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企鹅为什么不会飞?

上传时间:2016-07-02 17:18  来源:十万个为什么  手机版

  很久很久以前,可爱的企鹅祖先还能在空中翱翔。那么为什么它们放弃飞翔了呢?童话故事里没告诉我们答案,不过现在科学家已经大概有了答案:企鹅不会飞是因为它们更爱游泳!

  科学家对一种与企鹅很相似的海鸟——海鸦进行了研究。海鸦还保有飞行能力,不过研究显示,既会飞又会游泳真的是成本高昂而效率不佳。这项研究支持了长久以来的一个假说——企鹅在7000万年前放弃天空是为了成为水中之王。

企鹅为什么不会飞?

  图中的厚嘴海鸦在吃力地飞行,而帝企鹅则选择悠闲地散步和游泳。图片来自Nature

  “这项研究测量了空中运动和水中运动的能源成本,都是些实实在在的数字,贡献很大。” 北卡罗莱纳州立大学的丹尼尔·克塞普卡(Daniel Ksepka)如是说。丹尼尔研究企鹅进化,不过并未参与这项研究。

  为了了解古代企鹅为何放弃天空,研究者转向了厚嘴海鸦。厚嘴海鸦在阿拉斯加、加拿大以及其他北部地区的悬崖上筑巢,它靠翅膀推动自己在水中前进,搅起磷虾和浮游生物;它也飞——不过飞得很费劲。

  海鸦“飞得可烂了,”这篇论文的作者之一、加拿大温尼伯市曼尼托巴大学的研究生凯尔·艾略特(Kyle Elliott)说,“它们翅膀扇得飞快,着陆也很糟糕。”

  为了研究把巢筑在加拿大北部的海鸦,研究者带着装有橡皮子弹的猎枪以抵挡当地的北极熊,他们住的小屋周围也环绕着带电的“熊栅栏”。在没有北极熊“意外来访”的空隙,研究者们套捕海鸦,往它们身上注射示踪分子以记录其能量使用情况。他们还给海鸦装上传感器,以了解它们下潜了多深,以及在空中、水里、陆上各花费了多少时间。

  结果显示,海鸦可不好当。这种动物飞行时每分钟消耗的能量比其他任何一种鸟都多,甚至超过了前任冠军斑头雁,后者以飞越喜马拉雅山而闻名[1]。研究组本周在《美国国家科学院院刊》发表报告,称海鸦飞行时消耗的能量31倍于休息代谢率,这在鸟类中目前是最高数值。而其他脊椎动物就算再勤快,也仅仅是25倍于休息代谢率。

  海鸦在水里混得要好些,比许多鸟都高效,不过依然有值得提高之处。研究发现,相比同样大小的企鹅,海鸦游泳消耗的能量也更多,这也显示企鹅放弃飞行提高了其游泳效率。

  论文作者之一、圣路易斯市密苏里大学的海鸟生态学家罗伯特·里克莱夫斯(Robert Ricklefs)说,结果显示,海鸦“真的是鸟类中的边缘种类”。如果海鸦多功能的翅膀变得像企鹅的鳍翅那样短粗,游泳就方便多了,因为短翅膀在水中阻力更小。不过飞翔就几乎不可能了,因为短翅膀难以维持飞行。

  艾略特说,结果与“所有鸟类的飞行成本都或多或少相同”的假设不符。对于海鸦而言,“我们证明了其飞行成本大大高于预期……(并且)展示了会飞的代价。”即便如此,飞行还是有助于海鸦逃避天敌、在住处和觅食地之间快速穿行;相反,对于古代企鹅来说,放弃飞行显然是个更好的选择,它们因此而长得更大、潜得更深、游得更快、在水里待的时间更长,而这意味着它们能捕到更多、更大的猎物。里克莱夫斯如是说。

  英国塞特福德英国鸟类学信托基金会的海鸟生态学家克里斯·萨克斯特(Chris Thaxter)说,矫枉失衡学说认为,古代企鹅是用飞行能力换取了游泳技能,这项研究为这一假说提供了有价值的证明。“这是非常大的进展,增进了人们对矫枉失衡学说运作方式的理解。”

  [1] 斑头雁被誉为世界飞得最高的鸟类,它仅用8小时就能飞越海拔近9000米的喜马拉雅山脉。大部分的斑头雁在印度等海拔较低的地方过冬,春季翻越喜马拉雅山脉到青藏高原繁殖。