天府自然历丨能飞越珠峰的雁(2022年7月3日)

1953年,一名登山者曾在海拔8848.86米的珠穆朗玛峰顶上,亲眼看到了一只斑头雁从旁边飞过,这一高度比当时已知的动物最高飞行海拔高出了近2千米。它们为何能飞这么高?

科学家们发现,斑头雁的血红蛋白与氧气结合能力极强。与不能飞到如此高度的鸟类相比,斑头雁的胸肌细胞周围有更多的毛细血管。许多科学家还研究了正常和低氧条件下在跑步机上休息和行走的鸟类,但并未能解释这种鸟如何应对飞行中的低氧水平。

后来,生理学家和宇航员设计了一个独特的实验:驯养19只斑头雁,从雏鸟孵化到训练它们飞过30码长的风洞。其间,研究者给它们佩戴了生理传感器和氧气面罩。面罩模拟了低、中、高海拔的空气条件,传感器记录了斑头雁的心率、血氧水平、体温和代谢率。

在风洞实验中,研究人员发现成年斑头雁在低氧条件下减慢了新陈代谢和心率,并以某种方式冷却了血液。在较冷的条件下,血红蛋白与氧气的结合更紧密,这意味着鸟类的血液携带更多氧气。研究人员在报告中称,当稀薄空气中的氧含量下降至7%时,斑头雁的新陈代谢也会随之下降。斑头雁还利用改变翅膀拍动的生物力学,采用了更有效的飞行策略。

这些发现将为未来的高空生理学研究奠定基础,也可能有益于人类医学,因为心脏病发作、中风和器官移植会使患者处于低氧条件下。


物种小档案

斑头雁是中型雁类,通体大都灰褐色,头和颈侧白色,头顶有二道黑色带斑,在白色头上极为醒目。繁殖在高原湖泊,尤喜咸水湖,也选择淡水湖和开阔而多沼泽地带。斑头雁是迁徙性候鸟,能在近9千米的高空飞行,借风势能在几天之内完成超过1600公里的征途。斑头雁因迁徙的缘故,每年2次穿越喜马拉雅山脉,是公认的已知飞行最高的鸟类之一。

本期主创:

撰文/王代强

摄影/汤开成

海报设计/沈晓颖 张珍

特别支持:

四川省林业和草原局

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