在不列颠哥伦比亚大学的风洞试验室内,不同寻常的一幕正在演出:头戴面罩、身背“小背包”的斑头雁在尽力扑棱着翅膀,死后还跟着一位“技术指导”。这是,在试验室赛鸟?
在风洞中飞翔的斑头雁 | MILSOM LAB/UBC
其实,这是生理学家在搜集斑头雁飞翔时的生理数据,他们希望了解这种鸟怎么战胜缺氧,在数千米的高空飞翔。而让斑头雁们在风洞中飞翔,这可不是一件简略的事。
斑头雁养成方案
斑头雁(Anser indicus)是十分优异的高空飞翔者,它们在迁徙中要经过喜马拉雅山脉,有清晰记载的飞翔高度可达7290米。喜马拉雅山脉邻近空气稀薄,含氧量只要海平面邻近空气的三分之一,所能供给的升力也下降了一半。人们一向很猎奇,斑头雁终究怎么在这样的极点环境中飞翔。
从前几十年的研讨发现,斑头雁调动了全身来习惯低氧飞翔。它们的肺部更大、血红蛋白的携氧才能更强、血管更密布、肌肉细胞中用于发生能量的线粒体更多而且接近细胞外表,都使得斑头雁能够更有功率地运送、运用氧气。
为了进一步研讨斑头雁的飞翔功能,生理学家杰西卡·梅尔(Jessica Mair)想在风洞试验室重现高空的低氧环境,让斑头雁穿戴丈量设备,搜集各种数据。
可是,野生的斑头雁并不会合作试验,试验设备只会让它们感到过度严重。为此,梅尔不得不认养了12只斑头雁蛋,从小练习它们。
刚孵化不久的斑头雁幼鸟有印随行为,会把它们所见到的第一个移动的物体认作母亲。当这12只斑头雁孵化出来,就跟着它们的“梅尔妈妈”开端了不寻常的雁生。
梅尔和她的斑头雁宝宝| Jessica Mair
梅尔仔细照料、喂食这些斑头雁宝宝,有时带着它们漫步、嬉戏,还答应它们趴在自己身上打盹。当雁宝宝在梅尔身边扑棱翅膀的时分,她就在乡下的小路上开着小摩托,带它们进行飞翔练习。有时,雁宝宝的翅膀会扫过梅尔的臂膀。梅尔说,每逢这时,她眼中的斑头雁不仅仅是动物,更像是她的孩子。
梅尔摩托车遛雁瞬间 | Jessica Mair
可是,再心爱的幼崽都会有让爸爸妈妈溃散的时分,斑头雁宝宝也不破例。当梅尔遛鸟时,若迎面开来轿车,会吓得雁宝宝们马上调头飞走。如果它们飞远了,视野所及没有梅尔,就会在人口密布的当地停下来,追着他人“认妈”。从前就有一只斑头雁宝宝降落在了曲棍球场,追着运动员满场跑;还有一只飞进了杂货店,跟着进进出出的人玩自动门。这时分,操碎了心的老母亲只得驾着小摩托来把熊孩子们揪回家。
托着娃的梅尔 | Jessica Mair
养的娃总算用上了
当斑头雁宝宝总算长大,梅尔把它们带到了不列颠哥伦比亚大学,这儿的风洞尺度刚好合适让斑头雁飞翔。在风洞内,能够人工发生并调控气流。对斑头雁来说,风洞就像一个跑步机。
梅尔给它们戴上呼吸面罩,面罩会源源不断地供给空气或许低氧含量的气体,以此来模仿海平面邻近、5500米及9000米高空的环境。此外,面罩上还有两根管子用于监测它们飞翔时耗费的氧气及发生的二氧化碳,用于后续核算飞翔时的代谢率。斑头雁背着的“小背包”则能够监测它们的心率。
试验进行中 | JESSICA MEIR
尽管梅尔精心驯养了12只斑头雁,可是它们究竟不像狗那样简单练习。终究,有7只斑头雁不负梅尔妈妈的希望,在风洞试验中供给了丰厚的数据。
或许有人会以为,跟着氧气浓度下降,斑头雁会挑选添加推陈出新并传输更多的含氧血液。可是试验成果却恰恰相反:斑头雁是经过减缓推陈出新来节约运用氧气的。梅尔猜想,斑头雁或许是改变了飞翔形式,然后使得每次敲打翅膀的功率更高。此外,斑头雁还有或许挑选性地让某些不那么重要的器官“罢工”,将有限的资源用于飞翔肌上。有些潜水动物,在潜到较深的、氧气较匮乏的当地时,也会用上这个小技巧。
除了推陈出新速率下降之外,研讨还发现,斑头雁在低氧飞翔时,静脉血的温度会下降,有时能下降2℃多,而这或许也协助斑头雁添加了血液中可带着的氧气量。
在踱步的斑头雁 | Pixabay
多亏了梅尔的斑头雁养成方案,才使得初次在风洞模仿中,全面丈量斑头雁生理机能和代谢本钱的研讨得以顺利完成。
在养完斑头雁之后几年,生理学家梅尔经过练习成为了一名宇航员。就在最近,她飞到了更高的当地——国际空间站。她一起作为研讨者和调查目标,在这段太空游览中开端了新的生理学研讨。
参考文献
[1] https://elifesciences.org/articles/44986
[2] https:///science/archive/2019/09/jessica-meir-the-astronaut-who-raised-geese/597346/
[3] https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-09/uobc-smh090319.php
作者:悲催的铊宝宝
修改:窗敲雨
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