科學家們研究了壹種海鳥,海鴉,它與企鵝非常相似。海鴉還是有飛行能力的,但是研究表明,飛行和遊泳真的很費錢,效率也很低。這項研究支持了壹個長期存在的假設,即企鵝在7000萬年前放棄天空,成為水之王。
“這項研究測量了空中運動和水上運動的能源成本,這些都是真實的數字,貢獻很大。”北卡羅來納州立大學的丹尼爾·克塞普卡說。丹尼爾研究企鵝的進化,但他沒有參與這項研究。
為了理解古代企鵝放棄天空的原因,研究人員轉向了厚嘴海鴉。厚嘴海鴉在阿拉斯加、加拿大和其他北部地區的懸崖上築巢。它通過翅膀在水中向前推進,攪動磷蝦和浮遊生物。它也能飛,但是很難飛。
本文作者之壹、加拿大溫尼伯馬尼托巴大學研究生凱爾·埃利奧特說,渡鴉“飛得很差”。"它們的翅膀拍打得很快,著陸時很糟糕."
為了研究在加拿大北部築巢的海鴉,研究人員帶來了裝有橡膠子彈的獵槍,用來驅趕當地的北極熊,他們居住的小屋也被通電的“熊柵欄”包圍。在北極熊沒有“意外來訪”的情況下,研究人員誘捕海鴉,並向它們註射示蹤分子,以記錄它們的能量使用情況。他們還在渡鴉身上安裝了傳感器,以了解它們潛水的深度,以及它們在空中、水中和陸地上停留的時間。
原來海鴉也不是好當的。這種動物在飛行時每分鐘消耗的能量比其他任何鳥類都多,甚至超過了以飛越喜馬拉雅山而聞名的前冠軍班頭揚。該研究小組本周在《美國國家科學院院刊》上發表報告稱,海鴉在飛行過程中消耗的能量是靜止代謝率的31倍,是目前鳥類中最高的值。然而,即使其他脊椎動物很勤奮,它們的靜息代謝率也只有25倍。
渡鴉在水裏混得更好,效率也比很多鳥高,但還是有提升的空間。研究發現,與同體型的企鵝相比,海鴉在遊泳時消耗的能量更多,這也說明企鵝放棄飛行,提高了遊泳效率。
論文作者之壹、聖路易斯密蘇裏大學的海鳥生態學家羅伯特·裏克勒夫斯(Robert Ricklefs)表示,研究結果表明,海鴉“確實是鳥類中的邊緣物種”。如果海鴉的多功能翅膀變得像企鵝的鰭壹樣短而厚,遊泳就會方便很多,因為短翅膀在水中的阻力更小。但是飛行幾乎是不可能的,因為短翅膀很難維持飛行。
艾略特表示,該結果與“所有鳥類的飛行成本都相同”的假設不符。對於海鴉,“我們證明了它的飛行成本遠高於預期...(並且)顯示了飛行的成本。”即便如此,飛行幫助渡鴉逃離天敵,在住所和覓食地之間快速穿行;相反,對於古代企鵝來說,放棄飛行顯然是更好的選擇,因此它們長得更大,潛得更深,遊得更快,在水中停留的時間更長,這意味著它們可以捕捉到更多更大的獵物。裏克勒夫斯說。
英國塞特福德英國鳥類學信托基金會的海鳥生態學家克裏斯·塔克斯特(Chris Thaxter)表示,補償不平衡理論認為古代企鵝用飛行能力換取了遊泳技能,這項研究為這壹假說提供了有價值的證明。“這是壹個非常大的進步,增強了人們對糾正失衡理論運行模式的認識。”