Elevational migration can be defined as roundtrip seasonal movement that involves upward and downward shifts in elevation. These shifts incur physiological challenges that are proportional to the degree of elevational change. Larger shifts in elevation correspond to larger shifts in partial pressure of oxygen, air density, temperature, and ultraviolet (UV) exposure. Although most avian examples of elevational migration involve subtle shifts that would have minimal impacts on physiology, shifts of any magnitude have previously been considered under the broad umbrella of “elevational migration”. Here, we consider extreme seasonal elevational movements (≥2,000 m), sufficient to shift the elevational dimension of the eco-climatic niche. Migratory bird populations typically maintain inter-seasonal stability in the temperature, precipitation, and elevational aspects of their climatic niches, a tendency that likely reflects genetic physiological specialization on environmental conditions such as atmospheric pressure. A shift of ≥2,000 m involves a ≥20% change in air density and oxygen partial pressure, sufficient to incur functionally impactful declines in arterial blood-oxygen saturation and require compensatory shifts in respiratory physiology. We refer to this phenomenon as elevational niche-shift migration (ENSM). In this review, we analyzed >4 million occurrence records to identify 105 populations, representing 92 bird species, that undergo complete or partial ENSM. We identified key ecological and evolutionary questions regarding the causes and consequences of ENSM. Our synthesis reveals that ENSM has evolved independently in at least 29 avian families spanning 10 orders. Nonetheless, ENSM is rare relative to other forms of seasonal migration, consistent with the general tendency of seasonal niche conservatism by migratory species and evolutionarily conserved elevational range limits. For many migratory species and populations, within-species patterns of migratory connectivity are not sufficiently understood to determine ENSM status. ENSM is distinguished by its scale within the broader phenomenon of elevational migration. Critical examination of ENSM illustrates fundamental constraints on the ecology and evolution of migration systems, topographical influences on geographic patterns of migratory connectivity, and the remarkable metabolic flexibility of certain bird species that allows them to occupy disparate elevations across different seasons.

中文翻译：

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海拔生态位迁移：为什么海拔变化的程度对候鸟的生态、进化和生理很重要

海拔迁移可以定义为往返季节性移动，包括海拔的向上和向下移动。这些变化会带来与海拔变化程度成正比的生理挑战。海拔的较大变化对应于氧气分压、空气密度、温度和紫外线 (UV) 暴露的较大变化。尽管大多数鸟类海拔迁移的例子都涉及对生理影响最小的细微变化，但任何幅度的变化以前都被认为是在“海拔迁移”的大范围内。在这里，我们考虑极端的季节性海拔运动（≥2,000 m），足以改变生态气候生态位的海拔高度。候鸟种群通常在温度、降水、和气候生态位的海拔方面，这种趋势可能反映了大气压力等环境条件的遗传生理专业化。≥2,000 m 的变化涉及 ≥20% 的空气密度和氧分压变化，足以导致动脉血氧饱和度的功能性下降，并需要呼吸生理学的补偿性变化。我们将这种现象称为海拔生态位迁移（ENSM）。在这篇综述中，我们分析了超过 400 万个发生记录，以确定 105 个种群，代表 92 种鸟类，它们经历了完全或部分 ENSM。我们确定了有关 ENSM 原因和后果的关键生态和进化问题。我们的综合表明，ENSM 在跨越 10 个目的至少 29 个鸟类科中独立进化。尽管如此，ENSM 相对于其他形式的季节性迁徙来说是罕见的，这与迁徙物种季节性生态位保守主义的一般趋势和进化上保守的海拔范围限制一致。对于许多迁徙物种和种群而言，物种内迁徙连通性的模式尚未得到充分了解，无法确定 ENSM 状态。ENSM以其在更广泛的海拔迁移现象中的规模而著称。对 ENSM 的批判性研究说明了对迁徙系统的生态和进化的基本限制，对迁徙连通性的地理模式的地形影响，以及某些鸟类的显着代谢灵活性，使它们能够在不同的季节占据不同的海拔高度。相对于其他形式的季节性迁徙，ENSM 是罕见的，这与迁徙物种季节性生态位保守主义的总体趋势和进化上保守的海拔范围限制一致。对于许多迁徙物种和种群而言，物种内迁徙连通性的模式尚未得到充分了解，无法确定 ENSM 状态。ENSM以其在更广泛的海拔迁移现象中的规模而著称。对 ENSM 的批判性研究说明了对迁徙系统的生态和进化的基本限制，对迁徙连通性的地理模式的地形影响，以及某些鸟类的显着代谢灵活性，使它们能够在不同的季节占据不同的海拔高度。相对于其他形式的季节性迁徙，ENSM 是罕见的，这与迁徙物种季节性生态位保守主义的总体趋势和进化上保守的海拔范围限制一致。对于许多迁徙物种和种群而言，物种内迁徙连通性的模式尚未得到充分了解，无法确定 ENSM 状态。ENSM以其在更广泛的海拔迁移现象中的规模而著称。对 ENSM 的批判性研究说明了对迁徙系统的生态和进化的基本限制，对迁徙连通性的地理模式的地形影响，以及某些鸟类的显着代谢灵活性，使它们能够在不同的季节占据不同的海拔高度。与迁徙物种季节性生态位保守主义的一般趋势和进化上保守的海拔范围限制一致。对于许多迁徙物种和种群而言，物种内迁徙连通性的模式尚未得到充分了解，无法确定 ENSM 状态。ENSM以其在更广泛的海拔迁移现象中的规模而著称。对 ENSM 的批判性研究说明了对迁徙系统的生态和进化的基本限制，对迁徙连通性的地理模式的地形影响，以及某些鸟类的显着代谢灵活性，使它们能够在不同的季节占据不同的海拔高度。与迁徙物种季节性生态位保守主义的一般趋势和进化上保守的海拔范围限制一致。对于许多迁徙物种和种群而言，物种内迁徙连通性的模式尚未得到充分了解，无法确定 ENSM 状态。ENSM以其在更广泛的海拔迁移现象中的规模而著称。对 ENSM 的批判性研究说明了对迁徙系统的生态和进化的基本限制，对迁徙连通性的地理模式的地形影响，以及某些鸟类的显着代谢灵活性，使它们能够在不同的季节占据不同的海拔高度。物种内迁移连通性的模式尚未得到充分了解，无法确定 ENSM 状态。ENSM以其在更广泛的海拔迁移现象中的规模而著称。对 ENSM 的批判性研究说明了对迁徙系统的生态和进化的基本限制、地形对迁徙连通性的地理模式的影响，以及某些鸟类的显着代谢灵活性，这使得它们能够在不同的季节占据不同的海拔高度。物种内迁移连通性的模式尚未得到充分了解，无法确定 ENSM 状态。ENSM以其在更广泛的海拔迁移现象中的规模而著称。对 ENSM 的批判性研究说明了对迁徙系统的生态和进化的基本限制，对迁徙连通性的地理模式的地形影响，以及某些鸟类的显着代谢灵活性，使它们能够在不同的季节占据不同的海拔高度。