最近，我們?cè)趦煞N不同類(lèi)型的候鳥(niǎo)，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(niǎo)類(lèi)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(niǎo)類(lèi)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(niǎo)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？

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(niǎo)類(lèi)所在的飛行高度是固定的話，夜間和白天的氣溫沒(méi)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(niǎo)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(niǎo)類(lèi)尋找這些高而冷的高度是為了避免因太陽(yáng)輻射而過(guò)熱。在白天的飛行中，太陽(yáng)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(niǎo)類(lèi)在飛行過(guò)程中因?yàn)槭艿教?yáng)輻射而顯著加熱，這并不像人們想象的那么明顯。當(dāng)一只鳥(niǎo)在飛行時(shí)，它身體周?chē)臍饬鞯扔邙B(niǎo)的飛行速度(大約10-15 m/s)，之前關(guān)于關(guān)在陽(yáng)光充足的籠子里的鳥(niǎo)的太陽(yáng)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(niǎo)類(lèi)在飛行過(guò)程中是否真的會(huì)因?yàn)槭艿教?yáng)輻射而體溫增加。我們使用瑞典隆德大學(xué)開(kāi)發(fā)的微型多通道數(shù)據(jù)記錄器來(lái)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(lái)調(diào)查這些鳥(niǎo)在日間飛行中是否因太陽(yáng)輻射而產(chǎn)生額外的身體加熱。

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(yáng)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(niǎo)類(lèi)身體輻射熱量和周?chē)諝鉁囟鹊挠绊?。顯然，對(duì)斑腹沙錐來(lái)說(shuō)，由于記錄器的暴露部分更大，記錄器溫度更容易受到周?chē)諝鉁囟鹊挠绊憽?/p>

重要的是，如果我們只在周?chē)諝鉁囟群网B(niǎo)類(lèi)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(yáng)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(niǎo)類(lèi)在相同高度飛行時(shí)的記錄器溫度。然后，周?chē)目諝鉁囟仍谝归g和白天應(yīng)該是相同的，鳥(niǎo)類(lèi)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(cè)量體溫，而且還受到周?chē)諝鉁囟鹊挠绊?。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(guò)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(niǎo)在白天確實(shí)明顯更溫暖。對(duì)我們來(lái)說(shuō)，在這種比較中，唯一可能導(dǎo)致這種加熱的因素就是太陽(yáng)輻射。

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(yáng)輻射加熱是迫使鳥(niǎo)類(lèi)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(cè)一致。然而，我們的研究并沒(méi)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(yáng)輻射加熱假說(shuō)，我們需要對(duì)在風(fēng)洞中飛行的鳥(niǎo)類(lèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，或者開(kāi)發(fā)能夠同時(shí)測(cè)量空氣溫度、羽毛內(nèi)溫度和太陽(yáng)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(yáng)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(niǎo)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(yáng)輻射造成的過(guò)熱！

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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)