如果是人,想从地球上的一个大洲飞到另一个大洲,必须乘坐一架喷气式飞机;飞机机舱要有增压装置,油箱要加几十吨油。鸟会飞,但一般的鸟,飞不了多远。即使是一些候鸟,能完成跨大洲飞行的,也不多。

有一种“斑头雁”的大雁,却志存高远。它们每年都从蒙古飞到印度去过冬,途中要飞越喜马拉雅山。完成这样的壮举,斑头雁只需要在秋天给自己贴一点膘,不需要任何外力的帮助。

斑头雁飞行路线三维图

绝对不能用“身轻如燕”这个词来形容斑头雁。成年斑头雁体重三公斤左右,在所有鸟类里面,它比98%的鸟重。那么,为什么能够飞越喜马拉雅山的,偏偏是这种体重超标的鸟呢?它究竟是怎样做到的呢?

上面说了,跟斑头雁一比,人类去哪都要坐车,简直就是“燕雀”。英国一所大学一位名叫Bishop的动物学家和几位同事,身为“燕雀”,却想知道斑头雁的“鸿鹄之志”。他们想知道楚斑头雁的飞行路线、其飞行时应对天气变化的策略,同时想搞清楚这样的“远走高飞”到底要多少能量,斑头雁是不是真的天赋异禀,能够轻松完成这种挑战极限的飞行。

Bishop等人首先在一个缺氧(缺氧的程度恰好和高海拔的缺氧程度相近)的房间放上跑步机,再想办法强迫斑头雁在上面跑步。结果发现,斑头雁以其体能可以承受的极限速度可以坚持约15分钟。这说明斑头雁确实有天赋,心肺功能确实好,善于在缺氧的环境下运动。人在这种环境下根本跑不了两步。

接着,他们在蒙古抓了7只斑头雁,在它们体内植入可以监测斑头雁体温、所处环境大气压、运动加速度、心跳频率等数据的装置,然后把它们放回大自然。这几项数据都实时持续记录,有的是每30秒记录一次,有的是每两分钟记录一次。一年后,Bishop等人重新抓回了其中的4只(这时这几只斑头雁已经往返一次印度,两次飞越喜马拉雅山脉),读取一年积累下的海量数据。

读取气压计数据后,将其换算成斑头雁飞行高度;读取加速度计数据后,将其换算成斑头雁斑头雁振翅频率和幅度;再结合斑头雁体温和心跳数据,就可以综合各项数据计算出斑头雁飞行所消耗的能量,推算出斑头雁飞行路线。

少数鹤和天鹅可以飞得比斑头雁还高

其实世界上可以飞得比较高比较远、有鸿鹄之志的鸟类,不只斑头雁一种。个别鹤的飞行高度超过斑头雁。有些其他种类的候鸟也会在北美洲和南美洲、欧洲和非洲之间往返,飞行距离也很长,飞行高度也比较高,但这些候鸟的飞行路线是爬升到高点后就借着顺风保持高度一直翱翔,非常省力。也就是说,这些候鸟的飞行方法和固定翼飞机是类似的

Bishop等人得到的数据显示了一个出人意料的情况:斑头雁的飞行不像是在坐固定翼飞机,而像是坐过山车一样,紧跟着地形变化飞,时而升高时而降低。所以在斑头雁穿越喜马拉雅山脉的8小时过程中,虽然最高飞行高度达7290米,但平均飞行高度只有4500米。其中一只斑头雁在一段时间内的数据最夸张,其飞行高度曾在20分钟内降低1000米,然后又在一个半小时内升高2000多米。

图中虚线为除斑头雁外其他鸟类一般选择的飞行路线; 大雁图标和红色实线为斑头雁选择的飞行路线

为什么斑头雁不学其他候鸟,到了最高点后就开始借风力翱翔偷懒省力,而要用最笨的方法一下一下扇翅膀“硬”飞呢?原因就是7000多米不是一般的高,太高了。这一海拔高度的空气太稀薄了,给飞行提供升力的空气严重不够,斑头雁不得不大幅提高振翅频率,这导致其心跳频率最高达到每分钟450下,超过了斑头雁身体所能承受的极限。这样的运动太消耗体能了,7000多米处稀薄的空气也无法提高斑头雁拼命呼吸所需要的氧气。如果回到4000多米的高度,斑头雁的心跳频率就可以降到每分钟300下,这样才不至于累死。在前方又遇到高山时,斑头雁再重新回到7000米的高度。对斑头雁来说,就算是从低点重新爬升3000米,也比一直保持7000米的飞行高度省力

斑头雁还有一点和其他能飞很远的候鸟不同。其他候鸟一般是在风比较大的下午飞行;斑头雁一般是在风小的清晨和夜晚飞行,这两个时间段的空气更冷一些,不那么稀薄,能够提供更多氧气。也就是说,其他候鸟更看重风,斑头雁更看重氧气

斑头雁外形的突出特征是头上有“两道杠”

有些专门研究候鸟的科学家认为Bishop团队的研究值得肯定,认为其研究结论加强和佐证了其他一些研究的结论。这些研究的结论比较相似,都是“某种动物会想某种办法节约体能”。比如“有些海豹在下潜觅食时会在水中滑行”、“有些狮子捕猎时会选择在一个地点长期蹲守而不去四处寻找”。总之,各有各的方法,都是能省点力就省点

也有些科学家觉得Bishop团队的研究结论不能让人信服,怀疑他们对某些数据过度解读了。比如,他们认为,Bishop等人根据加速度计和心跳频率就推算出斑头雁飞行所耗体能,这种计算可能不准确。

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