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小型鳥類穿越瀑布側側身 避遭獵食及沖洗身上昆蟲

2020/8/20 — 20:12

雨燕、河烏(dipper)與部份小型鳥類都會在人類覺得最不可能的地方築巢——瀑布之後。問題是:牠們到底如何穿透重重急速水流,進入「水簾洞」生活?本周刊於《皇家學會開放科學 (Royal Society Open Science) 》的研究就解答到該問題,並發現這些鳥類原來更會借瀑布洗掉身上會吸血的昆蟲。

團隊以蜂鳥了解鳥類穿越瀑布的物理原理。雖然蜂鳥通常不會在瀑布中「彈出彈入」,但牠們是雨燕目的其中一科,再加上蜂鳥體型細小較易於實驗室中進行測試。

團隊建造了一個 54 公升的飛行膠盒,一邊有餵食器,另一邊則有一個高台休息,盒中間則有一條 3 毫米厚的人工瀑布,水流由小型噴水器和氣泵產生。團隊強調,瀑布設計比野外鳥類可能遇到的小得多,但其水流比極端暴雨更強。然後,科學家拍攝 4 隻朱紅蜂鳥 (Calypte anna) ,試圖穿越瀑布的情況。

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實驗設計
Credit: Ortega-Jimenez, V.M. & et al. (2020).

實驗設計
Credit: Ortega-Jimenez, V.M. & et al. (2020).

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團隊發現所有朱紅蜂鳥都能非常順利穿越瀑布。不過,領導研究的美國佐治亞州肯尼索州立大學生物學家 Víctor Ortega-Jiménez 表示,朱紅蜂鳥並無如他預期一樣加速、收起翅膀,並像子彈一樣穿過瀑布。相反,除了一隻直接闖過瀑布,其餘 3 隻朱紅蜂鳥均側身,先以一隻翼劃過水流再讓其餘的身體通過瀑布,而這個發現「均不如任何文獻所預期一樣」。

為了觀察更小型的飛行動物飛過瀑布情況,團隊再測試果蠅、家蠅、絲光銅綠蠅和一隻大蚊。團隊指,對於昆蟲而言穿越瀑布非常危險:水流迅速將所有 8 隻果蠅掃到池底死亡;瀑布亦令大蚊飛行受阻,主要是因為水流不斷衝擊其長腿和緩減了其飛行速度。另外,雖然有 7 隻瓶絲光銅綠蠅和家蠅成功到達瀑布另一側,但 5 隻越過瀑布後立即死亡。

無參與研究的佐治亞理工學院機械工程師 David Hu 向《科學》表示,對於昆蟲來說瀑布帶來多個挑戰,首先是要打破水流表面的張力。他指出由於體型太小,昆蟲遇上瀑布就如跳彈床一樣被水流彈開。此外,小昆蟲需要有足夠向前的動力,才可穿越向下的急速水流,不會被水的重量壓到水池之中。

換言之,瀑布或可作為鳥類的保護屏障,不單可防止其他大型鳥類偷獵鳥蛋,亦可防止身上出現吸血的昆蟲或其他寄生物。 Ortega-Jiménez 的團隊將會以無人機在野外追踪會於瀑布後築巢的鳥類,以更進一步了解當中的關係。

來源:
Science, Watch hummingbirds ‘dance’ through waterfalls, 18 August 2020

報告:
Ortega-Jimenez, V.M., Herbst, E.C., Leung, M.S. and Dudley, R. (2020). Natural barriers: waterfall transit by small flying animals. R. Soc. open sci.7: 201185. doi: 10.1098/rsos.201185

文/Alan Chiu

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