文|小虎史谈
编辑|小虎史谈
在许多鸟类种群中，繁殖时间存在差异，但如何维持这种变化并不明显，因为时间具有实质性的适应性后果。产卵期间的每日能量消耗（DEE）随着温度的降低而增加，因此也许只有能够以低能量成本产卵的雌性才会在季节早期的低温下产卵。
测试了产卵后期雌性在产卵期间的每日能量消耗是否高于产卵的早产雌性，方法是在同一天比较产卵序列中早期雌性的DEE与产卵序列早期雌性的DEE。
对繁殖时间差异的经典解释是，在雏鸟阶段存在当地食物供应时间的变化，因此鸟类根据当地食物供应时间调整繁殖时间。种群平均繁殖日期的差异可能反映了适应性进化差异。
其中早期育种发生在雏鸟期食物高峰最早的地方，而种群内部的变异可能反映了遗传差异和适应性可塑性的结合。
繁殖时间适应性变化的另一种解释是，产卵日期受到产卵前食物条件的影响。产卵在能量上是昂贵的，正如产卵雌性新陈代谢率的增加所表明的那样。
为了匹配最大食物需求的时间与最大食物供应的时间，鸡蛋必须在食物高峰前5周产下。因此，卵是在寒冷的天气条件下产下的，觅食效率低，能量成本高。长期以来，人们认为资源的限制将最早的产卵日期设定在一年内，而鸟类不会仅仅因为无法获得足够的资源而更早产卵。
这种资源限制假说也可以被视为成本和收益之间的权衡。早期产卵可能允许与雏鸟的食物高峰更好地匹配，但在季节早期在恶劣条件下产卵会导致能量成本的增加，这可能会对当前和未来的繁殖成功产生负面影响研究了工作量增加的健身成本。
在产卵期间实验性增加成本的雌性小黑背鸥降低了雏鸟阶段的后代抚养能力，导致初出茅庐的体重减少。实验性地增加1年内的繁殖成本会影响第二年的繁殖时间 - 成本增加的雌性大山雀在操纵后的第二年开始产卵。
随着繁殖周期中持续的成本增加，雌性的存活率也下降，以牺牲未来的繁殖成功为代价。一些雌性产卵的时间可能比雏鸡喂养期间雏鸡需求与食物条件之间最匹配的时间晚，以增加未来繁殖成功的机会。
作为收入饲养者，雌性大山雀收集足够食物用于产卵的能量支出可能会因产卵前和产卵期间的当地食物供应而异。根据这一假设，产卵日期的差异可能是由于产卵前期间领土一级食物供应的时间或丰度的差异造成的。
如果雌性之间在产卵所需的能量消耗方面存在差异，则可能会出现产卵日期的差异，这可能是由于雌性质量的内在差异。
调查了雌性的日常能量消耗在产蛋期间。雌性DEE的差异表明，她们的环境或生理中的某些东西不同。随着环境条件在季节的改善，那些能够以低成本产卵的雌性将能够在较差的环境条件下产卵，因此将更早繁殖。
比较早期繁殖雌性和晚期雌性的DEE是困难的，因为影响DEE的因素在季节和每天的变化中变化。在同一天比较了具有不同首次产卵日期的雌性的DEE，从而通过利用产卵期的重叠来避免条件的日常变化。
比较了早期雌性产卵序列晚期的DEE与重叠产卵期早期产卵序列晚期雌性的DEE。通过在一天内进行比较，我们不需要校正温度和食物供应的影响。
以鸡蛋为样品的双重标记水技术
双标签水技术使我们能够通过测量2H 和18O通过注射富集在动物的体内水中。而不是测量消除率2H 和18血液样本中的O同位素，测量了产生的卵子蛋白中的消除率。
使用这种方法测量DEE的时间段取决于水分子不能在雌性身体水池和卵子中的水之间自由移动的确切时间研究了谷仓燕子蛋白和血液中的同位素浓度之间的关系，发现雌性和卵的水池分离的平均时间约为2245小时。
虽然这个时间在大山雀中是未知的，但重要的是雌性在连续卵子上分离的时间。没有证据表明这种时间在雌性产卵序列中的连续卵之间有所不同。
数据中发现的 DEE 值与史蒂文森和布莱恩特发现的产卵期间的 DEE 值相当，约为 BMR 的 2.5 倍。
从2011月初开始，每周检查两次巢箱，以监测巢穴的建造情况，一旦箱子的底部被巢材料覆盖，每天检查巢以确定确切的产卵日期。卵在产下当天就被编号了。
雌性大山雀在清晨离开巢箱时被捕获，产卵后不久使用临时放置的“箱网”。捕获后，立即使用带有0.3×0mm针头的33.12ml注射器腹膜内注射0μlDLW。
注射后，将雌性称重至最接近的1.10g，然后释放。早期雌性在产下第六个卵的早晨被捕获并注射DLW，而晚期雌性在产下第二个卵的早晨被注射。
注射后的第二天，收集晚期的第三个卵子和早期女性的第七个卵子。第二天，我们收集了这些雌性的第四个和第八个卵。
因为只能在检测到第一个卵子后的第二天早上捕获雌性，所以DEE的最早测量值是第三个和第四个卵子产生之间的。
对于早期雌性，我们选择第八个卵子作为最后一个样本，因为并非所有雌性都能产生超过八个卵子。所有作为样本采集的鸡蛋立即被附近研究地点的未育雏的鸡蛋替换，以防止产生替换鸡蛋。
收集后约12小时，测量卵子的长度，宽度和质量，分离蛋黄和蛋白并在实验室中称量至最接近的mg。用手匀浆蛋白，并将三个~15μl的样品转移到非肝素化的25μl毛细管中，立即进行火焰密封。
同位素研究中心使用其他地方详细描述的方法对同位素进行了分析。毛细管中的蛋白在真空管中蒸馏，并带入标准小瓶中，自动注入同位素比质谱仪系统。
当地水质标准（由纯水制备2H- 和18O-water），覆盖蛋白样品的整个富集范围，用于校准目的。实际的18O 和2使用高温热解装置与GVI同位素同位素比质谱仪耦合进行自动批次的H测量，以进行实际同位素分析。
温度是从荷兰皇家气象研究所的位置Deelen检索的。两个研究地点都在内陆，没有理由相信这两个地点存在温度差异。由于卵子与雌性TBW分离的时间在很大程度上是未知的。
测试了三个不同的24小时的平均温度。结果不会根据平均温度的时间段而变化，但由于午夜 - 午夜温度解释了大部分变化，提出了这一时期的平均温度结果。
为了测试雌性产卵序列中DEE不存在一致差异的假设，我们使用“受试者内居中”程序在线性混合模型中分离卵数。以DEE为响应变量和平均温度、雌性体重、平均卵子数量、每个DEE测量的平均卵数偏差作为解释变量，在混合模型中测试了雌性卵数对DEE的显著性。
后一个变量最令人感兴趣。我们还纳入了温度和女性体重，因为这些变量在完整数据集的分析中似乎很重要。
使用线性混合模型来解释在一天内测量多个雌性的事实。以DEE为响应变量的起始模型包含平均温度、研究区域、雌性体重、最终采样卵后产卵数、最终样品的蛋黄和蛋白质量、日期、最终离合器大小以及蛋数与温度的交互作用。
在测量两次的女性中，分析中包括一个随机选择的测量值。从交互作用开始，从模型中删除了最不重要的项，从而产生了仅具有有效变量的最终模型。
我们使用两种单独的测试来测试早期和晚期产卵雌性之间的DEE差异。首先，我们运行了一个 2 因素方差分析，以 DEE 为响应变量，日期作为因子和鸡蛋数量。使用日期作为因素来解释日期之间发生的所有可能差异。
作为回答同一问题的另一种方法，运行了一个线性混合模型，其中DEE作为响应变量，日期作为随机变量和温度，女性体重，卵子数量以及温度和卵子数量之间的相互作用。
产卵期间雌性大山雀的日能量消耗随着环境温度而降低。温度对DEE影响的斜率在两个研究区域之间没有差异，但在给定温度下，Oosterhout雌性比Hoge Veluwe雌性消耗更多的能量。
DEE随着体重的增加而增加。在DEE测量日期之后，各种种蛋特性，离合器大小，日期或剩余产蛋数量对DEE没有影响。
雌性能量支出的健身成本可能存在差异，这可能解释了产卵日期的变化。有许多例子表明，工作量的增加会对父母的生存产生负面影响。为了从最优角度解释产卵日期变化的维持，由于能量消耗的增加，健身成本必须存在个体差异。
数据结果表明，Oosterhout的雌性大山雀在产卵过程中消耗的能量比Hoge Veluwe雌性多。这种差异可能是由种群之间的遗传差异引起的奥斯特豪特的3，376只已知种鸟中没有一只出生在霍格维吕韦，只有两只已知的霍格维吕韦种鸟出生在奥斯特豪特。
能量消耗的站点间差异可能是由于毛毛虫食物高峰的时间差异。与Hoge Veluwe的沙质土壤相比，Oosterhout种群位于肥沃的河流粘土上。
土壤类型的差异很可能是为什么与Hoge Veluwe相比，Oosterhout的树木落叶更早，导致毛毛虫食物高峰更早。
这意味着奥斯特豪特雌性必须更早产卵从而消耗更多的能量。由于大山雀不会储存大量脂肪，因此最大能量消耗将直接取决于能量摄入。
从产卵前两个种群的无线电跟踪数据中，我们知道Oosterhout的雌性经常使用附近村庄的大量补充鸟类食物，而Hoge Veluwe种群无法获得这样的食物来源。
我们已经看到，雌性经常访问补充食物，之后它们飞回自己的领地，跳到树冠上觅食，最有可能寻找昆虫。
结论
补充食物仅用作燃料，有助于觅食富含蛋白质的食物。与Hoge Veluwe雌性相比，它们能够更加努力地工作，因此消耗更多的能量。选择受到整个生殖周期的成本和收益的影响，并可能改变这些成本和收益。
需要了解雌性不仅在产卵期间，而且在繁殖周期的其他时期的能量成本有何不同了解维持雌性变异的近因和最终因素将有助于深入了解自然种群中表型选择的模式。
参考文献
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