Adaptive phenological mismatches of birds and their food in a warming world
Adaptive phenological mismatches of birds and their food in a warming world
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变暖世界中鸟类及其食物的适应性物候失配
作者：
M. Visser;L. Te Marvelde;M. Lof
气候变化对鸟类有着深远的生态影响，最明显的影响是鸟类繁殖时间或物候的变化。为了评估这些变化的后果，我们进行了文献检索，并比较了鸟类繁殖的物候变化率与其后代的食物。虽然在某些地区，鸟类及其食物的变化率相似，但也有一些地区鸟类的变化滞后于其食物的变化。在这些情况下，这将导致物候不匹配，这将影响育雏的适应性。有两个假设解释了为什么气候变化会导致不匹配的繁殖：要么使用的线索不再准确地预测食物丰富度的峰值（线索假设），要么在早春，鸡蛋生产和/或孵化的健康成本足够早，以匹配繁殖，并且没有得到更好的匹配繁殖的健康效益的补偿（约束假设）。在后一种情况下，物候不匹配是适应性的。我们提出了一个简单的数学模型表明，这可能是这样的情况下，如果有健身成本的产卵和/或孵化在寒冷的条件下，如果确定食物丰度的峰值温度增加强于温度影响的产卵和孵化的成本，是在荷兰的情况。无论是一个物候不匹配是适应性的自然选择作用于繁殖的时间有重要的后果。如果这种错配不是适应性的，那么繁殖的时机将受到直接的自然选择，而如果这种错配是适应性的，那么选择很可能是对产卵成本的选择，可能是对卵的大小或成虫的大小。在所有情况下，错配预期会产生负面的人口后果，特别是当错配是适应性的，这些后果不能通过对自然选择的反应来减少。这使得关于产蛋日期的实验研究变得至关重要，因为它可以确定这种不匹配是否是适应性的。
Klimawandel在Vögeln的地质学上有着巨大的优势，德国的影响是一个时间或物理学上的验证，堡垒是如此。Um die Konsequenzen einer solchen Verlagerung zu untersuchen haben wir eine Literatursuche durchgeführt und die Rate der phänologischen Veränderung im Brutverhalten der Vögel mit denen der Nestlingsnahrung verglichen. Während in manchen Fällen die Veränderungsraten der Vögel und Nahrungsquelle ähnlich waren gab es auch Nahrungsketten in denen die Rate der Vögel hinter der ihrer Nahrung zurückblieb. Daraus resultiert eine phänologische Fehlabstimmung（mismatch），die Fitness der Brut beinträchtigt.两个假设können erklären warum der Klimawandel zu dieser zeitlichen Fehlabstimmung im Timing der Fortpflanzung führt：现在，我们已经知道，最大限度地利用时间点并不需要梅尔（线索-假设），或者说，除了健身知识之外，一个来自于生产和/或墨水的知识来源于一个来自于生产和/或墨水的知识来源，他们并没有通过健身运动获得足够的韦尔登（约束假说）。秋天是一种适应性的药理学刺激。我们将在一个数学模型中进行分析，我们可以看到，如果在一定的温度下生产和/或注射的适合度很高，那么温度，最大的影响，温度，生产和注射的适合度很高，就像在荷兰的秋天一样。Ob eine phänologische Fehlabstimmung adaptiv ist hat bedeutende Auswirkungen auf die natürliche Selektion des Fortpflanzungs-Timings。Bei iner nichtadaptiven Fehlabstimmung steht das Timing unter direkter natürlicher Selektion，andernfalls findet Selektion auf die Kosten der Eiproduktion statt，möglicherweise auf die Eigröße oder Größe der adulten Vögel.在秋季，一个负向的人口增长率将被降低，而如果这个负向的人口增长率是适应性的，那么协商就不会通过一个直接的反应来降低韦尔登的自然选择。这个纹身在实验者的记忆中留下了一个印记，它是一种适应性的实验。
AbstractClimate change has profound ecological effects in birds, with the clearest effect a shift in timing, or phenology, of avian reproduction. To assess the consequences of these shifts, we performed a literature search and compared the rates of phenological change in the reproduction of birds with that of the food for their offspring. While in some areas the rate of change of the birds and their food was similar, there were also areas where the birds’ shift lagged behind that of their food. In these cases, this will lead to a phenological mismatch, which will affect the fitness of the brood. There are two hypotheses explaining why climate change leads to mismatched reproduction: either the cues used no longer accurately predict the peak in food abundance (the cues hypothesis) or the fitness costs of egg production and/or incubation of laying early enough to match reproduction are substantial in early spring and are not compensated by the fitness benefits of a better matched reproduction (constraint hypothesis). In the latter case, the phenological mismatch is adaptive. We present a simple mathematical model to show that this may be the case if there are fitness costs of egg laying and/or incubation under cold conditions and if the temperatures that determine the peak in food abundance increase stronger than the temperatures affecting the costs of egg laying and incubation, as is the case in the Netherlands. Whether or not a phenological mismatch is adaptive has important consequences for natural selection acting on timing of reproduction. If the mismatch is not adaptive, timing of reproduction will be under direct natural selection, while, if the mismatch is adaptive, selection is likely to be on the costs of egg production, possibly on egg size or adult size. In all cases, a mismatch is expected to have negative population consequences and, especially when the mismatch is adaptive, these consequences cannot be reduced by a response to natural selection on timing directly. This makes experimental studies on laying date, which can determine whether the mismatch is adaptive, of crucial importance.ZusammenfassungAdaptive phänotypische Fehlanpassungen zwischen Vögeln und ihrer Nahrung in Zeiten der Erderwärmung
Der Klimawandel hat tiefgreifende Auswirkungen auf die Ökologie von Vögeln, wobei der deutlichste Effekt eine Verschiebung des Timings, oder der Phänologie, der Fortpflanzung ist. Um die Konsequenzen einer solchen Verlagerung zu untersuchen haben wir eine Literatursuche durchgeführt und die Rate der phänologischen Veränderung im Brutverhalten der Vögel mit denen der Nestlingsnahrung verglichen. Während in manchen Fällen die Veränderungsraten der Vögel und Nahrungsquelle ähnlich waren gab es auch Nahrungsketten in denen die Rate der Vögel hinter der ihrer Nahrung zurückblieb. Daraus resultiert eine phänologische Fehlabstimmung (mismatch), die die Fitness der Brut beeinträchtigt. Zwei Hypothesen können erklären warum der Klimawandel zu dieser zeitlichen Fehlabstimmung im Timing der Fortpflanzung führt: Entweder die verwendeten Signale sagen nicht mehr akkurat den Zeitpunkt maximaler Nahrungsabundanz voraus (cues-Hypothese), oder aber die Fitness-Kosten einer ausreichend frühen Eiproduktion und/oder Inkubation sind im frühen Frühjahr so beträchtlich, dass sie nicht ausreichend durch die Fitness-Gewinne einer gut getimten Fortpflanzung ausgeglichen werden (constraints-Hypothese). Im letzten Fall ist eine phänologische Fehlabstimmung adaptiv. Wir stellen hier ein einfaches mathematisches Modell vor, welches verdeutlicht, dass dies der Fall sein könnte, wenn es Fitness-Kosten der Eiproduktion und/oder Inkubation unter kalten Temperaturbedingungen gibt und wenn die Temperaturen, die den Höhepunkt der Nahrungsabundanz beeinflussen, stärker ansteigen als die Temperaturen, die die Kosten der Eiproduktion und Inkubation bestimmen, wie es in den Niederlanden der Fall ist. Ob eine phänologische Fehlabstimmung adaptiv ist hat bedeutende Auswirkungen auf die natürliche Selektion des Fortpflanzungs-Timings. Bei einer nichtadaptiven Fehlabstimmung steht das Timing unter direkter natürlicher Selektion, andernfalls findet Selektion auf die Kosten der Eiproduktion statt, möglicherweise auch auf die Eigröße oder Größe der adulten Vögel. In jedem Fall wird erwartet, dass eine zeitliche Fehlabstimmung negative Auswirkungen auf die Population hat, und besonders wenn diese Fehlabstimmung adaptiv ist, können Konsequenzen nicht durch eine direkte Reaktion auf die natürliche Selektion des Timings reduziert werden. Diese Tatsache unterstreicht die Bedeutung experimenteller Studien von Legedaten, welche aufklären können, ob eine Fehlabstimmung adaptiv ist.