详细介绍一下鸟类适应环境的方式，小雀形目鸟类如何借代谢调节适应季节和温度
文丨千赫
编辑丨千赫
温度和其他环境因素在动物的代谢调节中起着不可或缺的作用，并驱动着一系列对生存至关重要的形态、生理和行为适应。然而，如何将一个生物体的温度适应能力转化为季节性适应以维持生存的问题，目前还没有得到充分解答。
为了更好地了解这个问题，我们对冬季适应和夏季适应，以及寒冷适应和温暖适应的鸟类进行了比较。
结果显示，与夏季驯化和温暖适应的鸟类相比，冬季适应和寒冷适应的鸟类表现出了显著更高的基础代谢率（BMR）、蒸发失水（EWL）、能量预算、器官质量、状态4呼吸和细胞色素c氧化酶（COX）活性。
这表明中国水滨可以通过一些生理生化的生热调节来适应季节性或单纯的温度变化，有利于应对自然环境的变化。
我们还通过一般线性模型分析了多种参数受温度和适应化的影响程度，结果显示，BMR与肌肉、心脏和肾脏的其他参数之间呈正相关，在肌肉和肾脏的BMR和COX活性之间也存在正相关关系。
这些数据不仅为我们解答动物如何适应不同环境提供了依据，还为代谢调整的主要手段作出了预测。结果表明，与季节驯化相似，温度驯化的生理生化参数也存在显著差异，这些发现为我们更好地理解动物适应不同温度下的代谢调节提供了重要参考。
生理生态学试图了解响应环境应激和影响物种分布的生理过程，其表型灵活性是指可逆的、暂时的和可重复的表型变化。鸟类体温调节的一个重要组成部分是响应季节性能量需求变化的代谢调整的表型灵活性。
这些季节性代谢调整通常包括寒冷气候下BMR和高峰代谢率的增加。BMR是指动物在静息和禁食状态以及热中性区的能量转换速率，其作为能量消耗参数的应用已经受到了生理学家和比较生理学家的广泛关注。
与夏季相比，许多冬季小型鸟类表现出冬季增加的BMR增加。环境温度被认为是最重要的温度之一环境因素影响动物的季节性代谢，是许多形态、生理和行为适应的驱动力。有大量研究表明，与温暖适应的鸟类相比，冷适应的鸟类表现出更高的BMR。
器官质量的变化可能对鸟类的BMR有重要影响。例如，某些代谢活跃的器官和组织，如骨骼肌、肝脏、心脏、肾脏和消化器官的质量和大小可能会影响BMR的水平。肌肉/器官大小的增加会导致代谢活动的增加，而减少则会产生相反的效果。
这些器官质量的变化被认为是对各种能量需求的适应，而器官质量的增加与代谢活动的增加有关，从而导致BMR的增加，并且负责分解过程的酶活性的变化和代谢底物运输能力的变化也会影响器官的代谢强度，从而影响代谢率。
此外，当地的鸟类也能应对水可用性的波动。蒸发失水（EWL）是动物分散热量的主要手段，它可能受到类似的选择压力，如能量消耗。EWL被广泛应用于不同环境条件下鸟类的种间或种内研究。
一些研究表明，干旱地区的热和水危机具有压力，有利于显示低BMR的生物，因为它们具有较低的内源性产热作用，因此对蒸发冷却的需要更少。
生理和生化的调节和代谢
许多鸟类表现出相当大的表型灵活性，以满足它们的能量需求，其中包括在季节性适应过程中基础代谢率（BMR）的调整。例如，研究发现欧亚树麻雀在冬季和秋季的BMR明显高于春季和夏季，这表明季节性适应可以影响BMR的调整。
在中国河滨地区，研究数据显示，冬季适应环境的鸟类的BMR高于夏季适应环境的鸟类，这与之前的研究结果一致。然而，BMR的表型调整往往与亚热带或热带鸟类的季节性气候无关，例如红冠麻雀和澳大利亚猫头鹰。
相反，高纬度和寒冷的冬季环境产生更大的温度调节需求，因此高纬度地区的鸟类在冬季比夏季更容易出现常见的季节性代谢变化模式。此外，亚热带或热带鸟类对温度的响应比高纬度鸟类更为缓和。
这些数据表明，生热需求是BMR的常见调节因素，而与温暖驯化的鸟类相比，冷适应的鸟类显示出更高的BMR。这在许多鸟类中都很明显，例如红颈麻雀和红嘴鸟。
皮肤总失水、呼吸失水或EWL通常作为水平衡研究的参数。在小型鸟类中，EWL占粪便和尿液流失水分的5倍以上，通过研究观察到鸟类EWL的季节性变化，冬季捕获的鸟类的EWL比夏季捕获的鸟类高50%。
此外，研究结果显示，与生活在温暖条件下的鸟类相比，生活在寒冷条件下饲养的红嘴红斑蓟鸟需要更多的饮食摄入量。同时表明，鸟类适应低温可以在形态和生理上发生，以及内部器官对能量需求变化的可逆变化。
通过研究发现，在冬季，中国河滨人的心脏干质量比夏季显著增加。此外，与夏季和温暖适应的鸟类相比，冬季和冷适应的鸟类的肾脏干质量和肾脏湿质量均有所增加。
然而，在冬季和夏季适应的鸟类之间，以及在寒冷和温暖适应的鸟类之间，没有发现骨骼和肝脏肿块的差异。因此，器官质量的调整并不能完全解释BMR的变化。
因此，在未来的研究中，如果考虑BMR的变化时，可能需要考虑内部器官。此外，调节参与底物传递途径的分解代谢酶和转运体的活性可能是调节组织或器官在细胞水平上进行有氧代谢能力的过程的一部分。
例如，发现丝质椋鸟心脏和骨骼肌的状态4呼吸和COX活性明显高于夏季，且这两个参数均与BMR呈正相关。红嘴风保持在低温下也显示改善状态4呼吸和氧化活动在几个器官，包括肝脏、肾脏、肌肉和心脏与个人保持在温暖的温度下，表明改善代谢活跃器官的能力可能有显著影响风的体温调节暴露在寒冷条件下。
季节驯化和温度驯化中代谢调节的比较
栖息在季节性环境中的鸟类通常需要对基础代谢率（BMR）进行调整。越来越多的研究证明，形态和生理指标可以对环境低温作出快速反应。
尽管一些研究已经调查了BMR的季节变化对环境温度的响应，但这些研究的结果并不一致，这可能表明BMR在季节调整中可能表现出不同的模式，这取决于发现鸟类的地点的纬度。
例如，研究发现欧亚树雀和中国牛牛在夏季和冬季的BMR存在差异，而研究智利魁布拉达地区的红颈麻雀则报告夏季和冬季之间的BMR没有变化。这表明不同地区的鸟类可能对季节和温度的适应性有所不同。
然而，我们的研究发现野生鸟类比实验室饲养鸟类有更多的行为温度调节选择。这意味着季节适应和温度适应都可能导致中国人BMR的变化，但季节适应鸟类和实验室饲养鸟类的BMR波动是不同的。
在研究过程中，实验室中的鸟类必须完全适应较低的温度，而野生鸟类则可以通过行为逃离一些寒冷的条件。这意味着野生鸟类有更多的温度调节选择，可以避免适应低温的强制性情况，而实验室适应鸟类则需要在较短的时间内完全适应低温环境。
因此，在研究过程中，我们设计了一个模型来描述季节适应鸟类中体重与BMR之间的相关性，并使用该模型来预测实验室适应鸟类的BMR。同时我们利用温度适应鸟类的体重来预测BMR值，并根据季节适应公式进行调整。
我们发现，在温驯化过程中，预测的和测量的BMR值没有差异，这表明该模型对于温度适应鸟类的BMR预测是准确的。然而，在冷驯化过程中，预测的和测量的BMR值存在显著差异，这表明BMR可能受到冷适应的鸟类更多的影响，且冷驯化的鸟类BMR高于冬季适应的鸟类。
鸟类作为适应环境变化的“生物温度计”，其能够在不同季节中灵活地适应不同的温度条件。研究表明，季节性适应过程对于鸟类在BMR上的灵活性具有相当大的影响。
例如，在中国的海滨地区，人们对低温的敏感性会随着季节的变化而不同，这也会影响到鸟类对于冷热环境的适应能力。通过数据的统计分析，我们发现，适应了寒冷气候的鸟类在BMR方面表现出明显的优势，相比夏季鸟类而言，其BMR水平要更高。
但是，如果只看一侧面的结果，就表明冷适应对所有鸟类的影响都是一样的，并不完全准确。例如，在适应了寒冷气候已经长达15年的人的情况下，其BMR与冬季的鸟类相比，并没有表现出显著性的差异。
因此，需要针对不同个体和不同情况进行综合分析，才能更为准确地评价冷适应对鸟类的影响。
除此之外，不同的环境条件和适应历史对于鸟类的适应能力和BMR水平也会有所不同，这也需要引起研究者的重视。例如，在季节适应试验中，平均温度的波动和变化都会对鸟类的BMR产生影响。
此外，不同季节和不同的自然环境下，鸟类的TNZ（临界温度范围）和绝缘性变化也会出现灵活性和差异。
而鸟类的食物供应也会受到季节性影响，从而影响到其BMR水平的变化。例如，中国人在不同季节吃的食物类型也各不相同，而这种季节性的差异很可能会对鸟类的BMR产生影响。
总的来说，通过对不同环境条件和因素的综合分析，我们可以更加全面地了解鸟类在基础代谢率（BMR）方面的适应灵活性和影响因素，这对于生态保护和物种研究提供了新的思路和方法。
在研究过程中，我们发现中国河滨地区的鸟类对季节和温度的适应反应是一种系统性的反应，涉及到体重、EWL、代谢率、能量预算和器官酶活性的增强。这些发现表明，代谢调节的生理可塑性是鸟类适应寒冷环境的一般特征。
这些发现有助于更全面地了解鸟类在BMR方面的适应性，并可以为生态保护提供理论基础，同时为物种适应性和生态适应性研究提供新的思路和方法。
未来的研究可以进一步探索不同环境条件和因素对鸟类BMR的影响，并探究不同鸟类的行为温度调节选择的差异，以及如何最大化它们的适应性和生存能力。