鸟类迁徙是自然界中最引人注目的生态现象之一，指鸟类为适应季节性或环境变化，在不同区域间进行的周期性、定向的移动。迁徙行为涉及复杂的生理、行为、遗传和生态适应机制，是鸟类对资源波动、气候条件和繁殖需求的精准响应。

与纬度梯度上的鸟类迁徙不同，鸟类类群中有一大部分类群，山地鸟类，沿海拔梯度进行季节性的“垂直迁徙”。在这个迁徙过程中，鸟类将在几天之内中经历巨大海拔落差，面对剧烈的温度与氧分压变化。但对于不同垂直迁徙规模的鸟类来说（如，窄域海拔迁徙鸟类、广域海拔迁徙鸟类），他们各自在迁徙中所面对的温度与氧气改变会有所不同。例如，广域海拔分布的鸟类将会面对氧分压的剧烈改变，而通过行为可塑性来缓解温度改变；而窄域海拔分布的鸟类，将会经历更大的季节性的温度改变，而经历的氧分压改变却较小。

在迁徙过程中，表型可塑性通过多层次的性状调整（生理、形态、行为及分子），使鸟类在垂直迁移中实现精准的海拔适配。但不同迁徙海拔分布域的鸟类，如何应对温度和氧分压各自改变所发生，却未曾可知。从理论上来讲，物种所展现的表型可塑性改变应该与它们各自经历的环境压力成正比，那么，广域海拔分布域的鸟类所经历的氧分压较大，应对与氧分压改变的表型可塑性应该更大，反之，窄域海拔分布域鸟类面对的温度改变较大，它们应对温度改变的表型可塑性则较大。

为研究这个理论，研究聚焦于分布在喜马拉雅-横断山区的两种近缘鸟类——广域迁徙的金色林鸲（Tarsiger chrysaeus）和窄域迁徙的白眉林鸲（Tarsiger indicus），揭示了表型可塑性如何调整其独特的季节性迁徙模式。广域迁徙金色林鸲在极高海拔（3,000 - 4,600米）繁殖，冬季下迁至极低海拔（<500米）越冬。它们在迁徙中经历了剧烈的氧分压变化，但巨大的海拔跨度缓冲了季节性温差。窄域迁徙的白眉林鸲与金色林鸲同域高海拔繁殖，但冬季仅在海拔2,000米以上活动。因此，其迁徙中的氧分压变化较小，却需应对更剧烈的季节性温度波动。

研究团队通过人工气候室模拟多样化环境压力（结合温度与氧分压变化）并运用多组学分析手段（涵盖心脏、飞行肌、肺、肝脏的转录组与蛋白质组测序），搭配加权基因共表达网络（WGCNA）和矢量分析，量化基因表达可塑性的强度与方向。结果发现：温度是主导驱动力，两种林鸲对温度变化的基因表达变化整体上强于对氧分压变化的响应。在可塑性变化方面，两种林鸲呈现出物种特异的模式，窄域迁徙的白眉林鸲在应对低温挑战上展现出更强的整体表型可塑性；广域迁徙的金色林鸲则对低氧环境表现出更强的适应能力。例如，金色林鸲的心肌对氧分压变化的基因表达可塑性显著更强。

为进一步挖掘两种林鸲季节性迁徙模式背后的生理机制，团队针对飞行肌组织中与代谢相关的关键基因展开深入研究。结果发现，白眉林鸲在飞行肌糖酵解活性上表现出更强的可塑性；尽管两种林鸲均通过温度驱动调整乳酸脱氢酶（LDH）亚型比例，而白眉林鸲更擅长调节LDH-A基因的表达变化（催化丙酮酸生成乳酸），利于快速能量爆发应对剧烈温变。金色林鸲LDH-B基因表达（乳酸氧化回丙酮酸）可塑性更强，可在低氧情况下有效清除长距离迁徙中产生的乳酸，规避肌肉疲劳及电解质紊乱风险。这种基因调控的核心目标是维持飞行中关键的ATP能量供需平衡。

研究阐明了金色林鸲和白眉林鸲的生理表型可塑性已深度适配其迁徙路线的主要环境压力，揭示了行为策略与内在生理表型变化的高度协同。在全球变暖的背景下，广域与窄域迁徙的鸟类面临不同的风险，物种保护策略需更具针对性。该研究结果以“Phenotypic plasticity co-varies with elevational range in two avian species of elevational migrants in the Himalayas” 为题于近日发表于Nature Communications。中国科学院动物研究所动物多样性保护与有害动物防控全国重点实验室博士生薛泊宁、佘惠晌博士和河北师范大学的博士生左立荣为共同第一作者，中国科学院动物研究所的屈延华研究员、美国德克萨斯大学的Shane G. DuBay博士、河北师范大学的李东明教授和四川大学的吴永杰教授为本文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和第三次新疆综合科学考察等项目的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-60770-w

图1. 两种垂直迁徙的林鸲对温度和氧分压变化响应的假设可塑性示意图