鳥(niǎo)類把身軀獻(xiàn)給飛行

俞花

老鷹捉小雞，從幾公里到幾十厘米都能得到獵物的清晰圖像，這是怎么做到的？為了飛行需要高耗能，鳥(niǎo)類的體溫是最高的，然而竟沒(méi)有“汗腺”之類的東西幫它散熱，怎么辦？ 另外，你可知道，不少飛鳥(niǎo)的腦顱厚度幾乎只等同于一張紙的厚度。還有，鳥(niǎo)類的翅膀也能“呼吸”。

鳥(niǎo)類的骨骼和翅膀

飛行是所有生靈的夢(mèng)想。在動(dòng)物世界，我們知道可以飛行的動(dòng)物其實(shí)不少，如飛舞在草叢、池邊的蜻蜓與蝴蝶，夜行于洞穴、唯我獨(dú)尊的的蝙蝠等等。然而，比起鳥(niǎo)類——飛行的精靈，它們相形見(jiàn)絀。鳥(niǎo)類幾乎可以抵達(dá)地球上任何一個(gè)角落，大天鵝和高山兀鷲能飛到上萬(wàn)米高空，飛越喜馬拉雅山山巔；北極燕鷗能長(zhǎng)途跋涉幾萬(wàn)公里，從北極飛到南極；尖尾雨燕平時(shí)飛行的速度為170千米/小時(shí)，最快時(shí)可達(dá)350千米/小時(shí)……鳥(niǎo)類這些超乎尋常的飛行能力背后，一定有一整套潛在的完美機(jī)制支撐著，那會(huì)是什么呢？

我們先來(lái)探討鳥(niǎo)類為什么能飛得那么快。要想以那么快的速度穿行于高空氣流而可以不受到傷害，這可是需要非凡本領(lǐng)的。一些鳥(niǎo)類因此發(fā)育出一些特殊的適應(yīng)性構(gòu)造，有些鳥(niǎo)類的鼻孔發(fā)育出一種像擋板一樣的構(gòu)造，這樣，在高速飛行時(shí)，它就可以暫時(shí)關(guān)閉外部的呼吸通道，肺和氣囊就不至于因過(guò)大的空氣壓力而受到傷害了。鳥(niǎo)的眼睛內(nèi)部也派生出一種叫作鞏膜環(huán)的東西，這是一組發(fā)達(dá)的、環(huán)行排列的骨片，這樣可以避免高速氣流對(duì)眼睛的傷害。

對(duì)于鳥(niǎo)類來(lái)說(shuō)，一切為了飛行，它們的適應(yīng)性演化，也早已不是局部的“小打小鬧”，其身體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與構(gòu)造，具體到它的任何系統(tǒng)、器官、組織、細(xì)胞等等，都是因飛行而生，為飛行而改變。為了飛行，鳥(niǎo)類的一切外部形態(tài)都要符合空氣動(dòng)力學(xué)的原理。這里有兩個(gè)要點(diǎn)：高動(dòng)力和低重量。也就是說(shuō)，它要將身體的重力減至最小，同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)最大的能量輸出。

在鳥(niǎo)類這架飛行器上，它已經(jīng)拋棄了任何可以拋棄的輜重。一般的動(dòng)物，其骨骼往往占很大比重，而飛行鳥(niǎo)類不是這樣。它們的骨骼都是中空的，其重量只占它們體重的很小一部分。大家都知道羽毛很輕，然而，有的鳥(niǎo)類的羽毛重量甚至超過(guò)了它們的骨骼重量。

許多鳥(niǎo)類的腦顱厚度幾乎等同于一張紙的厚度。盡管鳥(niǎo)類的頭骨材料得以大幅度地節(jié)省，但是它們的強(qiáng)度卻沒(méi)有降低。你看啄木鳥(niǎo)，它每天都要拼命地敲擊又硬又實(shí)的樹(shù)干，它的頭骨如果沒(méi)有巨大的承受力是不可想象的。骨骼很輕，強(qiáng)度不減，這得益于鳥(niǎo)類骨塊之間相當(dāng)完善的愈合本領(lǐng)，這種愈合在鳥(niǎo)的所有強(qiáng)應(yīng)力點(diǎn)上都得到了加固。

為了保持較輕的體重和干燥的羽毛，汗腺這種動(dòng)物常用的“設(shè)備”，也都成為可以拋棄的奢侈品。鳥(niǎo)類的尾骨也早已退化，愈合為非常小的一段骨板——尾綜骨，這樣既減輕了飛行重量，又增加了飛行的穩(wěn)定性。鳥(niǎo)類甚至把它們的繁殖器官都減至最小，一般的雌鳥(niǎo)都拋棄了兩個(gè)卵巢中的一個(gè)，在非繁殖季節(jié)，雌鳥(niǎo)和雄鳥(niǎo)的性器官都要萎縮。

這里需要特別說(shuō)說(shuō)羽毛。我們知道羽毛為鳥(niǎo)類提供了流線型的外表，卻不知它的功勞其實(shí)比我們想象的大得多。如果僅就羽毛的重量而言，它可能比人類設(shè)計(jì)的任何飛行機(jī)翼都要輕便和結(jié)實(shí)。它是動(dòng)力的源泉，這不僅表現(xiàn)在它的輕小重量上，還因?yàn)轱w行所需的升力和推力的輸出，也來(lái)源于主要由羽毛構(gòu)成的翅膀。鳥(niǎo)類羽毛還是體溫調(diào)節(jié)器，其保溫功能非常強(qiáng)大，這可以使它們能夠生活在地球上最寒冷的南極、北極和跨越世界上最高的山脈——喜馬拉雅山脈。

為了飛行，鳥(niǎo)類也需要做出犧牲。譬如說(shuō)，大自然對(duì)哺乳動(dòng)物的要求是非常寬松的，寬松的環(huán)境產(chǎn)生了自由的體型與生活方式，它們的身體構(gòu)造既可以適于游泳、爬行、掘洞，也可以適于奔跑與攀爬。而鳥(niǎo)類就沒(méi)有那么多的選擇，它的體型只適合飛行。有所為而有所不為，鳥(niǎo)類將自己的身驅(qū)真正地獻(xiàn)給了飛行。

為翱翔而存在的生命體

飛行是鳥(niǎo)類的生命，它的器官、系統(tǒng)也都因之而設(shè)，為飛行而締造。

強(qiáng)大的心臟與血液循環(huán)，是飛行的動(dòng)力保障。一只小鳥(niǎo)的心臟占身體的比例是人的好幾倍，舉個(gè)例子，蜂鳥(niǎo)是鳥(niǎo)類中最小的種類，然而它卻長(zhǎng)了一個(gè)相對(duì)碩大的心臟。鳥(niǎo)類的心臟不僅肌肉發(fā)達(dá)、體積巨大，而且跳動(dòng)速度也快于其他動(dòng)物。一只小鳥(niǎo)的心率可以達(dá)到每分鐘幾百次，而作為哺乳動(dòng)物的人類每分鐘心率只有幾十次。

鳥(niǎo)類的呼吸與散熱也是極有效率的，這使得鳥(niǎo)類可以長(zhǎng)時(shí)間地飛行。除了肺，它們還演化出一個(gè)特殊的氣囊構(gòu)造，這些氣囊及其枝節(jié)末梢?guī)缀醣椴加邙B(niǎo)類身體的各個(gè)部分。正是由于氣囊的存在，鳥(niǎo)類無(wú)論是在呼氣還是吸氣時(shí)，它們的肺部始終有足夠的新鮮氧氣通過(guò)。

在高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)后，鳥(niǎo)類會(huì)產(chǎn)生大量的熱，這是體溫最高的一種生物。然而，鳥(niǎo)類為了減輕負(fù)荷，連“汗腺”這樣的東西都給省掉了，那大量的廢熱又如何讓它消散呢？在這里，肺與氣囊又起了作用，它們共同充當(dāng)了鳥(niǎo)類飛行的“冷卻系統(tǒng)”。

當(dāng)然，在飛行中鳥(niǎo)類拍打翅膀也是很管用的。翅膀的每次向下拍動(dòng)都會(huì)擠壓胸廓，使其內(nèi)部的氣體排出體外，而在上揚(yáng)翅膀的過(guò)程中胸廓容積又會(huì)增大從而吸入空氣。敢情，鳥(niǎo)類的翅膀也在參與呼吸與散熱呢。

鳥(niǎo)類真是了不起，可你大概又有疑問(wèn)了：鳥(niǎo)類都吃什么呀？如此長(zhǎng)距離、高強(qiáng)度的飛行，又得要消耗多少能量與營(yíng)養(yǎng)？

當(dāng)然，飛行帶給鳥(niǎo)類非?？量痰氖澄镞x擇權(quán)。它們選擇食物的主要方面多是種子、果實(shí)、昆蟲(chóng)、鼠類、魚(yú)等富含營(yíng)養(yǎng)與熱量的食物，還得是易于消化的。那些需要很長(zhǎng)時(shí)間才能轉(zhuǎn)化為能量的食物自然是不入選的，因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間攜帶它們飛行本身就要消耗較多的能量。

此外，為了適應(yīng)飛行，鳥(niǎo)類的消化系統(tǒng)也發(fā)生了很大的變化。一般而言，鳥(niǎo)嘴只具有簡(jiǎn)單的撕裂、切割功能，這就是角質(zhì)喙。鳥(niǎo)類的牙齒也為了減負(fù)而被拋棄了，其功能在很大程度上被肌胃所替代了，這是一個(gè)肌肉非常發(fā)達(dá)的膨大部分，肌胃的內(nèi)部通常充滿沙礫，可以很好地研磨食物。鳥(niǎo)類的消化是相當(dāng)高效、快捷的，一般的果實(shí)從進(jìn)入消化道到最后排出，通常只需要幾十分鐘的時(shí)間。

鳥(niǎo)類塑造了世界上最完美的飛行，也正是飛行給予了鳥(niǎo)類堅(jiān)強(qiáng)特異的生命。這是偉大的自然造化，它經(jīng)歷了幾千萬(wàn)年的殘酷考驗(yàn)——鳥(niǎo)類從數(shù)千萬(wàn)年前就在地球上空翱翔了。

編輯/張懷宇