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1、鳥類遷徙為何呈V字隊(duì)形？來源：中國(guó)科技網(wǎng)-科技日?qǐng)?bào)作者：2014年10月17日00:32[導(dǎo)讀]鳥類遷徙的航向到群體動(dòng)力學(xué)，長(zhǎng)久以來一直是個(gè)謎。原標(biāo)題：鳥類遷徙為何呈V字隊(duì)形？飛行中的禿鹮總是小心地觀察其周圍同伴的飛行動(dòng)作，并隨時(shí)調(diào)整自己以利用上升氣流，確保在長(zhǎng)途遷徙中最大限度地節(jié)約體力。蘇格蘭格雷納的八哥鳥群進(jìn)入十月，又到了鳥類遷徒的高峰期?！傍B類能擺脫飛行路線的束縛嗎？”美國(guó)民謠音樂人鮑勃·迪倫問道。在迪倫的歌詞中，這只是一個(gè)比喻，指的是失去的愛情。但這句話對(duì)鳥類來說確實(shí)沒錯(cuò)。由于鳥類遷徙的
2、復(fù)雜性，從遷徙的航向到群體的動(dòng)力學(xué)，長(zhǎng)久以來一直是一個(gè)謎。猜測(cè)眾多，卻沒有一個(gè)明確的答案。當(dāng)然，作為大量趨同進(jìn)化例子中的一個(gè)，昆蟲和哺乳動(dòng)物也進(jìn)化出了飛行能力。但鳥類的飛行能力卻讓人尤為著迷而又感到困惑。“近五六十年，關(guān)于鳥類如何形成V字隊(duì)形的純理論文章大量涌現(xiàn)。”在倫敦皇家獸醫(yī)學(xué)院（London’sRoyalVeterinaryCollege，簡(jiǎn)稱RVC）研究鳥類飛行的史蒂文·波圖加爾（StevenPortugal）博士說道?！暗亲罨镜募?xì)節(jié)卻很難獲得，而且數(shù)據(jù)也不完整。從前，人們利用照片和
3、視頻獲得數(shù)據(jù)，但那些并不能提供足夠的精確度，如果人和鳥飛行在同一平面，拍出的照片和視頻會(huì)使高度失真，還會(huì)丟失信息。這種方式僅能提供飛行的截圖，而不是動(dòng)態(tài)影像。”當(dāng)研究解釋了最大的問題之一——鳥類為什么及如何呈V字隊(duì)形遷徙之后，禿鹮登上了今年1月16日《自然》雜志的封面。追蹤內(nèi)置全球定位系統(tǒng)荷馬和亞里士多德都對(duì)鳥類的遷徙做了詳細(xì)的記錄，但人類對(duì)于鳥類飛行能力的興趣甚至可以追溯到很久以前。如果你仔細(xì)研究過史前人類的神話傳說，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)，只要人類能看見鳥兒的地方，就會(huì)有關(guān)于鳥類如何飛行以及飛行原因的解
4、釋。在當(dāng)今時(shí)代，關(guān)于解釋鳥類結(jié)群飛行及呈V字形飛行、遷徙的理論比比皆是，但最終答案卻幾乎沒有。隨著創(chuàng)新技術(shù)的使用，對(duì)八哥和禿鹮遷徙飛行的新研究顯示，復(fù)雜的飛行動(dòng)力學(xué)以及原先被認(rèn)為是不可能存在于鳥類身上的基于傳感反饋的快速調(diào)整能力，是確實(shí)存在的。波圖加爾的團(tuán)隊(duì)和RVC的結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)室一起制作出了一套全新的飛行記錄儀。這種儀器將頻率為300赫茲的加速器與頻率為5赫茲的全球定位系統(tǒng)整合在一起，與此同時(shí)，它的重量很輕，足以安裝在禿鹮身上。這兩種儀器的組合使得研究者能夠準(zhǔn)確地知道禿鹮飛行的地點(diǎn)，以及在高
5、頻振動(dòng)下測(cè)量禿鹮翅膀的運(yùn)動(dòng)情況。發(fā)現(xiàn)調(diào)整飛行姿態(tài)獲得最大上升氣流波圖加爾的團(tuán)隊(duì)安裝在禿鹮身上的特制儀器的重量?jī)H占禿鹮體重的不到百分之五，為的是不影響其正常的行為。由加速計(jì)和全球定位系統(tǒng)組合而成的儀器記錄的結(jié)果證明V字隊(duì)形理論是正確的。該團(tuán)隊(duì)將記錄儀放置在14只成年禿鹮身上，這些禿鹮被一個(gè)動(dòng)物保護(hù)組織帶回它們以前的居處——德國(guó)和奧地利。這些鳥兒將被訓(xùn)練如何跟在一架小型飛機(jī)后面呈一定間距按照它們的遷徙路線飛行。大多數(shù)鳴禽都會(huì)本能的按照遷徙路線飛行，較大一些的禽類，比如鵜鶘，仙鶴，鵝以及禿鹮，則需要跟
6、著它們的父母學(xué)習(xí)飛行路線。記錄儀記錄的長(zhǎng)達(dá)45分鐘的飛行數(shù)據(jù)，顯示了一些此前人們確信，但沒有得到最終證明的東西：鳥兒通過調(diào)整翅膀扇動(dòng)的速度以及保持與其他鳥兒的相對(duì)位置來最大程度的提高飛行效率?！白钪匾氖俏覀儼l(fā)現(xiàn)它們不僅將自己置于可能是最好的位置以獲取上升氣流，而且這還是一個(gè)主動(dòng)的動(dòng)態(tài)過程。每一只鳥兒的飛行軌跡都采取與前一只鳥兒相同的路徑，這樣他們就能知道何時(shí)及如何調(diào)整飛行姿態(tài)以獲得最大的上升氣流?！辈▓D加爾說道。結(jié)群飛行中的奇妙數(shù)字“7”喬治·楊（GeorgeYoung）博士是一個(gè)機(jī)械工程師，
7、他仔細(xì)考察了八哥以研究它們最理想的群體行為。不僅是為了解釋這些鳥兒為何及如何結(jié)群飛行的問題，也是因?yàn)檫@些研究成果有助于他對(duì)于人工智能的設(shè)計(jì)工作。“我們正在研究如何設(shè)計(jì)集成傳感器和機(jī)器人，使他們不花費(fèi)多少代價(jià)就能從事復(fù)雜和智能的任務(wù)。”楊說道。八哥可以提供楊所需的答案，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)解決了如何在嘈雜環(huán)境下進(jìn)行群體交流的問題。楊稱這種工作為“仿生工程”——用自然界的方法解決眼前的問題。“現(xiàn)在我們已經(jīng)知道，八哥結(jié)群飛行，每只鳥兒會(huì)注意離它最近的七只八哥的情況，但還不知道它們?yōu)槭裁催@么做”，在研究報(bào)告中，
8、楊和他在普林斯頓的博士生導(dǎo)師以及來自羅馬薩皮恩澤爾大學(xué)的同事達(dá)成共識(shí)：七就是“群落中在凝聚力和個(gè)體行為之間取得優(yōu)化平衡”的數(shù)字?！盎旧希绻B僅僅將注意力集中在臨近幾只鳥兒身上，那它就不能在整個(gè)群體中傳遞信息。如果它關(guān)注太多，它只是多花了更多精力而沒有獲得更多的信息。六到七只是鳥在群體中保持交流所需的最少鄰居數(shù)目?！睏钫f道。目標(biāo)研制更聰明的機(jī)器人為了知道這個(gè)最佳數(shù)字的大小，楊一幀一幀地分析了視頻數(shù)據(jù)。群體中每一只鳥的位置和速度都被跟蹤和測(cè)算?！拔覀儾捎昧宋恢脭?shù)據(jù)并用它構(gòu)建了假想的交互網(wǎng)絡(luò)，”楊
