

Toews说：“麦克阿瑟说得对，这些莺正在以很好的方式划分它们的栖息地，但这比他最初想象的要复杂一些。”

“人们经常在喂鸟器上观察到物种之间的竞争性相互作用，这样的研究表明，数百年或数千年前发生的这种相互作用是如何塑造我们今天看到的物种的。”

除了Toews和Miller，宾夕法尼亚州立大学的研究团队还包括Andrew Wood，他是Toews实验室的研究技术专家，现在是明尼苏达大学德卢斯分校的环境基因组学研究员，以及Marcella Baiz，她是Toews实验室的博士后研究员，现在是布法罗大学的生物科学助理教授

该团队还包括英国达勒姆大学的Andreana Welch、史密森尼国家动物园和保护生物学研究所的Robert Fleischer和德克萨斯理工大学的Adrienne Dale More information: Re-assessing niche partitioning in MacArthur's warblers: foraging behavior, morphology, and diet differentiation in a phylogenetic context, Biology Letters (2025). DOI: 10.1098/rsbl.2025.0001. royalsocietypublishing.org/doi … .1098/rsbl.2025.0001

Journal information: Biology Letters