她养了19只斑头雁 终于搞懂了它们逆天的能力

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Toutiao
最新回复:2019年9月9日 3点40分 PT
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英国那些事儿

太史公曰:燕雀焉知鸿鹄之志。

这绝不是一句虚言,鸿是指大雁,而鹄则是天鹅,鸿鹄连在一起统指代雁亚科鸟类,在遥远的时代,人们对大雁这类鸟的强大飞行能力就有了深刻的认知,然而鲜少有人了解,雁亚科鸟类的飞行能力究竟强大到何种地步…..

雁亚科里的飞行王者,当属斑头雁,它们在迁徙途中,能飞跃平均海拔8000多米的喜马拉雅山脉,最高飞行高度竟达到9000米,堪称地球上飞得最高的鸟类之一,也是无可匹敌的,地球上飞翔能力最为逆天的动物之一!

它们成群结队飞跃喜马拉雅山脉....

从空气稀薄的雪山之巅轻松掠过....

甚至在这样的高空中一边飞翔,一边鸣叫....

人类知晓斑头雁逆天的飞行能力,已经有几十年历史了。很多年以前,不少活跃于喜马拉雅山的登山家们,就宣称他们看见一些大雁一样的鸟类从那些险要的顶峰飞过。

1953年,探险家George Lowe就在珠穆朗玛峰海拔8000以上的死亡区域亲眼目睹了它们的身影。

之后的一些年,科学家们抓到了一些斑头雁,在它们身上装上设备做了追踪实验。结果发现它们平均飞行高度达到了7,290米。

之后,科学家们又陆陆续续通过测验获得数据,发现斑头雁的飞行高度,最高可达到9000米,直逼大型客机飞行的平流层海拔高度。

从这幅图可以直观看到斑头雁的飞行能力,它仅仅排在有时候会撞上客机的非洲黑白秃鹫之下(飞行高度达10000米),并常年挑战海拔8000米的喜马拉雅山脉。

虽然人类记录的数据不断刷新斑头雁的飞行高度,但是对于斑头雁坐拥逆天飞行能力的原因,人们却知之甚少。

要知道,在海拔9000的高空,空气无比稀薄,气压也低得出奇,攀登珠峰的人类根本不能在8000米以上的高度长时间停留,斑头雁是如何做到轻松飞跃珠峰的?

之前有一些科学家作出过一些猜测,认为斑头雁或许进化出了适应高海拔的生理机制。

直到不久前,加拿大英属哥伦比亚大学的研究人员,发表了一项长期实验的成果,才算真正揭开了斑头雁逆天飞行的秘密!

该项目的主要研究人员,Jessica Meir教授一直对斑头雁逆天飞行能力着迷,为了揭开背后的秘密,她首先买了19个斑头雁蛋。

她将这19只斑头雁从蛋开始孵化,之后Meir教授将一直照顾它们到成年。

这一期间,Meir教授必须全神贯注,确保在孵化那一天到来时,小斑头雁们破壳而出时,第一个见到的是她本人。

因为根据鸟类的天性,出生时见到的第一个活物,将会被它们认为是母亲,Meir教授主动当起小斑头雁们的养母责任,就是为日后训练小斑头雁们按自己的要求进行实验。

小家伙们一个接一个地破壳而出了,刚出生的小斑头雁和小鸭子一样,都长着黄色的毛,Meir教授和其他研究人员给它们佩戴上穿戴设备和头盔,让它们先习惯穿戴设备,以便科学家们从小就开始记录它们的生理数据。

等它们稍大一点,Meir教授开始带着它们到户外,开始锻炼简单的飞行能力。

之后,Meir教授和同事们开始训练斑头雁们在封闭的空间里飞行,以便它们适应将来的实验测试。

一开始,小斑头雁们并不是很适应,不过慢慢地,它们也习惯了在封闭的空间里飞行了。

习惯了穿戴设备和头盔,又习惯了在封闭空间里飞行,似乎可以开始实验了。

Meir教授和同事们早就想好了,用风洞模拟海拔8000多米的山顶,将风洞里的空气抽掉一些,让空气变得稀薄,气压也随之降低。

之后,再开始运行风洞,用人工的方式产生并且控制气流,来模拟斑头雁们周围气体的流动情况。

万万没想到的是,正式开始实验之后,挑战却来了。

斑头雁们刚被放进空洞,这些长时间在封闭无风的空间里飞习惯了的鸟儿们,突然到了迎风而来的“模拟高海拔自然环境”,斑头雁们突然手足无措,在被风洞的人造风吹到一脸懵逼之后,不少斑头雁拔腿就跑,整个风洞里乱成一团……

这是斑头雁风洞实验开始之后,遇到的少有的挫折了。为

了让斑头雁们习惯自然环境中迎风飞翔的感觉,Meir教授这位代理鸟妈妈骑着摩托,带着斑头雁孩子在路上飞驰,让它们习惯迎风飞翔的感觉…..

克服了一个又一个实验挑战之后,19只斑头雁们再一次进入了承载科学使命的风洞。

这一次,它们在感受到迎面而来的风之后,很快就挥动翅膀飞了起来…..

第一次实验的效果就非常惊人,Meir教授和同事们很快发现,实验中85%的斑头雁都能飞到海拔5500米的环境。

而其中40%的斑头雁,似乎很享受在高海拔低氧环境中的飞翔,它们甚至在相当于海拔9000米的低氧低压环境里,还在自如地扑腾着翅膀。

而海拔9000米,已经是有史以来,人类所探测到的斑头雁的最高飞行高度。

随着斑头雁在“模拟高海拔”风洞里的展翅飞翔,它们的心跳,氧气消耗,二氧化碳产生量,以及血液的温度,都被传到了相关的仪器上。

Meir教授和同事们经过对比分析,立刻发现了一个惊人的事实:

在8000米的高海拔环境飞行时,斑头雁们处在低氧的稀薄空气中,而心跳却和在低海拔时的数据是一模一样的。

但是,在高海拔环境飞行时,斑头雁们体内血液的温度竟然也随之降低了,新陈代谢也在相应变慢。

Meir教授由此提出了自己的观点:

“血液的温度降低了,而心跳又没有加快,这意味着它们的身体里依旧有足够的氧气。我们由此可以假设,当处于高海拔时,它们的血液搬运氧气的能力会大大增加。”

“而数据也表明,当它们在氧气供给有限的情况下,身体的代谢能力也会随之相应降低。”

在高海拔缺氧环境中,氧气搬运能力增强,加上新陈代谢能力相应降低,这一升一降,让飞翔在8000多米的斑头雁,自动切换到了高海拔适应模式,

因此,它们在飞跃喜马拉雅山的时候,才能无比自如地,身体不疲倦,心跳不加速,一个大气不喘地飞跃我们大多数人类可望而不可及的世界屋脊。

Meir教授用自己做斑头雁养母的方式,揭开了这种拥有逆天飞翔能力鸟类的秘密:

它们拥有强大的自我调节能力,一旦上升到高海拔,它们的血液温度会降低,新陈代谢会变慢,身体搬运氧气的能力会迅速提升,它们,天生就拥有这种凭着血肉之躯触摸平流层的能力。

这项意义重大的实验成果,最近被总结写成了论文,发表在了eLife的网站上,而实验结束之后,这19只由Meir教授这位人类养母一手带大的斑头雁们,也已经成年,它们被温哥华一位鸟类爱好者收养,将去新家开始它们的新生。

而实验找出斑头雁逆天飞行能力之谜的Meir教授,和自己收养孩子们一样拥有鸿鹄之志,她将去NASA,开始自己的宇航员生涯,并前往国际空间站执行任务。

破解了斑头雁飞行奥秘的Meir教授,和她曾经的鸟类孩子们一样,都将在各自的领域里,继续自己的逆天飞翔。

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ukwlux
1 楼
只是验证,还是没有回答为什么。。。
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carmensandiego
2 楼
温度降低,根据血红蛋白的波尔效应,氧解离曲线左移,血红蛋白的携氧能力上升,而同时机体的代谢率缺又降低,所以能够满足代谢需要; 人类因为无法将体温调定点下调,所以基础代谢率不变,血红蛋白的携氧能力也不变,自然无法适应低氧环境; 只不过从另一个侧面证明了波尔效应,吃饱了撑的;
溺人
3 楼
厉害!
c
cg771106051
4 楼
这个女教授这么年轻阿
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marlborough
5 楼
研究完了,有没有试试怎么烹饪最好吃。
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pickle
6 楼
可能关键就在于人为什么做不到。 另外低代谢率和高强度的运动(比如飞跃珠峰)似乎矛盾。
夜来风雨
7 楼
鸭头。。。