北鲣鸟以超过50英里每小时的速度潜入海洋而不折断脖子

作者: Rachael Funnell

来源: IFLScience

发布日期: 2022

北鲣鸟能够在以超过50英里每小时的速度潜入海洋而不折断脖子的能力是由其高度专业化的颈部和头骨肌肉解剖结构所决定的。研究表明,这些鸟类能够在潜水时通过收缩包裹在头骨周围的肌肉来稳定颈部,从而避免致命的颈部压缩。

如果你曾经在跳水时放弃并最终为所有人表演了一个肚皮摔,你会对水面张力所呈现的力量有独特的认识。潜水动物在入水时会经历巨大的压力,随后会形成一个气穴,最终在气穴关闭时产生飞溅。这些冲击力可以通过在你入水时创造一个流线型的形状(即,不是肚皮摔)来最小化,这种身体类型在俯冲潜水海鸟中很常见。

也许自然界中最令人印象深刻的潜水者之一是北鲣鸟,Morus bassanus,它在戴维·阿滕伯勒最新作品《完美星球》的开场诱饵球序列中担任主角。这些坚韧的海鸟会跟随一群海豚,直到双方都找到一些食物,在《完美星球》中,这恰好是一群美味的鲭鱼。

当海豚开始挑选鱼时,它们形成了一个诱饵球,这个诱饵球被推向海洋表面,作为一种困住鲭鱼的方法。

在这里,它们进入了鲣鸟的领地,因为鸟儿们开始像羽毛战斗机一样击打水面,有些鸟的速度达到了每秒24米(78.7英尺)。它们可以潜入11米(36英尺)深,并游得更远去捕鱼,它们通过拍打它们的蹼足和翅膀将鱼拖到水面。执行这样的狩猎策略对人类来说肯定会是悲剧,那么这些鸟是如何能够如此猛烈地击打海洋表面而不折断它们的长而细的脖子呢?

答案是自然选择驱动的进化的一个光辉例子。为了满足它们的生态位,鲣鸟已经进化出高度专业化的脖子,研究表明,直到以惊人的速度每秒80米(262.5英尺)潜水时才会受伤。

为了调查这些鸟如何能够在如此高的速度下潜入水中生存,一项发表在《PNAS》上的研究使用了一个打捞的鸟头来识别俯冲潜水的流体动力学。他们的调查揭示了头骨和颈部肌肉解剖结构的特征,这些特征与活鸟选择的潜水速度相结合,可以在俯冲潜水期间稳定这个脆弱而细长的身体部位。

当他们以大约每秒5.5米的速度垂直地将已故的北鲣鸟的头射入水面时,他们能够识别出俯冲潜水的冲击、气穴形成和飞溅阶段。冲击阶段是喙首次接触水面的时刻,随后是气穴阶段,气穴围绕着鸟的头形成了一个气泡,当鸟的头完全浸入水中时。

这个阶段很有趣,因为鸟的头现在正在减速,而它的身体的其余部分继续加速。研究人员得出结论,鸟类能够通过包裹在头骨周围的肌肉来生存可能致命的颈部压缩。通过收缩这些肌肉,它们可以稳定它们的脖子,直到鸟的胸部击打水面,这标志着压缩阶段的结束。这,再加上鸟类选择的潜水速度保持在不会压碎它们脖子的范围内,使得鲣鸟像羽毛箭一样射入水中。

研究人员预测,鲣鸟需要以大约每秒80米(262.5英尺)的速度进入水中才能受到伤害,作为参考,这大约是美国最高速度限制的两倍。不错,北鲣鸟。然而,它们的颈部稳定技能是有限度的。

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原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/2021年英语网页/Gannets Can Dive Into The Ocean At Over 50mph Without Breaking Their Necks IFLScience.txt

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