不拍翅膀就能飛?這種鳥重32斤,可滯空5小時飛行172公裡

2021-01-09 李論科學

600萬年前的中新世晚期,在地球上生活著一種空中巨獸,它們體重達到了70公斤,翼展可達7米。

宛如一架輕型飛機,可以捕捉36斤的獵物,它們存在的證據呢?

生物學家在安格思山脈和廣闊的潘帕斯草原上均發現了這些巨型生物的化石,也拼湊出了它們大致的模樣。

它們被稱為阿根廷巨鷹,直到25萬年前才滅絕,被認為是現代大型猛禽鸛、禿鷹的祖先,阿根廷巨鷹唯獨令科學家的不解的是,這麼笨重的身體是怎樣在空中飛行的?

這個問題我們需要從現代生活在這個地區的大型猛禽身上尋找答案,尤其是和阿根廷巨鷹關係比較親近的禿鷹。

現在天空中飛行的鳥類體型和史前比起來要小得多,世界上最重的飛行鳥類之一:安第斯禿鷹,它的體重達到了32斤。

雖然跟其祖先比起來不值一提,但是以目前地球上生物圈的能量供給來說,科學家依然認為禿鷹能飛起來、還飛的那麼好也算是一個奇蹟。

因為一旦鳥類長這麼大,每一次拍打翅膀都需要消耗大量的能量,研究人員估計,像禿鷹這種鳥類拍打翅膀時所消耗的能量是靜止時的30倍。

所以這種體型的鳥如果想依靠拍打翅膀飛行,無疑跟哺乳動物在陸地上奔跑衝刺一樣累。

估計飛個幾百米、幾千米就要休息一個小時。還不如做個陸地動物來的方便。所以科學家認為禿鷹主要是依靠上升的氣流滑行來飛行的。

但是你要是問任何一位鳥類方面的專家,那禿鷹每一次的飛行期間會拍打幾次翅膀?變化的環境和不同的天氣條件會不會改變它們的飛行成本(能量消耗)?

無人能回答這個問題。但是直到最近,研究人員使用了現代技術在空中監視禿鷹的飛行,才解開了這個謎題。

斯旺西大學(University of Swansea)的一位鳥類方面的專家,專門為禿鷹開發了高科技「飛行記錄器」,可以安裝在禿鷹身上,記錄它們每一次尋找食物的過程中拍動翅膀的情況。

這項研究進行五年的時間,2020年7月13日研究結果發表在PNAS雜誌上。

想要抓住一隻禿鷹,並把記錄儀器安裝上去需要非常長的時間,也需要耐心。研究團隊在巴塔哥尼亞草原上專門防止了一些禿鷹喜歡的動物殘骸和骨頭。

然後等待禿鷹上鉤,有時一等就是好幾天。但事實證明,安裝儀器容易,但想把記錄儀器拿回來卻非常困難。

儀器每秒鐘可以記錄320個不同的數據點,數據量非常大,由於禿鷹活動的地方都在偏遠的山區,這裡沒有信號,無法進行傳輸,因此只能回收研究。

所以研究人員在監測儀器上設計了一個特殊的系統,一段時間後會自動從禿鷹的身上脫落,然後根據GPS定位找到監測儀器。

不過在尋找的過程中困難重重,因為巴塔哥尼亞幾乎沒有道路,為了接近禿鷹的棲息地,探險隊不得不步行幾十公裡,騎在馬背上,使用冰爪和用繩子綁在一起過河。

而且並不是每一個儀器都能都找到,8個儀器中有時只能找到一個。

為了更容易接近禿鷹的棲息地,研究人員選擇的目標是那些年幼的禿鷹,它們喜歡聚集在一起,棲息在草原上平緩起伏的丘陵地帶。

而那些年長的禿鷹它們就選擇棲息在高而難以接近的安第斯山脈。

研究的結果顯示,年幼的禿鷹每天平均飛行3小時,但是在整個飛行過程中拍打翅膀的時間不到2分鐘,僅僅佔了飛行時間的1%。

甚至有一隻禿鷹不拍打翅膀在空中飛行了5個多小時,飛行距離172公裡。最令研究人員驚訝的是,不管這些禿鷹是在安第斯山脈還是在大草原上空飛行,也不管颳風與否,它們拍打的次數幾乎沒有變化。

拍打翅膀主要發生在起飛和即將意外著陸、以及上升的空氣熱流微弱的時候,其他時間禿鷹可以踩著這些上升的熱流一直在空中盤旋。

研究結果還表明,即使在冬季可能出現的弱熱條件下,禿鷹每公裡的拍打翅膀的時間也只有大約2秒。

這種飛行過程中極低的能量消耗與信天翁相似。事實上,信天翁似乎比禿鷹拍打翅膀的次數更多(在起飛後飛行時間的1%到15%之間)目前我們還不清楚信天翁飛行時的整體能量消耗。

這裡還需要指出的是,在研究的所有鳥類中都是不成熟的幼鳥。有證據表明,鳥類飛行的能力會隨著年齡的增長而提高。

這表明即使是年輕的禿鷹也可能在飛行中投入很少的能量。那些經驗豐富的老手,拍打翅膀的次數會更少。

從整個飛行時間和拍打翅膀的時間來看,我們甚至可以說這種鳥不拍翅就能飛行。

以今天的標準來看,禿鷹的體型非常大,但在600萬年前,翼展是禿鷹兩倍的阿根廷巨鷹統治著阿根廷的天空。

人們一直認為,阿根廷巨鷹這種空中巨獸可以利用氣流不拍打翅膀飛行。現在來自禿鷹的新數據支持了這一假設,並顯示了陸生鳥類不需要多大的能量就能飛很遠的距離。

一般我們認為,大型飛機在起飛時花費的成本最高。在對禿鷹新的研究中發現,覓食飛行中觀察到的翅膀扇動有75%與起飛時有關。

而且在50分鐘的飛行中所消耗的能量與起飛時3.3分鐘花費的能量相當。

這一點就強調了禿鷹何時何地著陸的重要性,它們一般會降落在落差比較高、上升氣流比較大的地方。如果降落錯誤,需要走很長的路才能找到這樣的地方重新起飛。

在飛行時,禿鷹看起來很靈活,像盤旋在空中隨時都會發起進攻的巨獸一樣。但是在陸地上,禿鷹非常笨拙。

它們巨大身軀意味著起飛的困難和昂貴。一旦升空,這些巨鳥」零消耗「的在空中飛行數小時。

論文連結:pnas.org/content/early/2020/07/09/1907360117

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