壮志凌云－候鸟迁移

水风

先说几句不相干的话。这篇科普文章的由来，还要归功于前几日跟一位老友讨论发文章的事宜。这位老友说，东西都是那个东西，关键要看你怎么卖它了。有感于此。特地将最近在跟女儿讨论的候鸟迁移，改头换面写成一篇比较狗血的东东。希望大家能够喜欢。下面，是正文。

——————————————————————————————————————————————————————


飞翔，一直是人类的一个终极梦想。无论是利用工具，比如说飞机；或者利用仙侠修真魔法神幻甚至YY大法。但这些只不过是人类望鸟兴叹的一厢情愿而已。真正的天空之王，是鸟类。


图1，飞翔中的鹰

鸟类，作为恐龙大家族残留下来的一个远枝成员。其身体已经为了飞翔而特化了几千万年。


图2，鸟类在恐龙谱系中的位子。

我来解释一下鸟类在恐龙中所处的分类地位。最下面那个，theropoda, 是兽脚亚目。兽脚亚目，缘于希腊语，Theropoda，兽脚。属于蜥臀目下面的两足恐龙。（蜥臀，是指根据骨盆的结构来分类的两大类的一种。但这个跟现存的蜥蜴的骨盆结构没有任何关系，另外一种叫做鸟臀目。但鸟类是归于蜥臀目下。）

这一大类恐龙中，最著名的莫过于霸王龙。 T rex，或者直接用全称； Tyrannosaurus rex。



图3，T rex 的骨头和复原图。

当然，你不要指望有这么一个块头的鸟类能够飞上天。即使减掉十分之九的分量，0.6吨的起飞重量也是一个亚历山大的重负。

所以，鸟类的祖先，自从开始跟霸王龙之流傻大黑粗的分道扬镳之后，便开始凿磨着如何减负的问题。

为什么要减负呢，因为根据骨骼强度，肌肉力量，以及所有的一切算起来，想要飞起来，翅膀的最大负重是每平方米25公斤。但这个是极限值，你要真指望你搞一个3平方米的翅膀就能把你这75公斤的身体给飞上天，那恐怕是做梦。因为还有胸大肌的问题，翅膀挥动，完全是靠胸大肌和背部肌肉的力量。你想推动75公斤上升，每次挥击翅膀的时候，至少要80公斤以上的推动力，考虑到肌肉生长的角度问题以及空气阻力损耗，那么你的胸大肌每一侧的收缩力量要超过300公斤。因为挥动不是一次，是千百次。那么至少要有一半的结构性冗余，那么就是每侧600公斤的极限收缩力量。

那么再来看需要多少肌肉，才能产生600公斤的力量。肌肉的力量是每平方厘米25牛顿，也就是2.5千克。那么至少需要480平方厘米的横截面的肌肉才可以。这听起来没多少是吧？但是480平方厘米的截面，也就意味着你胸部如果是25厘米高的话，需要接近20厘米厚的胸肌。但是每侧的肌肉需要至少半米长才能够得到翅膀，如果考虑我们人类的正常体型的话。或者说，是想象中的天使的样子。

那么每侧胸大肌是480 X 50=24000 平方厘米的肌肉。换言之，就是接近24公斤。或者说你必须有48公斤的胸大肌，才能来考虑一下飞翔的问题。而人的肌肉总量含量大约是身体总重的30－40％。而48公斤的胸大肌，我先去晕一个。


从古至今，最重的能够飞上天的鸟儿，是已经灭绝了几百万年的阿根廷巨鹰。体重70－78公斤，但是翼展达到了7米以上，个别甚至要到8米。也就是说胸部和翅膀就占了它接近2／3的重量。


图4 阿根廷巨鹰的复原图。

现存的最重的，还能飞上天的鸟儿叫做，Kori Bustard。

图5 灰颈鹭鸨（学名：Ardeotis kori），又称南非大鸨，

体重最大可到20公斤。雄鸟体长120－150厘米，站起来是71－120厘米。翼展230－275。雄鸟的体重一般在11－16公斤。 是不是跟大家的想象有很大的差距阿？

这就是飞翔的代价。




什么叫做鸟类迁移？
鸟类为什么要迁移？

纵横七海的两极燕鸥
年年环球旅行的灰鹱Sooty shearwaters

人小志大的小燕子，barn swallow
海天为家的信天鸥

海角天涯皆为我家，浪迹天涯的西伯利亚鹳
神仙中人也要为食色奔忙，丹顶鹤

我们轧大球航线的马路，横跨欧亚非的漫长之旅
传统，什么叫做传统？地中海上百万年的传承

飞跃喜马拉雅
终点危地马拉

坚韧神马的，在我们面前，都是浮云 西伯利亚的灰天鹅



抗铁牛，占坑坑。

蜜饯

support!

不想咋呼

踮起来往坑上看

树和藤的树

坐在坑里等着学知识。

冷眼看世界

慢慢学习~~呵呵

水风

迁移的由来

鸟类迁徙是鸟类随着季节变化进行的，有着确定方向的，有规律的和长距离的迁居活动。迁移不是鸟类所独有的活动方式。在动物界中，类似的活动非常普遍，比如说昆虫有“迁飞”，鱼类有“洄游”，哺乳动物也有“迁移”。

迁移需要两个最基本的条件，一个是动物能够长途迁移，另一个是有季节变幻。

这两条听起来就是大实话。妖道这可不是故意写这个骗字数。毕竟俺现在还没有上架不是。现在大家已经习惯了一年四季轮回，是不是潜意识里面已经把这个当成了理所当然的事情了。你要说没有四季轮回，这才是不正常的。



如果我们把目光放长久一点，用一个大一点的时间跨度，比如说，以百万年为单位来看。你就会发现，我们现在生活的时代，实在是太好了。



历史上，地球的温度起起伏伏。从生命出现开始，全球平均温度超过25度的，就有好几个时期。让我们关注一下古生代的二叠纪(Permian)和中生代的三叠纪（Triassic），侏罗纪（Jurassic）和白垩纪（Cretaceous). 这是一个很漫长的温暖的时期。这个时期，也是鸟类和恐龙的祖先兴起，并且兴旺发达的时期。但这个时期，并不是如同大家所想象的现代的热带风光。



三叠纪遗留下来的沉积物是红色的砂石。



预示着当时炎热干燥的环境。实际上，三叠纪的风光倒是更象下面这个。


三叠纪时期，地球上并没有七大州五大洋，只有一块大陆，盘古大陆（Pangaea）。（这个翻译是不是很恶搞？）


这块大陆在以后的亿万年中分崩离析，最终形成了现在的世界格局。


可以想象，这么一块大块头的陆地，上面的季风刮起来，该有多么的强烈。
现代的研究认为，当时虽然绝大多数地方都有旱季和雨季的区别。但除了两极地区和沿海之外，大部分地区的雨季只有短短的几个星期。一年之内的绝大多数时间，内陆地区只存在着沙漠或者是戈壁。


要想生存下来，大家只有抓紧时间利用每年那可怜的一点点雨季时间赶紧吃饱了，然后夏眠。或者在某个湖泊周围谋取一个立足之地。



在这种情况下，逐水草而生只能是一个美丽的幻想。

＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋

另外，当年的动物可不是今天的这些后辈，能飞善跑的。

在二叠纪－三叠纪大灭绝之后，当时地面上除了昆虫，跑得最快的，要数爬行动物了。但当时的爬行动物，都是蜥蜴类的运动系统。大大小小的蜥蜴祖先们，他们的运动方式跟现代的蜥蜴并没有什么本质的区别。


古代蜥蜴化石。


现代蜥蜴

现代蜥蜴的骨骼结构。

具体说来，这种运动系统的四肢关节跟地面是平行的，也就是四肢并不能直接承担身体的重量。

而恐龙的进步，也就在这一点。四肢的关节跟地面垂直，直接承重。



再有一个，蜥蜴四肢的作用是将身体撑离地面。运动主要是靠身体的扭动来完成的。

而恐龙的运动，则跟我们现在的哺乳动物的运动方式已经差不多了。


所以，如果把蜥蜴的运动跟恐龙相比的话，那就是拿蜗牛跟小跑车比。


你见过迁移的蜗牛么？




在三叠纪，恐龙作为当年的先进生产力代表，才刚刚出现。体积娇小，分量也轻。还承担不起长途跋涉的沉重负担。

所以，迁移的能力，还需要在以后千万年的时间内，随着地壳的变化而慢慢养成。

不爱吱声

妖道为什么发在这里，不发在科技版。这里大家都很少来啊。

水风

不爱吱声 发表于 2013-3-28 00:43
妖道为什么发在这里，不发在科技版。这里大家都很少来啊。

这里不是科技版么？我看除了写代码的就这个组大了阿？

大家来的少也好，省得有人天天催债。我有时间了就写一点。想到哪儿，就算哪儿。

掌柜的看看，妖道这个写的是不是与众不同阿？我是想自己写点自己的东西出来，不是去翻译人家现存的东西。

不爱吱声

水风 发表于 2013-3-27 13:40
这里不是科技版么？我看除了写代码的就这个组大了阿？

大家来的少也好，省得有人天天催债。我有时间了就 ...

科技版指的是研究生院的科教学圃，这个群组是一开始还没有研究生院时候建立的，现在已经没有什么人过来看帖了。

不过，你愿意先放这儿也好，免得别人催稿，以后写得差不多再移到那边去。

你这个开遍很吸引人，请继续。。。

水风

水风 发表于 2013-3-9 00:45
迁移的由来

鸟类迁徙是鸟类随着季节变化进行的，有着确定方向的，有规律的和长距离的迁居活动。迁移不是鸟 ...

鸟类为什么迁移？

鸟儿具有了飞翔的能力，但是飞也要耗费巨大的能量和体力。同时，在迁移过程中，会遇到暴风雨等自然灾害，以及各种不为人知的危险。举例一，耗费1／2的体重
举例二，横跨南北极的极地燕鸥，

那么为什么呢？

以2011年的雪鸮为例。

雪鸮 照片，数据
聚集地，生长环境
2010的数量大爆发 食物 deer mouse,照片
其它

2011年的美国迁移

短暂迁移，到长期迁移