來自《自然》雜誌
像許多鳥類一樣，企鵝必須在其覓食地和繁殖地之間長途跋涉。但它們不是飛行，而是游泳。這是一段艱難的旅程，讓生物學家們一直困惑的是，為什麼這些鳥在進化出潛水能力的同時沒有保留飛行能力。一項新的研究認為，鳥類不可能既是潛水高手又是飛行高手，因為當動物適應潛水時，飛行能力必然會減弱。
馬尼托巴大學（位於加拿大溫尼伯）的生物學家凱爾·埃利奧特領導的團隊，並沒有研究企鵝，而是研究了仍然具有一定飛行能力的潛水海鳥物種。其中包括用蹼足在水下推進的鵜鶘鸕鷀（Phalacrocorax pelagicus）和用翅膀在水下拍打游泳的厚嘴海鳩（Uria lomvia）。
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研究人員在海鳩身上安裝了記錄儀，測量潛水的時間以及深度和溫度，在鸕鷀身上安裝了資料記錄器，測量潛水期間的深度、溫度和加速度變化。他們還向鳥類體內注射了同位素標記的水。當研究人員稍後測試這些鳥類時，這些標記使他們能夠計算出鳥類自引入水以來排出的二氧化碳和水蒸氣的量，從而計算出潛水和飛行所消耗的能量。
然後，該團隊將他們的結果與之前收集的一些關於鵝和企鵝等鳥類的結果進行了比較。他們發現，鸕鷀和海鳩都必須花費極大的能量才能飛行——這是所有飛行鳥類中已知最高的。
在潛水方面，足部推進的鸕鷀的能量消耗比預期中的同等大小的企鵝高得多。翼部推進的海鳩的潛水成本低於鸕鷀，但仍然比相同大小的企鵝高出 30%。研究結果發表在《美國國家科學院院刊》1上。
研究結果揭示了一個快照，顯示海鳩正處於進化的邊緣。埃利奧特和他的同事推測，由於海鳩的翅膀仍然是為了飛行而設計的，它們會在水下產生阻力。此外，它們的小身體，剛好足夠輕到可以起飛，比企鵝的龐大身體冷卻得更快。
“基本上，他們必須縮小翅膀或變得更大才能提高潛水能力，而這兩者都會使飛行變得不可能，”密蘇里大學聖路易斯分校的鳥類學家、該論文的合著者羅伯特·裡克萊夫斯說。
熱議問題
然而，關於鳥類的能量消耗在多大程度上與低效的飛行和游泳有關，以及在多大程度上與保持溫暖有關的問題仍然存在。
“這裡的問題是海鳩和鸕鷀散熱的方式非常不同，”英國斯旺西大學的鳥類學家羅裡·威爾遜說。“海鳩的羽毛裡攜帶大量空氣，從潛水中出來時是乾燥的，而鸕鷀的羽毛會變得溼透，”他說。威爾遜補充說，鸕鷀實際上可能相當高效，但在本研究中似乎效率低下，因為它們正在消耗大量能量來應對寒風吹打其溼漉漉的身體。
其他人同意埃利奧特團隊的觀點。“很高興能如此清楚地看到飛行是為提高潛水能力而犧牲的，”伊利諾伊州卡本代爾南伊利諾伊大學的鳥類學家詹姆斯·洛夫沃恩說。“現在我們真正需要的是一個明確考慮保持溫暖成本的實驗。”