谁的叫声?DNA 和声音研究帮助确定了巴西两种新的猫头鹰物种。

巴西高水平的生物多样性可能因失控的毁林而丧失。
An Alagoas Brazilian screech owl
人类栖息地扩张威胁着新发现的巴西角枭。菲尔德博物馆

近期研究揭示了过去曾被视为同质化的巴西角枭种群的区分之处。就在上个月,一个国际研究团队在《动物分类学报》(*Zootaxa*)期刊上发表了一项研究,区分并命名了两种新的角枭,一种生活在亚马逊雨林东南部,另一种生活在北部大西洋森林。

角枭属(*Megascops*)是西方大西洋地区最多样化的猫头鹰属。但由于角枭在颜色和羽毛上的相似性,新物种很难区分。生物学家称之为形态学的这些鸟类身体结构的差异也同样难以评估。

因此,亚马逊雨林和大西洋雨林中的角枭长期以来被归为“瓦氏角枭-黑顶角枭复合体”(*Megascops watsonii*–*M. atricapilla* complex),这是一个物种外观高度相似、边界模糊的群体。但巴西的两名研究人员不信服,他们利用基因和声音分析工具,认为在这个复合体中实际上存在六个物种,其中包括两个先前未命名的类群。

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早在2006年,帕拉联邦大学动物学研究的师生Sidnei de Melo Dantas和他的导师Alexandre Aleixo就开始怀疑,巴西森林中的角枭比之前记录的要多样化得多。据Aleixo介绍,两人着手收集专门用于解析这些差异的数据,这个项目最终成为了Dantas博士论文的基础。

map of screech owl ranges
最新发现的两种角枭都生活在巴西。Sara Chodosh

“我们需要有人真正专注于这个问题,才能得到答案,”Aleixo说。“Sidnei非常有热情,而且这个项目非常适合他,因为他是一个户外工作者。他开始系统地为这个项目收集数据。”

Dantas于2013年完成了他的论文答辩,并于2016年发表了他近十年前开始的多年野外工作和分析的首次报告。这篇论文概述了在模糊定义的“瓦氏角枭-黑顶角枭复合体”中存在更大物种分化的可能性。尽管还有大量分析工作需要进行并详细发表,但其他事务耽搁了Dantas和Aleixo对他们收集的样本进行深入研究。直到疫情爆发。

COVID-19大流行引起的停滞让研究人员有时间仔细审视他们对多年来收集的样本进行的分析。

“我们过去一年,也就是疫情那一年,之所以能完成这么多工作,是因为我们有了时间真正深入研究数据,” Aleixo说,他现在是芬兰赫尔辛基芬兰自然历史博物馆的馆长。“更容易讲述这个故事,并真正说服人们我们面对的不仅是一种,而是六种不同的角枭。”

收集角枭叫声和标本

为了克服外观相似的挑战,最近发表在《动物分类学报》上的研究利用了广泛的基因分析和角枭独特的叫声来区分分布在巴西及周边地区的六个物种。

研究人员获得了49个角枭标本的DNA样本,其中包括来自巴西和美国等多个国家的博物馆标本,以及Dantas及其同事在野外工作中收集的新标本。

A Xingu Brazilian screech owl
Megascops stangiae,或称馨古角枭,是两种新发现的巴西角枭之一。菲尔德博物馆

经过数月努力,研究人员在巴西寻找新的角枭标本,他们会在夜间出发,使用预先录制的角枭叫声来吸引它们,促使它们保卫领地。一旦角枭足够近,研究人员会在获得巴西政府许可后将其击落,以收集和保存必要的组织样本。

从雨林收集到所有必需的皮肤和肌肉组织后,基因分析在芝加哥的菲尔德博物馆进行。研究人员专注于三种线粒体基因和三种核基因,这些基因编码了角枭细胞中不同的功能结构。如果两个角枭种群之间的这些基因编码差异过大,它们就不再适合繁殖,因此种群会分化,随着时间的推移演化出两个不同的物种。

为了补充基因分析,研究作者汇编并比较了角枭独特叫声的录音。总共有来自65只个体角枭的83段录音被分析了声音变异。这些录音来自之前的研究、开源档案以及作者自己的野外工作。

菲尔德博物馆经验丰富的鸟类学家、该研究的作者之一John Bates说,声音样本对于研究形态学难以描绘的夜行性鸟类至关重要。“你看它们不那么清楚,但你能听见它们,”他说。“在研究不同地理区域的鸟类差异方面,叫声的重要性日益增加。”

Dantas、Aleixo及其同事绘制了每个样本每秒音符的数量,以及每个片段的音高变化和发声节奏。他们发现,两个潜在的不同种群地理位置越近,它们的叫声就越不相似,这支持了它们作为不同物种的区分。

根据Aleixo的说法,发声模式的进化分化提供了一个外部楔子,反映了内部基因分化,使得这两个种群的个体共同繁衍后代变得不利。如果种群无法交流,就无法交配。

“它们的基因库彼此差异太大,以至于混合不再对它们有利,”Aleixo说。“进化创造了避免彼此的机制。”

最终,研究人员通过结合基因突变和声音变化的分析,提出了六种不同的角枭物种。“这项研究非常棒,因为它非常清楚地表明,当从亚马逊各地进行采样时,那些看起来是一个物种,在亚马逊地区可能只有一些细微的地理变异模式,实际上却变成了多个基因上不同的单元,而它们恰好也唱得不一样,”Bates说。

新物种——以及新威胁

在这六个物种中,作者识别出了两个先前未命名的物种。第一个新物种被命名为*Megascops stangiae*,俗称馨古角枭,以纪念Sister Dorothy Mae Stang。Stang是一位天主教修女,她致力于保护巴西亚马逊地区的贫困农民和环境免受毁林活动的影响。她从20世纪60年代开始一直是积极的社区领袖,直到2005年被牧场主谋杀。俗名指的是这种角枭的栖息地区,位于亚马逊东南部Tapajós河和Xingu河之间,Stang曾在此地活动。

第二个新物种被命名为*Megascops alagoensis*,即阿拉戈斯角枭,以巴西阿拉戈斯州命名,该州是2001年另一位研究人员首次记录到其叫声的地方。该物种分布在巴西最东海岸大西洋森林的北部地区。

除了全新的名称外,第三个物种的名称虽然很少使用,但研究作者已明确定义:贝伦角枭(*Megascops ater*),最早于1982年被区分出来。该类群发现于新发现的馨古角枭东北方向,更靠近海岸。尽管该物种的独特之处在近四十年前就有充分记载,但它一直被归入该研究希望打破的复合体中。

A Brazilian Belém screech owl (Megascops ater)
尽管最早记录于1982年,但这项新研究明确地将贝伦角枭(*Megascops ater*)与之前的复合体区分开来。菲尔德博物馆

该六种角枭还包括:1848年首次划分的、分布在亚马逊北部的茶腹角枭(*Megascops watsonii*);1858年划分的、分布在亚马逊西部和南部的变色角枭(*Megascops usta*);以及1822年划分的、分布在巴西南部大西洋森林沿海地区的黑顶角枭(*Megascops atricapilla*)。

虽然识别出两个新物种很重要,但清晰地认识到曾经的两个物种现在有六个物种同样重要。过去人们认为亚马逊及周边地区只有少数分布广泛的角枭,而这项研究表明,物种多样性正在迅速增加,它们的分布范围也在缩小。

事实上,Dantas及其合作者详细描述的两个新物种已被列为濒危物种,而其他四个物种也可能走向濒危。馨古角枭仅分布在2019年亚马逊火灾最严重的地区。人类活动造成的栖息地破碎化已经危及到阿拉戈斯角枭在其极其狭小的分布区域(大西洋森林)中的生存。

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鉴于此,Bates表示,仅仅保护一个地区的森林并不能保护其他地区的其他种群。“这些研究表明,在毁林最严重、森林受威胁最严重、破碎化最严重的东南部地区,存在着独特的种群,”他说。“从这些生物的进化历史来看,亚马逊并非一个单一的同质化森林,这一点对于保护工作来说非常重要。”

Dantas希望他的研究之后能有更多关于亚马逊和大西洋森林生物多样性的记录,在一切都太晚之前。“我们迫切需要在这里加大对科学的保护和投入,因为我们正在失去我们的生物多样性,而我们对此知之甚少。”

 

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