鳥兒為何飛得如此輕松

科技日報訊 （記者張夢然）魚鷹、鷹、獵鷹甚至禿鷲可長時間在空中翱翔，而很少扇動翅膀，顯得輕松愜意。這種沿著上升氣流滑翔飛行方式幾個世紀以來一直讓科學家著迷。現在，美國佛羅里達大學進化生物學家首次報告稱，翱翔的鳥類是利用肺部來增強飛行能力的，且該能力隨時間推移而不斷進化。相關論文發表在近期的《自然》雜志上。

圖片來源：物理學家組織網

哺乳動物在呼吸時，空氣沿同一路徑進出。相比之下，鳥類的呼吸方式很獨特：肺是固定的，空氣通過一系列氣球狀的氣穴以一個恒定的方向泵入其中，這些氣穴會膨脹和收縮。從這些氣穴分出許多稱為“憩室”延伸部分，憩室的功能迄今人們仍不太清楚。

研究團隊在一個紅尾鷹解剖研究中，偶然發現了一種獨特的氣囊，稱為胸肌下憩室（SPD）。通過CT掃描觀察，研究人員發現，胸肌（下沖拍打肌肉）和喙上肌（上沖拍打肌肉）之間有一個巨大的凸起，這兩塊肌肉都位于紅尾鷹胸部靠前的位置。

團隊推測，這種氣囊可能對翱翔的力學原理很重要。為了驗證假設，他們調查了68種鳥類中氣囊的存在與否，這些鳥類廣泛代表了現存鳥類的多樣性，以評估翱翔飛行和這種獨特結構是否與進化有關。

結果非常明確：SPD在翱翔鳥類譜系中至少進化了7次，但所有非翱翔鳥類都沒有這種基因。這種進化模式強烈表明，該獨特的結構對于翱翔飛行具有重要的功能性。

為了更好地了解氣囊對飛行力學的影響，研究人員以數字方式模擬了氣囊對胸肌的影響。計算機模型表明，氣囊膨脹會增加胸肌的杠桿臂，SPD提高了鳥翼保持在水平位置的能力。研究中，團隊也排除了SPD其他功能的可能性。

此次研究顯示，與哺乳動物的肺不同，鳥類的肺不僅可用于呼吸，其肺部還有一種構造，可在翱翔時更好地運用飛行力學。這也意味著，鳥類的肺可能具有許多其他尚未發現的未知的、有趣的非呼吸功能。