【获奖作品】用一枚小小的环志,追寻来自天边的归鸿

作者:秦彧来源:蝌蚪五线谱发布时间:2018-03-12

本文荣获“和院士一起做科普”2017年十佳新锐科普创客大赛文章类一等奖。

        2015年9月的金秋时节,千万只候鸟从遥远的北方翩然而至,中国江苏小洋口的海边滩涂顿时热闹非凡。在无数鸟儿忙碌的身影中,一只有着奇特勺子嘴的娇小水鸟,让在场的爱鸟人士全都惊喜异常:01号勺嘴鹬回来啦!

  有“身份证”的小鸟明星

  小如麻雀的勺嘴鹬是一群了不起的旅行家,它们在温暖的东南亚过冬,夏季回到北极附近的楚科奇半岛生儿育女,每年往返飞行将近两万千米。由于栖息地遭受严重破坏,可爱的勺嘴鹬已经极度濒危,全世界的现存个体还不到500只。

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  有着勺子状鸟喙的勺嘴鹬,是一种极度濒危的可爱鸟类。(图片来源:birdingbeijing.com)

  为了帮助勺嘴鹬摆脱灭绝的厄运,鸟类保育人士开始追踪它们的完整迁徙路线。人们试图弄清勺嘴鹬的繁殖地和越冬地,确定哪些沿途海滩是勺嘴鹬必不可少的落脚点,以便为它们的每一次远行保驾护航。

  在持续多年的观察中,编号01的雄性勺嘴鹬每年都会回到楚科奇繁殖地,几年之中和伴侣一同养育了13个鸟宝宝。连续三年的8、9月间,01号勺嘴鹬还会在小洋口海滩如期现身。这位英雄鸟爸为研究者揭示了勺嘴鹬的迁徙和繁殖习性,也在无意中成为了人类眼中的小鸟明星。

  在一群看起来一模一样的同类之中,人们之所以能够准确认出01号勺嘴鹬,是因为它的腿上佩戴了专属“身份证”。2013年6月,人们在楚科奇抓获了01号勺嘴鹬,在它的腿上戴上了印有“01”编号的石绿色塑料旗标,它的星路历程也从此开始。

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  这只雄性勺嘴鹬是家族里的头号明星,戴着印有“01”编号的石绿色塑料旗标。

  (图片来源:www.saving-spoon-billed-sandpiper.com)

  只需使用望远镜或长焦相机,人们便可以分辨每一只带有编号的勺嘴鹬。这种巧妙的鸟类标记方法,并不是勺嘴鹬研究人员的灵光乍现,而是一种源于20世纪90年代的新型鸟类环志。看似简单的小小彩色旗标,凝聚了人类在鸟类环志技术上的百年探索。

翩翩新来燕,双双入我庐

  作为一种神秘的自然现象,候鸟迁徙一直令古人感到迷惑不解,世界各地都流传着类似“鸿雁传书”的优美故事。不过,我们的先辈们并不具备观察候鸟迁徙的手段,只能发出“无可奈何花落去,似曾相识燕归来”的感叹。

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  檐下的乳燕,明年真的会再来吗?

  (图片来源:www.discoverwildlife.com)

  随着近现代科学的兴起,鸟类研究不再仅仅是为了满足人们的好奇心。作为地球生物圈的重要成员,野生鸟类的数量变化及其生活习性,与大自然的生态演进有着复杂微妙的关系。研究鸟类的种群大小、数量增减与迁徙繁衍,以及气候和环境变化对候鸟生存的影响,对于保护野生鸟类、维护生态平衡有着重要的意义。一些鸟类研究内容还直接攸关人类的利益,近年来世界卫生组织推动的全球禽流感监视网络项目就是如此。

  然而,想要精准识别野生鸟类绝非易事。在我们的眼中,同种鸟儿的不同个体往往相似得如同多胞胎,长途飞行之后更是完全无从辨认。成年鸟类的羽色会在越冬羽和繁殖羽之间每年轮换,它们几年后的长相估计连亲妈都搞不清。只有为目标鸟类个体定制唯一的标记,才能持续跟踪它们的繁殖、迁徙等行为。

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  想靠长相分辨出每一只斑胸草雀,简直是一件不可能完成的任务。

  (图片来源:www.newswise.com)

  从古至今,人们实践了许多有趣的鸟类标记方法。豢养猎鹰或天鹅的贵族豪门,会给宠物戴上雕有徽记的脚环或标牌。为了防止与邻家的家禽混淆,农人时常用鲜艳的颜料涂抹鸡鸭。美国博物学家欧.汤.西顿也做过类似的尝试,曾经在1882年用墨水标识野生雪鹀。

  我国春秋时代的吴国宫女,曾经将彩线系在家燕脚上,期待它们会在第二年重返旧巢。1803年,美国鸟类大师奥杜邦也曾将银色丝线系在东菲比霸鹟的腿上,以此观察这些年轻的小鸟是否回到它们出生的农场。

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  奥杜邦描绘了东菲比霸鹟的可爱形象,却没有找到标记这种小鸟的有效方法。

  (图片来源:公共领域)

  早期的鸟类标记不具备唯一性,长期、大量标记候鸟会导致观察记录混乱。由于标记上没有联系方式,即便候鸟和标记被其他人成功回收,相关记录也很难得到正确反馈。无论是系彩线还是涂颜料,这些标记的实际效果全都低得感人。1899年,一位名叫汉斯•莫特森的丹麦中学老师终于改变了这一切。

  爱抓鸟的中学老师

  尽管在丹麦维堡中学的学生们面前颇有威严,汉斯•莫特森老师却是邻居眼中的怪人。他经常用网四处抓捕小鸟,为鸟儿戴上一个金属脚环之后再放飞。更加奇葩的是,莫特森太太也经常帮助老公抓鸟!

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  1899年,第一只佩戴环志的鸟儿从童话般美丽的丹麦维堡起飞。

  (图片来源: www.worldalldetails.com)

  莫特森两口子的行为并非心血来潮,而是一种前无古人的鸟类研究方法。经过多年的思索与实践,他将铝板剪成适合鸟类腿跗粗细的长方片,在每个铝片上冲压上联系方式和系列编号。将这些铝片弯成脚环佩戴在鸟腿上,认真做好记录之后再放飞,这些鸟儿便拥有了自己的专属身份标记。

  1899年6月,汉斯•莫特森放飞了一批戴有编号铝环的紫翅椋鸟,现代意义上的鸟类环志就此横空出世。回收到这些椋鸟的陌生人,通常会写信报告发现环志的时间和地点。汉斯•莫特森随后会将这些宝贵信息登报公布,以便与鸟类研究同行分享,并鼓励更多人参与环志的回收。

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  汉斯•莫特森一生环志了6000多只候鸟,开创一个鸟类研究的全新时代。

  (图片来源:viborghistorie.dk)

  汉斯•莫特森很快成为各国鸟类学家竞相仿效的对象,德国更是于1903年建立了世界首个官方环志机构。到了1930年代,几乎所有欧洲国家、亚洲的日本、北美的美国和加拿大,以及澳大利亚和新西兰都建立了鸟类环志中心,不少国家之间还签订了鸟类环志合作协定。

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  早期的鸟类环志大多是朴实无华的手工制品。

  (图片来源:answers4ansers.pl)

  短短的一百多年间,鸟类环志工作者几乎走遍了世界的每一个角落。人们小心地捕获各种野生鸟类,依照严格的操作规程为它们检查身体,选择大小合适、铭刻着唯一编码的铝合金或铜镍合金脚环,佩戴于鸟儿的小腿或跗跖上之后将其放飞。鸟类环志的回收和报告,同样形成了规范的流程和严密的网络。

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  使用环志钳为候鸟戴上大小合适的金属环志。

  (图片来源:Commons.wikipedia.org)

  中国大陆的鸟类环志工作起步很晚,直到1983年7月才在青海湖鸟岛进行了首次环志放飞。不过我国环志事业大有后来居上的势头,已经建立了覆盖全国的一百多个环志站,每年环志的鸟类数量稳居亚洲第一。通过在山东日照市环志并回收一批家燕和金腰燕,研究人员证实了有关燕子归巢的古老猜想。人们还发现可爱的小燕子居然并不从一而终,每年回到故乡后多半会重组家庭。

  在各国环志工作者的不懈努力之下,借助环志回收时获取的位置与时间信息,人们描绘出一条又一条原本不为人知的鸟类迁徙路线,确认了各种重要候鸟的繁殖地、越冬地和中途落脚点,对野生鸟类的种群数量、个体寿命和生活史有了更深刻的了解。迄今为止,环志依然是鸟类研究中最为重要有效的手段。

  青鸟殷勤为探看

  沉浸于探究自然的鸟类学家,同样无法避免人世的悲欢离合。朝鲜战争的突然爆发,使得著名鸟类学家元洪九先生留在了北方的朝鲜,失散于南方的小儿子元炳旿却一直生死未卜。深藏起骨肉分离的无限伤痛,元洪九先生继续从事着热爱的鸟类研究。

  1964年5月,日本山阶鸟类研究所收到一封来自朝鲜的信件。时任朝鲜科学院生物学研究所所长的元洪九先生,在平壤回收了一只带有环志的北椋鸟。他发现这个编号C7655的环志可能来自日本,便写信向日本同行询问相关信息。日本鸟类学家很快确定了这只北椋鸟的环志者,查询结果却出乎所有人的意料。

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  一只普通的北椋鸟,曾经开启过一段充满人间真情的环志传奇。

  (图片来源:www.birdskorea.org)

  或许是出于对远方父亲的怀念,元炳旿也选择了鸟类研究作为终身职业。1963年,元炳旿在韩国首尔环志并放飞了一只北椋鸟。这只戴着C7655编号脚环的自由精灵,在一年多之后穿越了戒备森严的南北军事分界线,神奇地来到了元洪九先生的身边。15年间彼此音讯全无的一对父子,就这么悲喜交加地隔空重逢了。

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  朝鲜于1992年发行邮票,纪念元洪九父子的传奇经历。

  (图片来源:m.blog.daum.net)

  尽管全球鸟类环志网络日趋完善高效,鸟类环志的回收率却依然低得惊人。我国环志工作者曾经放飞数以万计的鸟类,能够成功回收的环志通常不到千分之三。元炳旿博士亲手环志的小鸟,为什么会奇迹般地被他的父亲回收?或许冥冥之中自有天意, C7655号北椋鸟这才化身为神话中的青鸟,殷勤探看天各一方的亲人们吧。这段令人唏嘘不已的人间传奇,使得“保护鸟类,就是保护人类自己”显得不再空洞,也为精彩纷呈的鸟类环志历史又添上了浓墨重彩的一笔。

  鸟类环志的次世代

  尽管对鸟类研究的贡献十分丰硕,传统的鸟类环志远非完美无缺。想要辨识出小小脚环上的信息,必须极度接近或是重新捕捉环志鸟,鸟类环志的回收率因此很难提高。腿杆上有毛的猛禽或者整天猫在水里的游禽,喜欢用鸟喙啃来咬去的部分鹦鹉,都不是佩戴金属脚环的合适对象。金属脚环的材质已经考虑了防止锈蚀,可是长期使用之下还是难免破破烂烂,变得既难以辨认又有可能割伤鸟儿。在特别寒冷的地区,导热良好的金属脚环甚至会导致鸟类严重冻伤以致死亡。为了克服传统金属环志的缺点,五花八门的新一代鸟类标识应运而生。

  不少猛禽和远洋水鸟都是飞行好手,从它们身上回收脚环十分具有挑战性。人们因此使用尼龙或者塑料制成旗子般的小标签,在标签上印上唯一的编号,然后固定在这些大鸟的双翅之上。只需使用望远镜观察,便可以回收佩戴翅旗的候鸟记录。

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  佩戴翅旗的小军舰鸟。翅旗上的编号清晰可见。

  (图片来源:Commons.wikipedia.org)

  野鸭之类的水鸟大多是整天泡在水里的小短腿,佩戴和观察它们的脚环都很麻烦,它们宽大的扁嘴倒是安放标记的好地方。用扎带或金属丝穿过鸟类的鼻孔,将印有编号的鼻盘或鼻鞍固定妥当,这些鸟儿的脸上便有了醒目的“身份证”。

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  带有红色鼻鞍的雌性凤头潜鸭,可以清晰看到编号“1“。

  (图片来源:www.towerhabitats.org)

  天鹅和大雁都有漂亮的长脖子,素食的它们也不会吞咽体积较大的食物。为它们佩戴有弹性的彩色塑料颈环,不仅比金属脚环更为方便安全,而且有利于使用望远镜跟踪观察。在我国山东荣成的烟墩角海湾,戴有红色颈环的越冬大天鹅既是一道亮丽的风景,也为国际禽流感监视网络提供了重要的数据。

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  一只佩戴红色颈环的大天鹅在烟墩角海湾过冬。

  (图片来源:中国网)

  与经典的金属脚环相比,塑料或者表面涂塑的彩色脚环或脚带轻便廉价,可以用特定的色彩表示鸟儿被放飞的区域,还能印上醒目耐久的编号。通过辨认彩环的颜色和编号,便可以确定环志鸟来自何方,是放飞记录中的哪一只个体。

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  一只戴上了好几个彩环的勺鹬幼鸟,彩环的色彩和位置组合有着特定的含义。

  (图片来源:www.surfbirds.com)

  1990年代,澳大利亚开始把彩色旗标用于鸻鹬类鸟儿的标记,专门用于跟踪东亚到澳大利亚的候鸟迁徙。一只小鸟通常会佩戴两枚塑料旗标,通过不同颜色、不同佩戴位置的组合加上唯一的编号,可以快速确定标记鸟的身份和来处。还记得大名鼎鼎的01号勺嘴鹬吗?所谓“01”便是它的腿部旗标编号,旗标的石绿色则代表它是在俄罗斯楚科奇环志放飞的。与传统的金属环志相比,塑料旗标的观察效率有了革命性的提升。

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  旗标的数量、位置和色彩的不同组合,代表了放飞候鸟的不同区域。

  (图片来源:www.yamashina.or.jp)

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  这只红脚鹬是我国香港放飞的第一只带有旗标的候鸟,上白下黄的色彩组合代表香港,旗标上还有醒目的“A0”编号。

  (图片来源:www.wwf.org.hk)

  作为次世代的鸟类环志,各种新型鸟类标记往往也有各自的缺点。由于鸟儿会定期换羽,经常和飞羽一起脱落的翅旗难以长期使用。鸭子们相当讨厌奇怪的鼻盘或鼻鞍,它们会千方百计甩掉这些累赘的东东。形式多样的新型鸟类标记并不是金属脚环的终结者,多种标记的合理搭配才可以收到事半功倍的效果。使用彩环和旗标的时候,鸟类学家一般会同时为鸟儿戴上记载着更多信息的金属脚环。

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  一只受到“特别关照“的雌性欧绒鸭,同时佩戴了鼻盘和无线电跟踪器。

  (图片来源:www.briloon.org)

  来自太空的“观鸟者”

  无论是汉斯•莫特森的天才发明,还是功能更强的新概念鸟类标记,想要成功回收这些环志几乎完全靠运气。一大帮科学家守着望远镜和捕鸟网守株待兔,“一心以为有鸿鹄将至”,辛苦等待良久之后却往往收获甚微。

  现代电子通讯技术的进步,为鸟类研究带来了高科技的鸟类标记手段。只要为野生鸟类戴上无线电发射器,人们便可以像狗仔队一样实时监测鸟儿的飞行起居,甚至还能拉风地开着飞机跟踪远行的候鸟。在保育濒危鸟类朱鹮的过程中,为了监测人工繁育并野化放飞的朱鹮,我国专家就曾为一些放飞个体佩戴了无线电发射器。

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  几乎灭绝的朱鹮重获生机,无线电发射器可谓功不可没。

  (图片来源:zsl-edge-of-existence.tumblr.com)

  GPS全球卫星定位系统的建成运行,使得鸟类学家们又拥有了太空中的“千里眼”。他们设计制造小而轻的GPS卫星跟踪器,固定在候鸟的背部或者不影响飞行的其他部位。这些设备利用GPS定位鸟儿的位置,通过信号发射器将数据发送到太空中的人造卫星上,卫星再将数据传回地面的接收站。在电池耗尽或是设备滑落之前,即便这些戴着跟踪器的鸟儿飞越千山万水,人们也可以及时获取它们的准确位置和行动规律。

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  GPS卫星跟踪器堪称监测鸟类迁徙的神器。

  (图片来源:www.audubon.org)

  2007年2月的迁徙季中,研究人员从新西兰放飞了一批斑尾塍鹬,它们的体内各植入了一个价值5000美元的新型GPS跟踪器。斑尾塍鹬们离开新西兰一路向北,穿越整个西太平洋回到了阿拉斯加繁殖地。当年八九月间,一只代号“E7”的雌性斑尾塍鹬创造了一项惊人的世界纪录。短短8.2天之内,她不眠不休地飞行了11000多千米,从北极附近的阿拉斯加直达南半球的新西兰!如果没有GPS跟踪器的帮助,人们或许永远无法想象,小小的候鸟竟然能够直接飞越浩瀚的太平洋。

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  皮下植入GPS跟踪器,尾部拖着发射天线的斑尾塍鹬即将开始新的旅程。

  (图片来源:www.birdlife.org)

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  功能强大的GPS跟踪器,为我们揭示了斑尾塍鹬“E7”令人不可思议的飞行。

  (图片来源:sixdays.org)

  虽然GPS跟踪器的表现可圈可点,“贪婪”的鸟类学家们却依然心有遗憾。为了不影响鸟类的活动,环志或其他装置的重量不宜超过鸟类体重的4%。然而,受制于电池和天线的小型化极限,GPS跟踪器通常重达十几克到几十克,只能用于大中型鸟类的研究。

  不过,这种情况可能很快得到改变。数十家大学和研究机构正在共同推进一项利用空间技术开展动物研究的国际合作,项目简称为伊卡洛斯(Icarus,International Cooperation for Animal Research Using Space),与希腊神话中那位不幸的少年同名。科研人员计划在国际空间站和低轨道人造卫星上安装高灵敏的专用天线,接收来自小型跟踪器发出的微弱无线信号。如此一来,跟踪器的信号发射功率可以设计得极低,使用微型太阳能充电电池就足以为设备长期供电。

  如果伊卡洛斯项目达到预期效果,不到一克重的跟踪器便能满足鸟类研究的苛刻要求,蜂鸟之类的小可爱也将第一次佩戴上跟踪定位装置。除了必要的GPS定位功能,这些迷你设备还能测量运动速度、磁场强度以及气温气压,价格也将远比GPS跟踪器平易近人。2017年10月,俄罗斯货运飞船将把伊卡洛斯项目的第一个天线送上国际空间站,一扇通往未知世界的大门即将为鸟类和其他动物研究者打开。

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  为了追踪小小的鸟儿,伊卡洛斯项目甚至惊动了国际空间站。

  (图片来源:icarusinitiative.org)

  从翩翩飞燕足间的一缕红丝,到汉斯•莫特森的朴素铝环,再到戴着旗标的可爱勺嘴鹬,以及GPS跟踪器和未来的伊卡洛斯,人们对鸟类乃至自然奥秘的探索从未停息。在如今的世界各地,每年都会新增500万只拥有“身份证”的野生鸟类,大约一亿只佩戴着各类标记的鸟儿与我们共享着美丽的地球。历经百年的不懈努力,鸟类环志系统已经成为一个科学严密的庞大网络,成为人类了解自然、保护生态的有力助手。

  亲爱的读者们,想不想为我国的鸟类环志事业做点什么?这其实一点儿也不难!在野外遇到带有环志或其他标记的鸟儿,您可以详细记录标记的形状、颜色、数量、位置和编号等等,发现鸟儿的时间、地点(有GPS坐标更好),能够拍下清晰的照片更是极好的。有了完整可靠的信息,再附上姓名和联系方式,您就可以向神秘的有关部门报告自己的大发现啦!

  (发邮件到nbbc@caf.ac.cn,或是打电话到01062889530,就可以联系到北京的鸟类环志中心。加入安徽野鸟摄影群160603469,也是不错的主意!)

  参考资料:

1、 鸟类环志管理办法(试行),国家林业局林护发[2002]33号文

2、 http://icarusinitiative.org/

3、 http://globalflywaynetwork.com.au

4、 燕子的环志观察初报 高登选 范丰学 陈相军 《动物学杂志》 1991年01期

5、 微博 勺嘴鹬在中国

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