那斑头雁有没有做到节约能量的第二条:乘风而行呢?并没有。
在山区,白天的主导风是谷风,从山脚吹向山顶的上坡风。夜晚的主导风是山风,从山顶吹向山脚的下坡风。斑头雁通常在夜间和清晨飞行,当它上坡时,遇到的是从山顶下坡的逆风。
在北上行程中,最大上坡行程是爬过喜马拉雅山脉屏障,进入青藏高原的一段攀升。翻越高山屏障时,斑头雁选择的时间是风力缓和的夜晚,而不是热流上升的白天。从山脚飞行到山顶,上行的坡度非常陡峭,而斑头雁只花了8个小时就穿越了5000米高差,上行速度非常快,最低爬山速度为0.8~2.2公里/小时。
夜间飞行比白天飞行消耗更大,但是夜晚的气流比白天稳定,湍流更少。夜行赶路的斑头雁在1天之内翻越了喜马拉雅山脉,是迄今为止最长爬坡飞行记录的保持者。
不依靠上坡风助力,斑头雁完全凭借自己强悍的身体,挥动双翼,飞越了喜马拉雅山脉。[头条-法兰西is培根-未经授权请勿转载其他平台]
斑头雁的身体秘密斑头雁逆风上坡,穿越山脉的能力,来自于它高效的代谢率。斑头雁自备一套缺氧环境下的代谢模式,支持它自由自在地在高空翱翔。
斑头雁的生活范围非常辽阔,地面上从南到北,空间上从低到高。从海平面的湖泊地带,到4000米的青藏高原,再到6000米的喜马拉雅山脉。斑头雁一天之内能够攀升6000米的高度,相比之下,一天之内,生活在平原的我们爬到6000米的高度,不吸氧活不下去。一天之内,生活在高原的夏尔巴人来到平原,也会出现头晕胸闷的“醉氧”病症。人类没法适应短期内剧烈的海拔高度变化,而斑头雁轻松解决了这个难题,它的秘密在于:有2套代谢模式,平原时用普通模式;高飞时降低新陈代谢率,开启高效模式。
加拿大英属哥伦比亚大学团队,给斑头雁做了风洞测试。风洞模拟不同海拔高度的自然环境,斑头雁背上传感器,戴上呼吸面罩,面罩提供着不同高度时的低氧空气(海拔5500米和9000米)。团队收集了斑头雁在各种高度下飞行时的心跳、呼吸、体温、血氧等数据进行分析。测试结果证明了:斑头雁飞越珠峰不是传说,它能够在模拟9000米海拔高度的环境下飞行。
人工孵化,在平原出生长大,没有经过野外实战训练的斑头雁,在测试中轻松应对9000米的高空飞行。
高空飞行的斑头雁跟平时有什么不一样?两个最让人震惊的发现,一是心率保持不变,二是体温下降。
- 与正常飞行相比,斑头雁在缺氧情况下飞行时,心率没有增加。
你在缺氧时,心脏会跳得更快,加快频率为身体输送不足量的氧气。而斑头雁即使飞到了9000米的极端高空,心跳频率也没有加快,说明了斑头雁的心脏并没有达到最大的工作能力,还有余量。
- 在高飞时,斑头雁静脉中的血液会冷却,冷却温度超过2℃。
你跑步时,越跑越热,而斑头雁却恰恰相反,越飞血越冷。血冷有什么好处?携带氧气的血红蛋白对温度很敏感,温度增高,血红蛋白结合氧气的能力下降。斑头雁降低血液温度,提高了血红蛋白结合氧气的能力。
缺氧时,不加快心跳频率,斑头雁怎样保证自身的氧气供给?高飞时,斑头雁怎样做到在运动时不散热,反而降低血液温度?两个问题有一个统一答案:缺氧时,斑头雁降低了代谢率。斑头雁在缺氧时的代谢率远远低于在普通情况下的代谢率,简单地说,开启了缺氧模式的斑头雁,能够消耗更低的能量,提供更大的运动量。
缺氧情况下,斑头雁休息时的基础代谢率低于正常状态时,飞行时的运动代谢率低于正常飞行时。缺氧时,斑头雁不仅在飞行时切换到最高效的氧气使用模式,就连休息时也使用了高效用氧模式。降低代谢率的一个方法是减少相对不重要的能量供应,比如消化。举个例子,斑头雁在迁徙之前会萎缩肠道组织,减少消化需要的能量。
在氧气充足的平原,斑头雁使用普通代谢模式,氧气随便用。到了缺氧的高空,斑头雁使用低代谢模式,把每一份氧气用在了刀刃上。这正是它无障碍切换生活空间的秘密所在。