文|小虎史談
編輯|小虎史談
在許多鳥類種群中，繁殖時間存在差異，但如何維持這種變化并不明顯，因為時間具有實質性的适應性後果。産卵期間的每日能量消耗（DEE）随着溫度的降低而增加，是以也許隻有能夠以低能量成本産卵的雌性才會在季節早期的低溫下産卵。
測試了産卵後期雌性在産卵期間的每日能量消耗是否高于産卵的早産雌性，方法是在同一天比較産卵序列中早期雌性的DEE與産卵序列早期雌性的DEE。
對繁殖時間差異的經典解釋是，在雛鳥階段存在當地食物供應時間的變化，是以鳥類根據當地食物供應時間調整繁殖時間。種群平均繁殖日期的差異可能反映了适應性進化差異。
其中早期育種發生在雛鳥期食物高峰最早的地方，而種群内部的變異可能反映了遺傳差異和适應性可塑性的結合。
繁殖時間适應性變化的另一種解釋是，産卵日期受到産卵前食物條件的影響。産卵在能量上是昂貴的，正如産卵雌性新陳代謝率的增加所表明的那樣。
為了比對最大食物需求的時間與最大食物供應的時間，雞蛋必須在食物高峰前5周産下。是以，卵是在寒冷的天氣條件下産下的，覓食效率低，能量成本高。長期以來，人們認為資源的限制将最早的産卵日期設定在一年内，而鳥類不會僅僅因為無法獲得足夠的資源而更早産卵。
這種資源限制假說也可以被視為成本和收益之間的權衡。早期産卵可能允許與雛鳥的食物高峰更好地比對，但在季節早期在惡劣條件下産卵會導緻能量成本的增加，這可能會對目前和未來的繁殖成功産生負面影響研究了工作量增加的健身成本。
在産卵期間實驗性增加成本的雌性小黑背鷗降低了雛鳥階段的後代撫養能力，導緻初出茅廬的體重減少。實驗性地增加1年内的繁殖成本會影響第二年的繁殖時間 - 成本增加的雌性大山雀在操縱後的第二年開始産卵。
随着繁殖周期中持續的成本增加，雌性的存活率也下降，以犧牲未來的繁殖成功為代價。一些雌性産卵的時間可能比雛雞喂養期間雛雞需求與食物條件之間最比對的時間晚，以增加未來繁殖成功的機會。
作為收入飼養者，雌性大山雀收集足夠食物用于産卵的能量支出可能會因産卵前和産卵期間的當地食物供應而異。根據這一假設，産卵日期的差異可能是由于産卵前期間領土一級食物供應的時間或豐度的差異造成的。
如果雌性之間在産卵所需的能量消耗方面存在差異，則可能會出現産卵日期的差異，這可能是由于雌性品質的内在差異。
調查了雌性的日常能量消耗在産蛋期間。雌性DEE的差異表明，她們的環境或生理中的某些東西不同。随着環境條件在季節的改善，那些能夠以低成本産卵的雌性将能夠在較差的環境條件下産卵，是以将更早繁殖。
比較早期繁殖雌性和晚期雌性的DEE是困難的，因為影響DEE的因素在季節和每天的變化中變化。在同一天比較了具有不同首次産卵日期的雌性的DEE，進而通過利用産卵期的重疊來避免條件的日常變化。
比較了早期雌性産卵序列晚期的DEE與重疊産卵期早期産卵序列晚期雌性的DEE。通過在一天内進行比較，我們不需要校正溫度和食物供應的影響。
以雞蛋為樣品的雙重标記水技術
雙标簽水技術使我們能夠通過測量2H 和18O通過注射富集在動物的體内水中。而不是測量消除率2H 和18血液樣本中的O同位素，測量了産生的卵子蛋白中的消除率。
使用這種方法測量DEE的時間段取決于水分子不能在雌性身體水池和卵子中的水之間自由移動的确切時間研究了谷倉燕子蛋白和血液中的同位素濃度之間的關系，發現雌性和卵的水池分離的平均時間約為2245小時。
雖然這個時間在大山雀中是未知的，但重要的是雌性在連續卵子上分離的時間。沒有證據表明這種時間在雌性産卵序列中的連續卵之間有所不同。
資料中發現的 DEE 值與史蒂文森和布萊恩特發現的産卵期間的 DEE 值相當，約為 BMR 的 2.5 倍。
從2011月初開始，每周檢查兩次巢箱，以監測巢穴的建造情況，一旦箱子的底部被巢材料覆寫，每天檢查巢以确定确切的産卵日期。卵在産下當天就被編号了。
雌性大山雀在清晨離開巢箱時被捕獲，産卵後不久使用臨時放置的“箱網”。捕獲後，立即使用帶有0.3×0mm針頭的33.12ml注射器腹膜内注射0μlDLW。
注射後，将雌性稱重至最接近的1.10g，然後釋放。早期雌性在産下第六個卵的早晨被捕獲并注射DLW，而晚期雌性在産下第二個卵的早晨被注射。
注射後的第二天，收集晚期的第三個卵子和早期女性的第七個卵子。第二天，我們收集了這些雌性的第四個和第八個卵。
因為隻能在檢測到第一個卵子後的第二天早上捕獲雌性，是以DEE的最早測量值是第三個和第四個卵子産生之間的。
對于早期雌性，我們選擇第八個卵子作為最後一個樣本，因為并非所有雌性都能産生超過八個卵子。所有作為樣本采集的雞蛋立即被附近研究地點的未育雛的雞蛋替換，以防止産生替換雞蛋。
收集後約12小時，測量卵子的長度，寬度和品質，分離蛋黃和蛋白并在實驗室中稱量至最接近的mg。用手勻漿蛋白，并将三個~15μl的樣品轉移到非肝素化的25μl毛細管中，立即進行火焰密封。
同位素研究中心使用其他地方較長的描述的方法對同位素進行了分析。毛細管中的蛋白在真空管中蒸餾，并帶入标準小瓶中，自動注入同位素比質譜儀系統。
當地水質标準（由純水制備2H- 和18O-water），覆寫蛋白樣品的整個富集範圍，用于校準目的。實際的18O 和2使用高溫熱解裝置與GVI同位素同位素比質譜儀耦合進行自動批次的H測量，以進行實際同位素分析。
溫度是從荷蘭皇家氣象研究所的位置Deelen檢索的。兩個研究地點都在内陸，沒有理由相信這兩個地點存在溫度差異。由于卵子與雌性TBW分離的時間在很大程度上是未知的。
測試了三個不同的24小時的平均溫度。結果不會根據平均溫度的時間段而變化，但由于午夜 - 午夜溫度解釋了大部分變化，提出了這一時期的平均溫度結果。
為了測試雌性産卵序列中DEE不存在一緻差異的假設，我們使用“受試者内居中”程式線上性混合模型中分離卵數。以DEE為響應變量和平均溫度、雌性體重、平均卵子數量、每個DEE測量的平均卵數偏差作為解釋變量，在混合模型中測試了雌性卵數對DEE的顯著性。
後一個變量最令人感興趣。我們還納入了溫度和女性體重，因為這些變量在完整資料集的分析中似乎很重要。
使用線性混合模型來解釋在一天内測量多個雌性的事實。以DEE為響應變量的起始模型包含平均溫度、研究區域、雌性體重、最終采樣卵後産卵數、最終樣品的蛋黃和蛋白品質、日期、最終離合器大小以及蛋數與溫度的互動作用。
在測量兩次的女性中，分析中包括一個随機選擇的測量值。從互動作用開始，從模型中删除了最不重要的項，進而産生了僅具有有效變量的最終模型。
我們使用兩種單獨的測試來測試早期和晚期産卵雌性之間的DEE差異。首先，我們運作了一個 2 因素方差分析，以 DEE 為響應變量，日期作為因子和雞蛋數量。使用日期作為因素來解釋日期之間發生的所有可能差異。
作為回答同一問題的另一種方法，運作了一個線性混合模型，其中DEE作為響應變量，日期作為随機變量和溫度，女性體重，卵子數量以及溫度和卵子數量之間的互相作用。
産卵期間雌性大山雀的日能量消耗随着環境溫度而降低。溫度對DEE影響的斜率在兩個研究區域之間沒有差異，但在給定溫度下，Oosterhout雌性比Hoge Veluwe雌性消耗更多的能量。
DEE随着體重的增加而增加。在DEE測量日期之後，各種種蛋特性，離合器大小，日期或剩餘産蛋數量對DEE沒有影響。
雌性能量支出的健身成本可能存在差異，這可能解釋了産卵日期的變化。有許多例子表明，工作量的增加會對父母的生存産生負面影響。為了從最優角度解釋産卵日期變化的維持，由于能量消耗的增加，健身成本必須存在個體差異。
資料結果表明，Oosterhout的雌性大山雀在産卵過程中消耗的能量比Hoge Veluwe雌性多。這種差異可能是由種群之間的遺傳差異引起的奧斯特豪特的3，376隻已知種鳥中沒有一隻出生在霍格維呂韋，隻有兩隻已知的霍格維呂韋種鳥出生在奧斯特豪特。
能量消耗的站點間差異可能是由于毛毛蟲食物高峰的時間差異。與Hoge Veluwe的沙質土壤相比，Oosterhout種群位于肥沃的河流粘土上。
土壤類型的差異很可能是為什麼與Hoge Veluwe相比，Oosterhout的樹木落葉更早，導緻毛毛蟲食物高峰更早。
這意味着奧斯特豪特雌性必須更早産卵進而消耗更多的能量。由于大山雀不會儲存大量脂肪，是以最大能量消耗将直接取決于能量攝入。
從産卵前兩個種群的無線電跟蹤資料中，我們知道Oosterhout的雌性經常使用附近村莊的大量補充鳥類食物，而Hoge Veluwe種群無法獲得這樣的食物來源。
我們已經看到，雌性經常通路補充食物，之後它們飛回自己的領地，跳到樹冠上覓食，最有可能尋找昆蟲。
結論
補充食物僅用作燃料，有助于覓食富含蛋白質的食物。與Hoge Veluwe雌性相比，它們能夠更加努力地工作，是以消耗更多的能量。選擇受到整個生殖周期的成本和收益的影響，并可能改變這些成本和收益。
需要了解雌性不僅在産卵期間，而且在繁殖周期的其他時期的能量成本有何不同了解維持雌性變異的近因和最終因素将有助于深入了解自然種群中表型選擇的模式。
參考文獻
【1】Avery MI，Krebs JR （1984）大山雀（Parus major）狩獵蜘蛛的溫度和覓食成功。朱鹮 126：33-38
【2】Daan S， Dijkstra C， Drent RH， Meijer T （1989） 食物供應和鳥類繁殖的年度時間。國際鳥類學報 19：392–407
【3】Daan S，Masman D，Groenewold A （1990）鳥類基礎代謝率 - 它們與自然界中的身體成分和能量消耗的關聯。美國生理學雜志 259：R333–R340