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企鹅为什么不会飞?

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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


准备“起飞”的阿德利企鹅(Pygoscelis adeliae)。

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。

“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。


厚嘴海鸦(Uria lomvia)是鸻形目海雀科的一种。图片:Christophe Gouraud

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。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。


斑头雁(Anser indicus)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。图片:Vinaydarbal

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。


虽然在地面上的活动看起来非常笨拙,但是一旦下水,帝企鹅(Aptenodytes forsteri)个个都是运动高手。图片:Paul Nicklen

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。”


随着日历上市的日子一天天临近,日历娘也开始有点激动了呢!今天没有从印厂的叔叔阿姨那里得到任何消息——不过没消息就是好消息,说明一切都在按部就班地进行中哟。为此,萌萌哒量子企鹅发来了贺电:


量子企鹅:我们并不是因为懒才不飞的。
日历娘:但是你们也不会游泳呀?
量子企鹅:……

嗯,既然你们诚心诚意地问了,那我就大发慈悲地告诉你,量子企鹅其实是果壳量子积木最新小伙伴——北极熊的好基友,点击文章最后的“阅读原文”就能见到它了!

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The End

发布于2015-12-02, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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