一項新的研究表明，候鳥協調翼翅拍打的精細程度遠超先前認為，以便從編隊飛行中獲得最佳的節能效果。
2011年，作為再引入計劃的一部分，人工飼養的䴉跟隨超輕型飛機前往越冬地時，排列成V字形。它們背上的資料記錄器捕捉到了每個位置和翼翅拍打，提供了迄今為止最令人信服的實驗證據，表明鳥類利用熟悉隊形的氣動優勢來節省能量。
理論模型先前已表明，在其他候鳥（如鵝）中看到的V字形隊形可以使尾隨的鳥類節省能量。但模型也表明，鳥類的協調必須非常精確才能產生效果，許多科學家曾懷疑動物是否能在飛行中實現如此壯舉，英國哈特菲爾德皇家獸醫學院的生態生理學家史蒂文·葡萄牙表示。
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為了最大限度地利用V字形隊形的氣動優勢，每隻鳥都必須將其翅膀放置在前方鳥類翼尖末端旋渦氣流的向上移動部分。但是，由於前方的鳥類在拍打翅膀，這個旋渦會上下移動。因此，後方的鳥類不僅必須將自己置於正確的位置，還必須在恰當的時間拍打翅膀（這會隨著鳥類之間的距離而變化），以保持乘著上升氣流。面對這種複雜性，科學家們提出了隊形的其他原因，認為它可能保護鳥類免受捕食者的侵害，或者讓鳥群將更好的導航員放在前面。
追蹤V字形
在1月15日發表於《自然》雜誌的這項新研究中，葡萄牙和他的同事們希望檢驗氣動假設。他們使用了他們多年開發的專用資料記錄器，該記錄器每秒五次同步記錄全球定位系統（GPS）資料，並與加速度計同步記錄以計數翼翅拍打。
但仍然存在一個問題：如何接觸到一群自由飛翔且足夠溫順以供反覆捕捉的鳥類？答案來自奧地利的一個保護專案。在那裡，由生物學家約翰內斯·弗裡茨領導的一個團隊（最近獲得了歐盟委員會的主要資助）正在重新引入北禿 ibises (Geronticus eremita)，該物種已在歐洲滅絕約400年。自2003年以來，保護主義者訓練這些鳥類跟隨人類寄養父母，他們使用超輕型飛機帶領這些鳥類從奧地利和德國的繁殖區前往意大利托斯卡納地區的越冬地。應弗裡茨的邀請，葡萄牙於2011年8月在薩爾茨堡為14只幼年朱鷺安裝了他的資料記錄器。
葡萄牙收集了為期36天的動力傘引導遷徙中的三個飛行日的資料。從中，他選擇了一個無故障的七分鐘片段進行分析。令他驚訝的是，分析表明鳥類的隊形符合氣動學的理論預測。“它們將自己置於最佳位置，並在最佳時間拍打翅膀，”他說。
但這似乎並非全部。葡萄牙和他的團隊還報告說，鳥類經常轉移到看似不太理想的位置，例如直接位於前方鳥類的後方，調整它們的拍打以避免下洗氣流。德國拉多夫採爾馬克斯·普朗克鳥類學研究所的行為生態學家馬丁·維凱爾斯基表示，尚不清楚它們為何要離開節能的V字形隊形。北卡羅來納大學教堂山分校的生物學家泰·海德里克表示，答案可能隨著更好的GPS技術的出現而揭曉，該技術可以測量鳥類的垂直位置以及水平位置。
無論出於何種原因，鳥類顯然比研究人員認為的更擅長感知和響應氣流。蒙大拿大學米蘇拉分校的生物學家佈雷特·託巴爾斯克說：“總的來說，我們對動物飛行的感覺系統瞭解遠不如運動系統。” 葡萄牙認為，一種可能性是它們使用特殊的羽毛。
“它們非常清楚彼此的位置以及另一隻鳥在做什麼，”葡萄牙說。“這就是我發現真正令人印象深刻的地方。”
本文經《自然》雜誌許可轉載。文章於2014年1月15日首次發表。