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大四学生科尔·莫罗霍维奇(Cole Morokhovich)出人意料地研究了蜂鸟对气候变化的影响

普林斯顿大学(Princeton)大四学生科尔•莫罗霍维奇(Cole Morokhovich)仍对自己的学业可能只剩下五分钟感到惊讶。来到普林斯顿大学时,他的专业是医学预科,选修了大部分必修课程,并宣布主修化学和生物工程。

春天他大二之后,引发了他对学习环境的兴趣课程,“地球上的生命:混乱和发条在自然界中”,一位朋友告诉Morokhovich普林斯顿大学环境学院暑期实习落基山生物实验室(RMBL)和玛丽在科罗拉多州韦尔斯托达德,生态学和进化生物学助理教授。

在申请截止的那一天,Morokhovich赶到她的办公室,在会议间隙的短暂休息中抓住了Stoddard。今年夏天,他表达了对与她合作的兴趣。她的新项目得到了PEI气候与能源挑战奖的支持,研究气候变化对落基山脉宽尾蜂鸟行为的影响。

A hummingbird hovers at a flower

在他的毕业论文研究中,Morokhovich致力于鉴别宽尾蜂鸟喜欢的花和原因。他观察并记录了蜂鸟拜访过的花朵,并设置了相机,捕捉它们喜欢的花朵的可见光和紫外线光谱。

“那次实习改变了我的生活,”Morokhovich说,他本学期将从普林斯顿大学毕业,获得生态学和进化生物学的学士学位。“我喜欢待在户外,这感觉很好。尽管有很多工作要做,但它总是令人兴奋和有趣的。五分钟后,谁知道我能不能申请。我现在可能正在写我的MCATs。事情的结果很有趣。”

在那之后的两年里,Morokhovich把他的暑期实习扩展到了他的毕业论文研究中,在PEI环境学者计划的支持下,他于2019年夏天回到了科罗拉多州。他的研究集中在气候变化如何影响宽尾蜂鸟赖以生存的花朵的开花周期。Morokhovich研究了宽尾蜂鸟喜欢的花朵和原因。他说,一旦知道了这一点,研究人员就可以研究气候变化对这些植物数量的影响,从而预测鸟类在一个变化了的星球上可能会如何生存。

蜂鸟有相当精确的迁徙和繁殖模式,与特定花朵的可利用性相一致,尤其是那些在早春开花的花朵。然而,早春是气候变化导致更加不稳定的过渡时期。

Morokhovich说:“在鲜花盛开的时间和蜂鸟到访的频率之间开始出现了不对称。”例如,他在落基山脉度过的第一个夏天没有下雪。Morokhovich说,他第二次来的时候,7月份下了一场大雪,导致宽尾蜂鸟之间展开了激烈的竞争,它们要从所剩无几的花朵中获取食物。

如果这种变化年复一年变得司空见惯,蜂鸟就会失去可靠的食物来源,而这些食物来源决定了它们交配和迁徙的时间表——落基山脉的这一地区可能会失去蜂鸟。

Morokhovich说:“这些鸟可能会迁移到海拔较低、积雪较早融化的地方,或者迁移到没有足够食物供繁殖用的地方。”“第三种选择是它们改变食物来源,这本身就会造成问题——它们会花更多的时间寻找新的食物来源,而不是求爱。”没有任何一种选择是相互排斥的。”

蜂鸟也是重要的传粉者。如果没有它们,花卉物种可能会经历自身数量的减少,这将影响到其他动物。Morokhovich说:“许多植物物种依靠蜂鸟授粉,而其他动物物种则依靠这些花朵。”

“许多脆弱的植物和传粉者之间的相互作用都受到了气候变化的威胁,”斯托达德说。

“在我们的野外基地,许多野花比40年前开得更早,”她说。“我们专注于一种蜂鸟,但我们正在探索的问题适用于广泛的鸟类和昆虫授粉者。了解这些相互作用是如何起作用的,对于预测它们在未来可能发生的变化是至关重要的。”

Cole stands in a snowy clearing on a hike

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科尔是医学院预科生,但他对生态学和环境生物学的追求在PEI暑期实习中得到了巩固。在落基山生物实验室,他和普林斯顿大学教授玛丽·卡斯维尔·斯托达德一起研究气候变化对宽尾蜂鸟行为的影响。他在普林斯顿大学的毕业论文研究中运用了他勤奋和创新的田野调查工作,并得到了佩史密斯-牛顿环境学者计划的支持,并在斯托达德实验室建立了一个新的项目。

斯托达德实验室在RMBL实验室的工作采用了大数据方法,利用延时相机和机器学习来描述宽尾蜂鸟在整个夏季繁殖季节的觅食行为。

Morokhovich每天花10个小时仔细观察蜂鸟的活动,并跟踪观察它们看过的花,以记录行为的任何变化。与此同时,他还安装了摄像机,捕捉到了鸟儿们光顾过的花朵的光谱。蜂鸟可以在紫外线光谱中看到东西,这意味着它们喜欢的花可能有吸引人的特征或图案,这些特征或图案在紫外线下可以看到,但人眼却看不见。

除了他的实地考察,Morokhovich鸽子到最佳觅食理论通过自己的研究和讨论在RMBL许多生物学家,包括普林斯顿大学博士后研究员本霍根斯托达德实验室。该模型的行为生态学认为,动物选择食物能源供应最的时间和精力花在寻找源头。Morokhovich研究了他在现场种植的花朵中的花蜜量,然后将这些数据与他对宽尾蜂鸟最常光顾哪些花朵的实地观察进行了比较。他最终把注意力集中在了一种名叫Nuttall ‘s larkspur (Delphinium nuttallianum)的紫色小花上,这是一种广尾蜂鸟的最爱。

斯托达德说,作为一名研究人员,莫罗霍维奇在海拔1万英尺的不可预知环境中进行艰苦的研究时,表现出了决心、灵活性和创造力。她说,2019年是几十年来最冷、最潮湿的季节之一。

斯托达德说:“科尔在开发这个项目的过程中非常独立,他不仅需要精心的计划和长时间的观察,还需要在保持盆栽飞燕草的生机和健康方面有一点园艺才能。”

“他对这个项目的精力和热情从一开始就很明显,”她继续说。他很快就学会了识别阿尔卑斯山的植物群,成为我们团队内部的花卉专家。他形成了一种强烈的直觉,知道在哪里可以找到感兴趣的花卉品种,以及如何最好地部署一组小型摄像机来捕捉正在觅食的蜂鸟。在过去的两年里,科尔一直是我的团队中非常有价值的一员。”

Cabins in at the feet of Rocky Mountains

作为普林斯顿大学的学生,科尔曾两次在科罗拉多州的落基山脉进行实地考察。

Morokhovich开始的工作将由普林斯顿大学大三学生Alice Egar继续,她作为2019年PEI暑期实习生和他一起观察蜂鸟。与此同时,他发现宽尾蜂鸟提供了一个意想不到的途径,让人们了解气候变化即将带来的后果。

Morokhovich说:“这是谈论气候变化的一个很好的方式,因为当我提到我的研究时,那些可能并不关心气候变化的人会感兴趣。”

他说:“几乎每个和我谈过鸟类的人都有一个蜂鸟的故事,他们都想听听我与蜂鸟的合作。”“这些迷人的小鸟让我能够和人们谈论气候变化,这对我来说很有趣。

他说:“这可能会让这些人更加意识到,他们更有可能尽自己的一份力量帮助拯救地球和这些鸟类。”

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://www.princeton.edu/news/2020/05/21/senior-cole-morokhovichs-unexpected-path-studying-what-hummingbirds-could-tell-us