大气条件可影响动物飞行的能量成本

通过研究对 50 种鸟和蝙蝠的跨越 17 年的观测数据，研究人员提出的见解挑战了传统观点——即飞行具有可预测的能量成本，且总是高于游泳或休息等其他移动方式的成本。这项新研究表明，鸟类和蝙蝠可以利用风力和上升气流来大幅减少飞行所需的能量。然而，迄今为止，在估算飞行成本时，这些环境效应在很大程度上被忽视了。目前对动物界运动能量成本的估算主要基于实验室研究，而这些研究并不能涵盖动物在野外遇到的千变万化的环境条件。在自然界中，动物经常会利用气流和风来减少长距离飞行所需的能量。这些效应对飞行动物尤为重要，因为风可以显著改变其飞行速度，而上升气流则能让鸟在翱翔时几乎无需振翅就能以极低的能量成本进行长距离飞行。尽管大气条件如何影响鸟类的飞行行为已得到研究，但这些条件对能量消耗的实际影响尚未得到直接测量。Martina Scacco 和同事在此测量了真实条件下的有效运输成本——即飞行动物移动给定距离所消耗的能量。Scacco等人分析了 50 种鸟和蝙蝠的数据，这些物种的体型跨越了三个数量级（从约 12 克到超过 11 公斤）；研究使用了来自 850 只动物的历时 17 年的高分辨率 GPS 和加速度传感器测量数据，并辅以针对小型物种的雷达观测数据。这一全球性生物记录数据集使作者能分析动物在持续飞行过程中扇动翅膀与翱翔或滑翔的频率，并比较不同物种和环境条件下飞行的能量成本。

研究结果表明，动物在野外飞行时的能量成本在很大程度上取决于它们如何与大气相互作用。翱翔的鸟类（尤其是体型较大的物种）可利用上升气流和其他大气气流来大幅降低能量消耗。在某些情况下，这种方式能使飞行成本降至与游泳甚至静息状态相当的水平。相比之下，频繁扇动翅膀鸟类的飞行成本通常更接近实验室预测值，且会因风况不同而出现较大波动。据作者称，这些发现挑战了传统观点，即飞行具有可预测的能量成本，且主要取决于体型和生物力学。相反，Scacco 等人认为，大气条件是飞行类动物能量格局的一个基本要素；它应被纳入动物移动、迁徙以及响应环境变化的模型之中。Anders Hedenström 在一篇相关的《视角》中写道：“Scacco 等人的发现将鼓励研究人员进一步开发设备追踪技术，并针对不同飞行模式下的代谢成本开展详尽的风洞测量。”