最近，我們在兩種不同類型的候鳥，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)這些鳥類進行跨晝夜飛行時，這兩個原本認為是嚴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個小時后，會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，它們應(yīng)該會到達更冷的空氣層。我們認為，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，太陽輻射會讓因為不斷拍打翅膀而產(chǎn)生的熱量進一步增加。

為了使這一假設(shè)成立，必須證明鳥類在飛行過程中因為受到太陽輻射而顯著加熱，這并不像人們想象的那么明顯。當(dāng)一只鳥在飛行時，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因為受到太陽輻射而體溫增加。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。

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預(yù)計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，為了估計夜間和白天飛行時羽毛內(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，這些鳥在白天確實明顯更溫暖。對我們來說，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。

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。為了進一步驗證我們的太陽輻射加熱假說，我們需要對在風(fēng)洞中飛行的鳥類進行實驗研究，或者開發(fā)能夠同時測量空氣溫度、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行中，比較分析肯定會加深我們對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，因為這會讓蜂蠟融化。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，候鳥會利用“反伊卡洛斯”效應(yīng)，它們反而可能會爬升到更高的高度，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)