文 胥家軒(知乎睡眠、神經(jīng)科學(xué)話題優(yōu)秀回答者)
圖 東方IC
有一種鳥,飛累了就在風(fēng)里睡覺
文 胥家軒(知乎睡眠、神經(jīng)科學(xué)話題優(yōu)秀回答者)
圖 東方IC
“我聽別人說這世界上有一種鳥是沒有腳的,它只能夠一直地飛呀飛呀,飛累了就在風(fēng)里睡覺,這種鳥一輩子只能下地一次,那一次就是它死亡的時候?!?/p>
可能很多人聽過電影《阿飛正傳》里的這段話,這段話來自極樂鳥的傳說。
早在500多年前,極樂鳥的標本被遠赴新幾內(nèi)亞島進行貿(mào)易考察的探險家?guī)Щ亓藲W洲。當?shù)厝嗽跍蕚錁吮緯r除去了鳥的翅膀和腳,而探險家們不知道這點。這使得當時的歐洲人認為這種鳥從不降落,一直在空中飛翔?!皹O樂鳥”的名字及它的拉丁種名“apoda(沒有腳)”都源于此。
這是一個美麗的誤會,但如果有科學(xué)家告訴你,鳥真的可以邊飛邊睡覺,你會相信嗎?
在開始下面的話題前,我們首先得聊聊究竟什么是睡眠。你也許會把含羞草每天夜里按時閉合葉子想象成它在睡覺,但實際上,睡眠更傾向于是描述動物的一種行為。當我們判斷一個人有沒有睡覺,我們的依據(jù)可能是:眼睛有沒有閉上?是否保持相對靜止?能不能感受外界的聲音?……
然而,以上判斷是否睡眠的方法都不夠嚴謹,科學(xué)家和醫(yī)生主要靠一種叫腦電圖的東西來判斷:給實驗對象戴上一頂可以收集腦電波的電極帽,當你入睡或者醒來時,這些信息都能在腦電波里反映出來,甚至可以判斷你在什么時候做夢。通過腦電波判斷睡眠是最標準的形式,它可以排除你閉上眼睛或者保持不動但是仍然清醒的可能,并且適用于其他動物。比如經(jīng)常被用于科學(xué)研究的小白鼠,或者爬行類、鳥類,我們都可以通過這種方法追蹤它們的睡眠。睡眠的另一個重要標志是以24小時為周期,因此,動物的冬眠不屬于睡眠。
為了判斷鳥在飛行過程中有沒有睡覺,科學(xué)家也是費盡了心思:首先需要將電極帽從20個電極簡化到2個電極,因為鳥的大腦比人腦小多了;接著還要在鳥的身上綁加速器,來確定鳥是處于飛行狀態(tài)還是停留在地面或者樹上,這同時也對鳥的體重產(chǎn)生了要求,如果綁在鳥身上的電極和加速器比鳥還重,鳥就沒法起飛了……
在這樣的重重“關(guān)卡”之下,科學(xué)家終于找到了合適的實驗對象——軍艦鳥。
軍艦鳥體型很大,體長可達1.12米,翅膀伸展開來能有2米長。它胸肌發(fā)達,善于飛翔,有“飛行冠軍”之稱,是極其出色的飛行家。軍艦鳥捕食時的飛行時速最高可達418千米,是世界上飛行最快的鳥。它不但能飛到約1200米的高度,也能在空中靈活翻轉(zhuǎn),而且還能不停地飛往離巢穴1600多千米的地方,最遠處可達4000千米,在海上捕食時可以保持兩個月不落地。更霸氣的是,軍艦鳥在12級的狂風(fēng)中也臨危不懼,能夠在空中安全地飛行和降落。
科學(xué)家在軍艦鳥的大腦放置了電極來記錄腦電波,同時在它身上綁上加速器和GPS。通過電極和加速器傳回的數(shù)據(jù),科學(xué)家發(fā)現(xiàn),在飛行過程中,軍艦鳥大腦兩個半球可以交替睡覺或者同時進入睡眠狀態(tài)!但是和我們預(yù)想不同的是,軍艦鳥的睡眠時間很短,平均一天睡眠時間只有40分鐘左右,遠少于正常鳥類的睡眠時間。
通過進一步的研究,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了軍艦鳥飛行的秘訣。它們可以巧妙地利用氣流節(jié)省體力,甚至可以快速爬升數(shù)千米不揮動翅膀,這不禁讓人想起李白的詩句:“大鵬一日同風(fēng)起,扶搖直上九萬里?!盙PS數(shù)據(jù)顯示,軍艦鳥在飛行過程中,充分利用氣流的升或降,通過滑翔完成長距離飛行,這樣不僅節(jié)省了能量,也可以在飛行時睡覺。
能夠一口氣飛那么遠的,可不止軍艦鳥一種。早在20世紀60年代,鳥類學(xué)家就開始觀察樓燕的長距離飛行。樓燕的分布范圍很廣,2016年的一項研究發(fā)現(xiàn),樓燕在斯堪的納維亞和中非兩地的遷徙過程中,可以連續(xù)10個月不落地。你可能會好奇:這么久不落地,那它們吃什么呀?鳥類在空中捕食是一種很常見的本領(lǐng),樓燕主要以昆蟲為食,特別是飛行性昆蟲,所以在空中邊飛邊捕食,對它們來說根本不是什么難事。
樓燕之所以叫樓燕,是因為它們必須在高樓筑巢。別看樓燕美麗矯健,可它們的腿短且無力,因而不能像別的鳥兒那樣可以從地面、水面一躍而起,只能從懸崖或高樓上先跌落俯沖下來才能飛得起來。若一不小心栽到地上,無人幫它們?nèi)酉蚩罩械脑?,樓燕只能在地上撲騰掙扎,等待它們的只有死亡,所以它們必須在高處筑巢才能生存。
普通樓燕體積很小,體重只有40克,所以沒有辦法放置用來記錄腦電波的電極,只能通過加速器判斷其活動狀態(tài),以及用GPS來記錄其飛行路線。在這次觀察中,科學(xué)家一共追蹤了13只樓燕,發(fā)現(xiàn)有些樓燕除了在冬天的夜里偶爾落地,其余99%的時間都在空中,其中有3只樓燕創(chuàng)造了10個月不落地的紀錄。
在此之前,這項紀錄的保持者是高山雨燕。高山雨燕生命中的大部分時間都在空中,這個令人驚奇的物種,在從瑞士的棲息地前往西非的過冬地時,能夠連續(xù)飛行超過200天。研究人員為6只雨燕身上綁上加速器后發(fā)現(xiàn),它們在整個遷徙過程中都在不斷地移動,唯一的休息時間就是在瑞士的繁殖期。
這些發(fā)現(xiàn)讓我們不禁慨嘆自然的神奇,動物們?yōu)榱松妫谷粫M化出如此強悍的本領(lǐng)??!