
鹤在我国传统文化中象征着长寿、幸福、吉祥和忠贞,在文人风骨和民俗文化中被认为是优雅高贵的“一品鸟”。作为啸唳高原的“雪域神鸟”黑颈鹤(Grus nigricollis)更为这种圣洁的符号增添了无暇的神秘感,被“动物界的忠贞之鸟,遵循一夫一妻制,不为繁衍而将就”等描述加冕,在不丹、中国和印度均具有“忠贞”文化意义。

可事实真的是这样吗?
在鸟类中,单配制即一夫一妻制是最常见的繁殖体制,这个体制通常伴随着很高的巢位忠诚度(Nest-site Fidelity)。这种忠诚度对繁殖成功有很多好处,比如增强亲代照料、维持社会地位、减少寻找新配偶的精力等。但是,许多单配制的鸟类实际上会进行婚外交配(Extra-pair Mating),这一策略在塑造鸟类交配系统的同时也通过影响繁殖成功和后代的遗传多样性驱动着性选择。值得一提的是,尽管研究表明婚外受精与遗传多样性呈正相关,但最近的研究表明,这种关系在物种内部和跨物种之间存在差异,这增加了我们对这一复杂现象的理解需求。
作为典型的单配制湿地鸟类,黑颈鹤主要分布在青藏高原和云贵高原,被认为是高原湿地的代表性物种。在黑颈鹤的繁殖季节,它们会形成稀疏分布的繁殖对,这暗示了一种由于较低的繁殖密度而可能存在的较高配偶忠诚度。黑颈鹤所具有的特性,比如长寿、强领地性和父母投资均衡等,都将该物种指向了较低的婚外受精比例预期。然而近期的研究显示,近源物种沙丘鹤 (Antigone canadensis) 却存在着较高的配偶更换和婚外配现象,这就使得黑颈鹤是否婚外配这一问题格外引人关注,通过遗传学手段对黑颈鹤的野外繁殖种群进行分析无疑是解开这一未解之谜的重要手段。


图二 研究区域示意图
若尔盖湿地自然保护区是黑颈鹤的重要繁殖区(图2),通过连续四年间(2017-2020)对黑颈鹤巢和巢中DNA样本数据的采集,四川大学生命科学学院冉江洪课题组进行了以下工作:1)利用13个微卫星位点进行性别鉴定和个体识别;2)通过同胞分析重建了家谱;3)计算了繁殖群体内的亲缘系数;4)结合巢位信息和遗传数据估算了巢位忠诚度和婚外交配的可能性。通过揭示巢位忠诚、交配策略和亲缘动态之间的复杂互动,该研究揭开了这些神秘鸟类群体中社会结构与繁殖策略的新层面。


图三 谱系重建图展示了从第1号巢到第9号巢的亲代-子代关系 通过收集并成功鉴定羽毛样本,识别出亲代个体,标记为iHjAk,其中i代表采集年份,j代表巢编号,k代表从该巢收集的第k个个体。Mx和Fx表示通过谱系重建中的同胞分析鉴定出的个体。图中的连线表示个体之间的亲代-子代关系。
成功的谱系重建和同胞分析为揭开黑颈鹤的神秘面纱提供了重要信息(图3)。在那些被记录到至少两个繁殖季后代数据的巢上,至少有一只亲鸟在后续季节返回的概率为100%,而雄性和雌性的巢位忠诚度分别为100%和71%。在记录到至少两次繁殖行为的七对繁殖对中,没有一对在整个观察期内始终保持对彼此的忠诚。在那些在同一繁殖季被记录到两枚卵的巢中,婚外受精卵的比例为16.6%(30枚卵中有5枚为婚外受精,婚外受精窝次:非婚外受精窝次 = 5:10)。具体而言,符合分析标准的30个后代中,2018年巢1和巢8的后代分别由不同的父亲繁殖,而2019年巢2、巢4和巢5的后代也由不同的父亲繁殖。这些发现表明,尽管黑颈鹤表现出较高的巢位忠诚度,但其交配策略中仍存在相当的婚外受精比例。另外,通过计算种群中所有个体之间的亲缘系数(Coefficient of Parentage),研究发现所有亲代配对的亲缘系数均为零,即它们之间不存在亲缘关系,说明这些个体在遗传上互不相关。该结果说明黑颈鹤形成的松散繁殖群体并不是基于亲缘关系,而是独立于遗传关系而建立的。

该研究揭示了黑颈鹤在交配行为和群体动态方面的重要模式,包括巢位忠诚、婚外受精以及非亲缘关系群体的形成,这些行为可能是黑颈鹤适应其生态环境的生存策略,同时也是反映栖息地质量和种群健康状况的变化重要的生态指标。黑颈鹤的高巢位忠诚度可能表明即便未来环境变化使这些地点不再理想,他们还是很有可能持续返回传统的巢址,从而导致“进化陷阱”,对它们的生存构成威胁。另外,繁殖活动严重依赖行为信号,而这些信号往往会对信号发出者带来显著的能量和健康成本,目前忠诚的地点可能提供了丰富的食物和适宜的繁殖环境。而气候变对婚外繁殖比例的影响以及这种交配行为对增加后代遗传多样性,从而增强种群对环境变化的适应能力的可能性,也提示了我们持续长期监测的重要性。
因此,本研究在理解黑颈鹤的交配行为和群体动态方面具有重要意义,不仅为物种的繁殖策略和适应机制提供了关键洞见,也为未来制定保护措施奠定了坚实的理论基础。通过长期监测和深入研究,我们可以更好地应对环境变化对黑颈鹤及其栖息地的潜在威胁,确保保护措施的有效性,并维护生态系统的整体健康和稳定。

近日,该研究以Mechanisms of Enhancing Genetic Fitness in Non-Kinship-Based Groups: Insights from Black-necked Cranes为题,在线发表于生态学主流刊物Ecological Indictors上。四川大学李雨航、晋雨漪为论文共同第一作者,冉江洪教授为通讯作者。四川大学何兴成、窦亮、南京大学李忠秋教授、四川若尔盖湿地国家级自然保护区管理局何鹏辉、张元姝一同参与此项研究。
(信息来源:动物行为学家)