鳥類遷徙為何呈V字隊形.doc

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1、鳥類遷徙為何呈V字隊形？來源：中國科技網(wǎng)-科技日報作者：2014年10月17日00:32[導(dǎo)讀]鳥類遷徙的航向到群體動力學(xué)，長久以來一直是個謎。原標(biāo)題：鳥類遷徙為何呈V字隊形？飛行中的禿鹮總是小心地觀察其周圍同伴的飛行動作，并隨時調(diào)整自己以利用上升氣流，確保在長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。“鳥類能擺脫飛行路線的束縛嗎？”美國民謠音樂人鮑勃·迪倫問道。在迪倫的歌詞中，這只是一個比喻，指的是失去的愛情。但這句話對鳥類來說確實沒錯。由于鳥類遷徙的

2、復(fù)雜性，從遷徙的航向到群體的動力學(xué)，長久以來一直是一個謎。猜測眾多，卻沒有一個明確的答案。當(dāng)然，作為大量趨同進(jìn)化例子中的一個，昆蟲和哺乳動物也進(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?！敖辶?，關(guān)于鳥類如何形成V字隊形的純理論文章大量涌現(xiàn)?！痹趥惗鼗始耀F醫(yī)學(xué)院（London’sRoyalVeterinaryCollege，簡稱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使高度失真，還會丟失信息。這種方式僅能提供飛行的截圖，而不是動態(tài)影像?！碑?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鳥類的遷徙做了詳細(xì)的記錄，但人類對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，你就會發(fā)現(xiàn)，只要人類能看見鳥兒的地方，就會有關(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，對八哥和禿鹮遷徙飛行的新研究顯示，復(fù)雜的飛行動力學(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，是確實存在的。波圖加爾的團(tuán)隊和RVC的結(jié)構(gòu)與運動實驗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，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，以及在高

5、頻振動下測量禿鹮翅膀的運動情況。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)隊安裝在禿鹮身上的特制儀器的重量僅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字隊形理論是正確的。該團(tuán)隊將記錄儀放置在14只成年禿鹮身上，這些禿鹮被一個動物保護(hù)組織帶回它們以前的居處——德國和奧地利。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)整翅膀扇動的速度以及保持與其他鳥兒的相對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，而且這還是一個主動的動態(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，也是因為這些研究成果有助于他對于人工智能的設(shè)計工作?！拔覀冋谘芯咳绾卧O(shè)計集成傳感器和機(jī)器人，使他們不花費多少代價就能從事復(fù)雜和智能的任務(wù)?！睏钫f道。八哥可以提供楊所需的答案，因為它們已經(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?！艾F(xiàn)在我們已經(jīng)知道，八哥結(jié)群飛行，每只鳥兒會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：七就是“群落中在凝聚力和個體行為之間取得優(yōu)化平衡”的數(shù)字?！盎旧?，如果鳥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。”楊說道。目標(biāo)研制更聰明的機(jī)器人為了知道這個最佳數(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