每年，一种白色的小鸟都会成群结队从格陵兰出发，朝着南极的方向迁徙，在历经种种艰难险阻之后，又再次折回，飞行距离超过44,000英里（78,111公里）。对一只北极燕鸥来说，它一生所飞跃过的距离相当于往返于月球三到四次。与此同时，生活在北美山区森林边缘的黑松鸡，则只在其繁殖地与日常栖息地之间，不到一英里的距离内迁徙。而绝大多数鸟类却根本不迁徙。
5月7日发表于《自然-生态与演化》期刊上的一项研究表明，迁徙模式中出现的巨大差异、以及由此造成的世界各地鸟类物种的分布情况，反映了鸟类在竞争环境中为保持最佳能量平衡而作的努力。该研究强有力地证明了，能量供需是塑造全球生物多样性结构的生态原则。它为环境科学家和生态学家提供了一个用来预测人类活动将如何快速改变该结构的强大工具。
在19世纪初，自然主义者和探险家 Alexander von Humboldt 就注意到了热带地区具有的更丰富的物种结构。他是第一批发现植物和动物（包括鸟类）的多样性会随着从极地向赤道的偏移而增加的生物学家。从那以后，科学家进行了超过两个世纪的观察，但依然无法完全理解造成这种模式的机制。相关的假说比比皆是。
有人认为，由于热带地区具有千年以上的进化稳定性，因此更多的物种有充足的时间在那里积聚；而极地附近的冰川则导致附近区域的物种更频繁的灭绝。还有人认为，由于越靠近赤道温度越高，使得更多的生态位得以出现，从而助长了物种的多样化。
在最新发表的论文中提到的新的机制模型，就朝着这一难题的迈进了重要一步。它极大地支持了这样一个假设：能量——无论是环境中可用的还是有机体需要消耗的——是决定生物多样性在全球分布不均的关键因素。鸟类随着季节的变换不断调整其全球分布而进行的自然迁徙，为验证“能量”猜想提供了完美的自然实验。如果是能量推动了物种的分布，那么与能量规则有关的影响应随着每年的鸟类迁徙而被揭示。
研究人员创造了一个像简化版地球一般的虚拟世界，包含了大陆、季节和伴随而来的温度改变以及可用能量的变化（从卫星成像的测量和推断而得）。然后他们将虚拟物种逐个添加到这个世界，直到虚拟世界中的资源不足以负荷添加更多的物种。根据现实生活中鸟类数据的平均值，制定出每种有着一样的重量、大小和生态特征的鸟类物种。
物种在这个虚拟世界中所遵循的指导原则，是每个物种都以最节能的方式生存，迁徙只会在当它能给鸟类带来更优的能量平衡时才会发生。
最终，不同的虚拟物种充满了整个虚拟世界，而这些物种最终的分布也与科学家收集到的与鸟类真实分布的数据非常相似。该模型能以非常高的精确度对迁徙行为进行预测，甚至能标记出物种的去留数目相同的地区——这种现象在自然界看起来很不寻常（因为我们会认为如果没有净变化产生，物种应留在原地不动），但现在我们可以通过简单的能量考量来解释。
如同许多基于简化假设过的模型一样，这一模型也有它的局限性。研究人员指出，虚拟世界包含的鸟类种数比现实世界少；而且在某些类型的地区中，模式并不非常准确，尤其是像在安第斯山脉或喜马拉雅山脉等山地类型区域。他们认为，或许在这些环境中，地形、或物种形成率等因素会在发生变化时发挥更重要的作用。Somveille说，利用这个新的迁徙模型，他可以通过更新潜在的能量或温度地图，来预测接下来会发生的事情。
他计划运用类似的方法来评估在冰河期以及其他一些时期可能出现的模式，从而重建全球迁徙体系的历史。这项研究不仅针对鸟类，所有可以移动的东西都会进行一定程度的迁徙。因此海洋哺乳动物、鱼类、昆虫和其他类型的动物也都将是未来的研究对象。研究人员表示希望随着收集到更广泛的跟踪数据，她能确认这一模型是否适也用于其他动物。Somveille还希望细化模型，以确定它是否可用于解释物种中个体的再分配。
这将有利于进行保育方面的预测工作。