蜂鸟是世界上 飞行速度最快的鸟类之一,为了获取维持能量所需的で花蜜,它们必须经常挤过植物中的狭小缝隙。然而,随着时间的推移,它们已经失去了像其他鸟类一样,在手腕和肘部将翅膀 折叠到身体两侧 的能力。蜂鸟是如何挤进如此狭窄的空间一直以来都是鸟类学家心中的一个谜。一项于 11 月 9 日发表在《实验生物学杂志》上的研究发现,它们采用了两种非常特殊的策略:侧身飞行和子弹式飞行。
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进入飞行竞技场
这项研究聚焦于 安娜蜂鸟 (Calypte anna)。它们是美国西海岸最常见的蜂鸟之一。它们大小约与乒乓球相当,拥有闪耀的翡翠色羽毛和闪亮的粉红色喉部羽毛。
加州大学伯克利分校的一个团队设计了一个双侧飞行竞技场进行实验。他们使用交替奖励来 训练蜂鸟穿过分隔竞技场两侧隔板上的一个 2.48 平方英寸的间隙。为此,只有当鸟飞回到另一侧的喂食器时,研究人员才会给形状像花朵的喂食器补充少量糖水。这促使翼展仅 4.7 英寸的鸟类在竞技场中飞来飞去。
然后,团队将飞行竞技场两侧之间的间隙替换成一系列较小的椭圆形和圆形开口,高度、宽度和直径范围仅从 4.7 英寸到 2.3 英寸。 使用高速摄像机记录鸟类的动作,以了解它们如何穿过各种开口。
接下来,团队编写了一个计算机程序,系统地追踪每只鸟在接近并穿过每个开口时喙的位置。该程序还精确定位了蜂鸟翅尖的位置,以计算它们穿过时的翅膀姿态。
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实验表明,蜂鸟 使用了两种独特的策略 来穿过间隙。
侧身飞行
在第一种策略中,蜂鸟会接近圆形开口,通常在开口前悬停以评估其大小。然后它们会侧身穿过,一只翅膀向前伸展,另一只翅膀向后扫动,形状类似于十字。它们的翅膀在穿过门时仍然扇动着,然后旋转向前继续前行。
子弹式飞行
在第二种策略中,鸟类将翅膀向后收拢,紧贴身体。然后它们像子弹一样,喙部向前,迅速穿过开口,之后再将翅膀向前伸展。一旦安全通过圆形开口,它们就恢复扇动翅膀。当鸟类变得更大胆,对竞技场更加熟悉时,它们在研究中普遍采用了这种技术。
改变策略
研究团队观察到,采用侧身飞行策略的蜂鸟 比那些喙部先穿过圆形开口的蜂鸟飞得更谨慎。随着鸟类在多次尝试后对开口越来越熟悉,它们似乎变得更加自信。它们开始更快地接近开口,并放弃了侧身穿过的方式,转而采用喙部先行的穿过方式。
对于宽度仅为其翼展一半的最小开口,所有鸟类都将翅膀收回,面向前方穿过。即使是比较谨慎的鸟类,在第一次尝试时也采用了这种方式以避免碰撞。
根据研究团队的说法,实验中有大约百分之八的鸟在穿过隔板时翅膀被刮到,只有一只遭遇了严重碰撞。遭遇碰撞的鸟成功地重新尝试了这次动作并继续飞行。