城市与森林景观下家鸽(Columba livia d.)飞行集群动力学的适应性变化

这篇研究通过GPS和加速度计追踪三组家鸽集群在异质景观（开放区、林地和城市）中的飞行模式，发现鸟类在不同生境下展现出显著差异的飞行策略：林地环境促使鸽群降低飞行速度（0.67 m/s）并扩大集群间距（增加5 cm），而城市区域则引发高频滑翔（翼拍频率降低0.1 Hz）与加速飞行（提升0.69 m/s）。研究创新性地引入城市生境作为对照，揭示了地形覆盖对飞行能耗（以翼拍频率为指标）和集群行为的影响机制，为理解动物在城市化环境中的行为适应提供了新视角。

　　

家鸽飞行行为对异质景观的响应机制

研究方法与技术路线

研究团队在伦敦大学皇家霍洛威学院（Royal Holloway University of London）建立了三个家鸽实验群体（6-10只/组），通过定制GPS记录仪（5 Hz）和加速度计（100 Hz）采集飞行数据。实验设计包含15次重复释放，飞行路线覆盖9.58 km的开放草地、林地和人造建筑混合区域。数据经QGIS 3.34.3空间分析划分生境类型，采用线性混合效应模型（GLMM）分析翼拍频率、集群密度等7项参数。

关键发现：生境驱动的行为分化

1. 速度与能耗的逆向调节：

   • 城市区域出现"低能耗-高速"飞行模式，翼拍频率显著降低0.1 Hz（p<0.01），速度提升0.69 m/s（p<0.01），暗示热上升气流可能促进滑翔行为。

   • 林地环境则引发"低速-低密度"策略，飞行速度降低0.67 m/s（p<0.01），集群扩散度增加11%（p<0.01），但翼拍频率仅微增0.03 Hz（p=0.36），挑战传统捕食风险假说。

2. 集群动态的时空变化：

   • 林地飞行时个体间距扩大（绝对集群扩散度β=0.11，p<0.01），群体规模减少17%（p=0.01），这与常见猎物物种的防御性集群行为相反。

   • 飞行经验（迭代次数）显著弱化生境效应，如城市区域的翼拍频率差异随训练次数以0.01 Hz/次速率衰减（p<0.01），表明学习过程会中和初始生境反应。

机制探讨：超越捕食风险的多元解释

1. 空气动力学假说：

   飞行高度（12-280 m）的局地风场可能受地表粗糙度影响，城市建筑群可能产生更稳定的上升气流（Grimmond et al. 1998），而林冠层湍流（Shepard et al. 2016）可能迫使鸽群降低速度保持稳定性。

2. 视觉导航假说：

   高视觉噪声的林地环境（Zaleshina & Zaleshin 2018）可能阻碍地标识别，导致速度下降；而城市线性地标（如道路）可能提升导航效率（Mann et al. 2014），解释速度提升现象。

研究局限与未来方向

1. 技术限制：

   生物记录仪总重达25g（占体重的4-7%），虽未超过5%的推荐阈值（Kenward 2001），但可能影响短距离飞行的自然行为。

2. 未解问题：

   性二态性（Johnston 1990）和羽色变异（Santos et al. 2015）可能隐藏个体差异，需通过DNA分析（Maciej et al. 2017）进一步验证。

生态学意义与延伸价值

该研究为理解动物在人类改造景观中的行为可塑性提供了范式：

• 量化了城市环境作为"半自然生境"的生态价值（Lundholm & Richardson 2010）

• 为候鸟迁徙路径规划提供基准数据（Klaassen et al. 2011）

• 启发新型生物传感器开发（如翼载风速仪）以捕捉微气象数据（Liechti 2006）