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鳥兒會(huì)為了降溫而飛得更高嗎?

媒體:觀鳥者  作者:劉建國編譯
專業(yè)號(hào):中國沿海濕地保護(hù)網(wǎng)絡(luò) 2024/2/6 16:36:58

最近,我們?cè)趦煞N不同類型的候鳥,大葦鶯(Acrocephalus arundinaceus)和斑腹沙錐(Gallinago media)身上發(fā)現(xiàn)了一種最意想不到、令人驚訝的高空飛行行為。以前,人們普遍認(rèn)為鳥類一般在幾千米以下遷徙,并在固定的高度穩(wěn)定飛行。然而,在我們的研究中,當(dāng)這些鳥類進(jìn)行跨晝夜飛行時(shí),這兩個(gè)原本認(rèn)為是嚴(yán)格意義上的夜間遷徙物種,表現(xiàn)出了意想不到的飛行高度變化模式。在所有的日間飛行中,它們的上升高度比夜間高出2000–4000米,飛行高度達(dá)到5000–8000米。那么,為什么所有這些鳥晚上在看似有利的高度巡航10個(gè)小時(shí)后,會(huì)在日出前后爬升幾千米呢?

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圖1 大葦鶯(左)和斑腹沙錐(右)飛行高度的晝夜循環(huán)

海拔每升高一公里,氣溫就會(huì)下降約6.5°C。值得注意的是,如果鳥類所在的飛行高度是固定的話,夜間和白天的氣溫沒有系統(tǒng)性變化。例如,在海拔5000米的情況下,白天和晚上的氣溫都將為約-20°C。因此,如果晚上的氣溫適合飛行,它們白天依然可以呆在那里。而當(dāng)這些鳥白天爬升到非常高的飛行高度時(shí),它們應(yīng)該會(huì)到達(dá)更冷的空氣層。我們認(rèn)為,鳥類尋找這些高而冷的高度是為了避免因太陽輻射而過熱。在白天的飛行中,太陽輻射會(huì)讓因?yàn)椴粩嗯拇虺岚蚨a(chǎn)生的熱量進(jìn)一步增加。

為了使這一假設(shè)成立,必須證明鳥類在飛行過程中因?yàn)槭艿教栞椛涠@著加熱,這并不像人們想象的那么明顯。當(dāng)一只鳥在飛行時(shí),它身體周圍的氣流等于鳥的飛行速度(大約10-15 m/s),之前關(guān)于關(guān)在陽光充足的籠子里的鳥的太陽能加熱的研究表明,加熱效果隨著風(fēng)速的增加而迅速下降。因此,我們不知道鳥類在飛行過程中是否真的會(huì)因?yàn)槭艿教栞椛涠w溫增加。我們使用瑞典隆德大學(xué)開發(fā)的微型多通道數(shù)據(jù)記錄器來描述飛行高度的晝夜循環(huán),還收集了溫度數(shù)據(jù)。因此,在這項(xiàng)新的研究中,我們可以使用相同的數(shù)據(jù)集來調(diào)查這些鳥在日間飛行中是否因太陽輻射而產(chǎn)生額外的身體加熱。

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圖2 帶數(shù)據(jù)記錄器的大葦鶯

?Sissel Sj?berg

數(shù)據(jù)記錄器以不同的方式安裝在這兩個(gè)物種身上。大葦鶯裝在背上,在厚厚的羽毛下面。斑腹沙錐將記錄器放在脛骨上的腿環(huán)上,部分被飛行中的體毛和尾羽覆蓋(尾部遮擋記錄器免受陽光直射)。因此,數(shù)據(jù)記錄器記錄的是羽毛內(nèi)的溫度,受到鳥類身體輻射熱量和周圍空氣溫度的影響。顯然,對(duì)斑腹沙錐來說,由于記錄器的暴露部分更大,記錄器溫度更容易受到周圍空氣溫度的影響。

重要的是,如果我們只在周圍空氣溫度和鳥類的體力勞動(dòng)預(yù)計(jì)相同的情況下比較記錄器的溫度,那么唯一可能影響記錄器溫度的因素就是太陽輻射引起的額外熱量。因此,為了估計(jì)夜間和白天飛行時(shí)羽毛內(nèi)溫度的差異,我們只分析了鳥類在相同高度飛行時(shí)的記錄器溫度。然后,周圍的空氣溫度在夜間和白天應(yīng)該是相同的,鳥類的工作量預(yù)計(jì)在白天和晚上是相同的。

記錄器溫度與夜間和白天的飛行高度呈負(fù)相關(guān),這表明記錄器不僅測量體溫,而且還受到周圍空氣溫度的影響。此外,正如從物種安裝方式的差異中可以預(yù)料到的那樣,與大葦鶯相比,斑腹沙錐的溫度總體較低,而且它們與海拔高度的關(guān)系下降得更多。然而,通過比較相同高度的記錄器溫度,我們可以得出結(jié)論,與夜間飛行相比,這些鳥在白天確實(shí)明顯更溫暖。對(duì)我們來說,在這種比較中,唯一可能導(dǎo)致這種加熱的因素就是太陽輻射。

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圖3 與夜間飛行相比,大葦鶯和斑腹沙錐在白天都體溫更高

如果太陽輻射加熱是迫使鳥類在白天繼續(xù)遷徙時(shí)上升到極高飛行高度的關(guān)鍵因素,那么這一結(jié)果與我們的預(yù)測一致。然而,我們的研究并沒有提供可以排除其他因素的數(shù)據(jù),例如避免被捕食或增加視野。為了進(jìn)一步驗(yàn)證我們的太陽輻射加熱假說,我們需要對(duì)在風(fēng)洞中飛行的鳥類進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,或者開發(fā)能夠同時(shí)測量空氣溫度、羽毛內(nèi)溫度和太陽加熱效應(yīng)的記錄器。此外,我們知道,更多關(guān)于在各種海拔高度遷徙行為的研究正在進(jìn)行中,比較分析肯定會(huì)加深我們對(duì)遷徙這些令人印象深刻的海拔變化的重要性和原因的理解。

在古希臘神話故事中,伊卡洛斯的父親用蜂蠟將羽毛粘在伊卡洛斯的手臂上,并告訴他不要飛得太高,因?yàn)檫@會(huì)讓蜂蠟融化。然而,伊卡洛斯狂妄自大,升到離太陽太近的地方,蜂蠟融化了,導(dǎo)致他墜落身亡。相比之下,我們最近的研究表明,候鳥會(huì)利用“反伊卡洛斯”效應(yīng),它們反而可能會(huì)爬升到更高的高度,用以避免太陽輻射造成的過熱!

--- END ---

資料選編自:

British Ornithologists’ Union 網(wǎng)站

Fly high to cool down?

作者: Sissel Sj?berg / 瑞典隆德大學(xué)

  

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