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了解濒危物种,一鸟接一鸟

2019年9月26日
当一只鸟落在她手上时,陈南希笑了.体育外围平台大学的生物学家南希·陈正在绘制影响佛罗里达一种濒危鸟类的进化力量图, 并提出了一些体育外围物种灭绝的基本问题. 体育外围平台大学. 亚当窗口)

根据一项 最近发表在该杂志上的分析 科学, 自1970年以来,美国和加拿大的鸟类数量已经减少了近30亿只——惊人的占总数的29%. 这项研究描绘了一幅不仅仅是濒危物种鸟类灭绝的惨淡图景, 但据说有大量的鸟类,比如麻雀, 并提出了进化生物学的基本问题:哪些基因影响生存和繁殖? 当一个种群受到灭绝的威胁时,它的基因会发生什么? 为什么有些人的表现比其他人好? 自然种群是如何在短时间内进化的?

这些都是进化生物学家进行研究的关键问题 南希·陈他是华盛顿大学生物学助理教授 体育外围平台大学.

陈每年都去金星旅行, 佛罗里达, 去研究佛罗里达的灌木丛鸦, 一种濒临灭绝的野生鸟类,自1969年以来一直被单独标记和监测. 利用50年来收集的数据, 陈创建了家谱,并开发了系谱模拟,以分析鸟类的遗传物质随着时间的推移而由于栖息地的丧失而发生的变化. 她基于实地数据开发的工具使她能够研究不同的进化力量如何塑造种群中的遗传变异,并影响物种灭绝的可能性.

“对我来说,在自然环境中研究生物体非常重要,因为实验室和野外的选择压力是不同的,”她说.

而陈收集的数据对自然资源保护者很有用, 她的研究对理解人类遗传学也有重要意义. 她最近收到了 美国国立卫生研究院最大化研究人员的研究(MIRA) 格兰特表示,她的研究将“加深对当代自然进化的遗传基础的理解”, [这]对于准确预测现代公共卫生和医疗干预如何影响人类人口的长期健康和人口统计学至关重要.”

她在康奈尔大学获得博士学位,在哈佛大学获得本科学位. 在哈佛大学, 她研究了家雀的疾病, 特别是一种引起结膜炎或红眼病的细菌,它导致了20世纪90年代家雀数量的大幅下降. 陈在疫情前后对家雀的基因进行了测序,以观察鸟类的基因组是如何改变的,从而使鸟类对细菌更具抵抗力.

“我一直对了解种群在自然中是如何进化的很感兴趣, 鸟类比较容易跟踪和观察,”陈先生说. 此外,她笑着说,“我确实喜欢观鸟. 这是一种与一个地方互动的不同方式,因为它就像一个寻宝游戏. 鸟类也非常有趣,因为它们会做最疯狂的事情,你会想‘什么? 你在想什么?”

在这个领域

体育外围图片/ J. 亚当窗口)

薄雾卷过树顶和屋顶

字段站: 作为与康奈尔大学和阿奇博尔德生物站合作的一部分, 陈南希每年都去 阿奇博尔德生物站在金星,佛罗里达州,学习、观察并与佛罗里达灌丛鸦组合. 阿奇博尔德生物研究站成立于1941年,是美国最古老的野外研究站之一, 而阿奇博尔德的灌丛鸦是现存最大的灌丛鸦种群之一.

 

两名研究人员看着墙上地图上绘制的橙色点

映射的领土: 在和她的同事们出发前往野外之前,陈在阿奇博尔德生物站看了一张保护区的地图. 这张地图标明了研究人员发现佛罗里达灌木杰伊巢穴的位置. 因为研究人员要监控大约100个区域,所以要花9个小时才能找到一个新的灌木松鸦巢穴, 每一公顷的大小(1公顷大约等于2公顷).5英亩,大约一个足球场的大小). 研究人员和志愿者每年绘制一次所有区域的地图,每个月对整个鸟类种群进行一次普查.

 

研究人员在一张大桌子上放了许多纸条

细致的指出: 研究人员在巢卡上做了详细的记录. 卡片上有它们在每个巢穴中找到的蛋数量的信息, 年轻人的数量, 以及对巢穴位置和周围栖息地的描述. “这就像服用了类固醇的老大哥,”陈说. “每个个体都有标记,我们在他们的一生中跟踪他们,所以我们知道他们的一切.研究人员知道每只鸟的寿命, 它们每年繁殖多少后代, 有多少后代能存活下来. 使用这些数据, 陈创造了种群谱系——类似于非常详细的家谱——记录了一个种群中的每一个个体在一段时间内与其他所有个体之间的关系. 谱系数据让研究人员可以观察到不同个体的适应性,以及在物种基因组中形成变异的进化过程.

 

研究人员从一个大罐子里取出鸟的种子.

吸引鸟: 陈抓了一把花生,她用它来引诱鸟儿,以便观察它们. 研究人员还用一种被称为陶工陷阱的铁丝笼子捕捉并绑住任何进入该地区的“外来”鸟类. 门是用一根绳子绑着的棍子撑开的,里面放着一把花生. “这就像一个Elmer Fudd陷阱,”陈说. “我们要在灌木丛里等上几个小时,等我们想抓的松鸦进去时,就拉绳子.”

 

树枝上一只鸟的特写镜头.

佛罗里达灌丛鸦: 佛罗里达灌丛鸦大约12英寸长,以蓝色的头为特征, 发白的额头上, 蓝色的翅膀, 灰色的回, 蓝色的尾巴, 和黑腿, 脚, 和嘴. 佛罗里达灌木杰伊只是15种原产于美国的鸟类之一,也是佛罗里达唯一的特有鸟类. 这些鸟是非迁徙的,这意味着它们倾向于呆在离它们出生的地方很近的地方. 这一特性使研究人员更容易在野外跟踪单个种群.

 

两个工人走过擦洗的刷子.

现场:在与研究员约翰·菲茨·菲茨帕特里克(John“Fitz”Fitzpatrick)一起进行的一场领地制图会议上,陈在灌木橡树和棕榈林中漫步, 康奈尔鸟类学实验室的主任. 灌丛松鸦的栖息地包括干燥的沙丘和防火的湿地松, 擦洗橡木, 和棕榈植物. 在人类之前, 雷击引起的火灾频繁发生, 生态系统和许多生物, 包括佛罗里达灌丛鸦, 都与火灾周期紧密相关.

 

用双筒望远镜观察天空的研究员挡住了眼睛.

一个濒危物种: 自1987年以来, 佛罗里达灌丛鸦已被列为联邦濒危物种法案的“威胁”物种. 陈说,这主要是由于“人类栖息地的破坏”. 灌木丛松鸦的栖息地因日益发展而改变, 土地利用改变,为农田腾出更多空间, 和灭火. 如果该地区的火灾减少, 灌木丛中杂草丛生,许多物种无法生存, 研究人员发现松鸦的健康状况有所下降. 研究濒危物种让陈有机会更好地了解当种群规模下降时,种群的基因组是如何变化的.

 

鸟窝.

寻找窝: 在野外,研究人员寻找新的巢穴. 当他们找到一个巢穴, 他们体育外围平台雏鸟贴上金属标签,这是美国鱼类和野生动物追踪器. 每只鸟都被标记上独特的彩色条纹组合来识别. 2019年是佛罗里达斯克罗布-杰伊研究50周年. “有半个世纪的数据价值,这是一座金矿,”陈说. “我们也有血液样本, 所以我们有能力从20年前的个体中提取DNA. 这是一个非常好的数据集,我们可以直接测量人口是如何演变的.”

 

特写一只手抓着一只被标记的鸟

近亲繁殖增加: 陈和她的同事们观察到佛罗里达灌木杰伊种群的近亲繁殖水平不断上升,因为随着时间的推移,进入该种群的移民数量一直在下降. “这对所有的灌木丛松鸦保护主义者来说是一个巨大的冲击, 这让我们明白了在不同人群中保持导电性的重要性,”陈先生说. 基于这些观察, 佛罗里达鱼类和野生动物协会正在进行迁移项目,将松鸦从一个种群转移到另一个种群, 这是一种“假的强迫移民”.”

 

一只鸟在飞行,它的脚上挂着一个标签.

对人类的好处: 陈基于佛罗里达斯克罗布-杰伊数据开发的工具也可以应用于人类遗传学. 很少有研究能长期追踪人类种群及其环境, 因此,像陈教授这样的研究为研究人员提供了独特的机会,来测试进化生物学中长期存在的问题. “我们的想法是模拟基因谱系中等位基因的孟德尔遗传,”Chen说. “我们有一对妈妈和爸爸,妈妈体育外围平台我们一半她的基因,爸爸体育外围平台我们一半他的基因. 如果我有谱系,知道所有这些关系,我就能模拟这种传播. 这是一种观察基因组和遗传多样性随时间变化的有力方法.”

太阳落在松树上.

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类别: 科学 & 技术

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