在右側的熱成像圖像中,鳥喙上橙白色的點代表了熱點(約40攝氏度),而這裡正是巨嘴鳥的喙散熱的地方。(圖片提供:Glenn Tattersall)
本報訊 提到調節體溫的本事,作為美洲熱帶雨林象徵的巨嘴鳥無疑是動物界的「頭牌」。新的研究表明,這種華美的鳥類能夠利用自己巨大的喙來迅速輻射掉熱量,從而使其在熱帶氣候中感到絲絲涼意,或是在因飛行耗費了大量能量後能夠急速降低體溫。從理論上講,巨嘴鳥能夠通過它的嘴使熱量總損失達到100%。研究人員據此推測,其他鳥類的喙也可能有類似作用。
與大象或兔子不同,鳥類並不會出汗。事實上,這些生物會讓血液在一些非絕緣的身體組織——例如喙或耳——中迅速流動,從而將熱量散發到空氣中。加拿大Brock大學的進化生理學家Glenn Tattersall於是便想搞清,巨嘴鳥的大嘴到底具有怎樣的散熱功能。
他和同事將目光聚集在了南美洲的託哥巨嘴鳥(Ramphastos toco)身上——相對於身體大小而言,這種鳥的嘴無疑是最大的(佔到了體長的30%到50%)。當巨嘴鳥暴露在10攝氏度到35攝氏度的氣溫下飛行時——這種鳥類所處環境的典型溫度,研究小組使用紅外熱掃描儀記錄了鳥喙的表面溫度。通過將鳥喙溫度與環境溫度進行比較,Tattersall的研究小組能夠測量有多少熱量被釋放掉了——溫差越大,則逃逸的熱量越多。
結果顯示,在高溫和飛行條件下,巨嘴鳥的大嘴能夠輻射掉大量的熱量。這意味著,就像大象和兔子用它們的耳朵散熱一樣,巨嘴鳥能夠通過在喙中流動的血液來調節體溫。在氣溫較低時,環境溫度與鳥喙溫度的差異較小,表明巨嘴鳥限制了血液在喙中的流動。基於它的體形,一隻巨嘴鳥的喙理論上與從5%到100%的身體熱損失有關。研究小組在7月24日出版的美國《科學》雜誌上報告了這一研究成果。在巨嘴鳥飛行時,它的喙是已知最有效的散熱器,能夠釋放4倍於其靜止時所產生的熱量。這一效率同時也達到了象耳或鴨喙的4倍。
幼年巨嘴鳥在試驗中並不能很好地控制喙中的血流。其原因至今尚未搞清,但Tattersall表示:「我們最好的假設是對血管的控制需要時間,或者幼年個體的血管分布比成鳥更為密集,因此難以控制。」
美國里奇蒙市東肯塔基大學的鳥類學家Gary Ritchison認為,這項研究表明巨嘴鳥能夠用它們的喙來保持涼爽。但這並非就是巨嘴鳥的喙何以進化得如此之大的原因所在。他說:「你必須承認這不是嘴大的唯一解釋。」這裡還有許多其他的因素,例如防禦或進食。
Tattersall對此表示贊同,但他強調,生物學家在討論鳥喙的進化時還需要考慮體溫調節功能。大多數論文都試圖將鳥嘴的大小與鳥類進食聯繫起來。他說,在體溫調節的選擇壓力下,即便對於一隻小鳥而言,依然有證據顯示,「喙是一個交換熱量的器官」。(群芳)
《科學時報》 (2009-7-28 A4 國際)