高海拔的鸟类是否拥有更大的肺部来弥补缺氧环境

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随着海拔的上升,空气会变得更加寒冷和稀薄。对于想要在氧气较少的情况下努力保持体温的生物来说,这显然不是一件容易的事情。为了解在海拔约 2800 米(9200 英尺)的环境中宜居的安娜蜂鸟(Calypte anna)对温度与氧含量变化的生理反应,美国康涅狄格大学的 Austin Spence 和加州大学洛杉矶分校的 Morgan Gingley,刚刚在《实验生物学》期刊上发表了他们的最新研究。

研究期间,他们先是从海拔 10 米(33 英尺)的加州萨克拉门托,将一批蜂鸟引诱到网兜中。中途携手美国洪堡州立大学的 Hannah LeWinter,将之运送到了位于加州西部 1215 米(4000 英尺)的一处鸟舍。

经过几天适应,科学家们设置了一个小漏斗、以观察蜂鸟在啜饮美味的糖浆时(悬停于空中)的氧气消耗量(代谢率)。

期间 Spence 和 LeWinter 还测量了蜂鸟在夜间休息时的二氧化碳呼出量(衡量新陈代谢的又一项指标)—— 这种小生物可在行动变得迟钝时转入“迷你冬眠”状态以降低其新陈代谢,从而在睡眠时保存能量。

接着俩人又将这批蜂鸟重新安置到了附近的一个研究站 —— 位于空气更加寒冷(约 5 ℃)、氧气更加稀薄(减少约 39%)的加州巴克罗夫特山峰(3800 米 /12500 英尺)附近。

之后四天,研究人员重新测量了蜂鸟在盘旋时的新城代谢率、及其在休眠时的频率与深度。

结果发现,蜂鸟难以在空中悬停, 在此海拔高度上的新陈代谢率降低了 37%、且在除夜间外的大部分时间里都变得迟钝以保存能量 —— 意味着它们难以再迁移到更高海拔的环境。

再结合其它鸟类从低海拔迁移到高海拔场景下的表现, 总的研究结果表明,较低的低压和氧含量 ,都会对它们的活动造成严峻的挑战。

除了悬停时更显挣扎,这些蜂鸟还降低了它们的新陈代谢率、并在夜间休息的更长时间内保持麻木状态 —— 在寒冷的高海拔夜晚有超过 87.5% 的时间处于麻木状态。

此外该团队试图通过解剖学研究,以确定来自高海拔的鸟类是否拥有更大的肺部来弥补缺氧环境,结果并非如此 —— 事实上,这些鸟类拥有更强大的心脏,来提供其身体所需的氧气。

最后,Spence 总结道:“研究表明,对于蜂鸟来说,较低的气压和氧含量或是难以克服的挑战。在气候变化迫使其寻找更宜居的环境时,它们或不得不向北移动以寻找更凉爽舒适的气候条件”。

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