无人机弱爆了！这只巴掌大的小鸟，能连续飞行1000公里！

在黑科技层出不穷的时代，无人机似乎已经不是什么高端设备了。随便在网上搜一个知名品牌的新款产品，一个巴掌大、300克重的小玩意儿，能在空中飞行15分钟…… 这个性能，也许对于人类来说是一定成本下相当不错的成绩了。然而说起高性能的飞行，我们可能不得不承认，大自然有着更好的解决方案，甚至能——以7厘米长、4克重的身躯，不间断飞行20小时，跨过宽度接近1000公里的墨西哥湾。 

就是不才在下，嗯。图片来源见水印 

这就是今天物种日历的主角红喉北蜂鸟（ruby-throated hummingbird, Archilochus colubris），是雨燕目蜂鸟科的普通一员。

红配绿，也是可能好看的

蜂鸟科是雨燕目下最大的一个类群，包括300多种蜂鸟，其中体型最小的只有5厘米长，全部生活在美洲大陆上，大部分分布在拉丁美洲。繁殖期的红喉北蜂鸟分布在美国东部，是美国境内分布最广的蜂鸟种类。

海克尔的《自然界的艺术形态》中描绘了多种蜂鸟，看到我们的红喉北蜂鸟了吗？图片：Wikipedia

红喉北蜂鸟拥有着蜂鸟的典型个头：体长不超过9厘米，翼展在8到11厘米之间，体重平均3.6克。成年个体背侧以金属光泽的绿色为主，兼有黑色，腹部灰白。

来感受一下到底有多小。图片：Daphne Kinzier / FLPA

它们得名于雌雄个体间最显著的外表差异：成年雄性有着艳丽的红宝石色喉部。这种红宝石色是典型的结构色，来自于羽毛内部细小结构对光线的折射。讲真，这可能是我所知道的最养眼的红配绿组合，金属光泽充满视觉冲击力和拉美风情，简直是对俗世性冷淡风色彩搭配的激情宣战。

雄性喉部特写。图片来源见水印

雌性红喉北蜂鸟。“说这个角度显腿长的放学别走。”图片：Tim Ross / wikipedia

小短腿特技飞行师

这样绚丽的外表是不是只应天上有不似在人间？然而正如前面所说，红喉北蜂鸟的飞行技能恐怕更加梦幻：悬停在空中取食花蜜、倒飞等等对它们来说都不在话下。 作为美国东部唯一的蜂鸟种类，明明可以靠脸吃饭的它们，每年冬天还会进行长达3000公里的迁徙，到中美洲地区越冬；开春再飞回美国东部地区繁殖。在迁徙过程中，不少红喉北蜂鸟会选择跨过墨西哥湾，从墨西哥的尤卡坦半岛一口气飞行20个小时到达美国东南沿海。 

红喉北蜂鸟分布范围，绿色为繁殖地，蓝色为越冬地，黄色是迁徙可能经过的地区。图片：Wikipedia 

雨燕目的成员们似乎都对特技飞行情有独钟， 同一个目下的雨燕们也是可以在风中睡觉、边飞边交配的飞行高手。蜂鸟们毫不逊色，在两千万年的演化史中，它们把自己变成了一架精巧的迷你飞行器。值得吐个闲槽的是，和我们介绍过的雨燕一样，蜂鸟也是小短腿——雨燕无法在水平面起飞，而蜂鸟在树枝上也只能拖着脚走。两位高手为了飞行而锱铢必较的特化适应可见一斑。

停在树枝上的小短腿，看起来就像没有腿一样。图片：Scott Leslie / Minden Pictures

灵活的翅膀和大脑

飞行的法宝当然是翅膀。一只红喉北蜂鸟每秒钟扇动翅膀可达60次，产生出昆虫振翅一样的嗡嗡声。它的翅膀结构特殊，肱骨 (就是翅根里那根骨头) 和腕关节 (就是翅中和翅尖的连接处) 非常灵活，尤其后者可以大角度翻转，就像我们平时翻手掌一样。这个动作让蜂鸟的飞行动作更像是昆虫而非鸟类，在前后扇翅的每个瞬间都能提供升力，效率高灵活性大，也是蜂鸟可以向任意方向随时机动的基础。 

左右滑动可对比加拿大雁、蜂鸟和小豆长喙天蛾的飞行动作分解示意图。红紫色轨迹是翅膀向腹面扇动，橘黄色是翅膀向背面扇动。蜂鸟和天蛾明显更像。图片：tabletopwhale.com 

红喉北蜂鸟的飞行走的是精准路线，在风洞的涡流中依然可以保持头部的悬停状态。它们的视觉系统足够强大，可以捕捉到视野内物体极微小的相对运动，来判断自己是否需要调整姿态以保持位置不变。而神经学的分析表明，蜂鸟大脑中接收视网膜运动信号的细胞群可以对各个方向的运动作出响应，指导身体作出相应动作，而其他鸟类只偏重于向前方运动的信号响应。 

雌性红喉北蜂鸟在喂食器前的辗转腾挪。图片：Gary Bridgman / wikipedia 

为了飞翔，吃吃吃

灵活的翅膀和灵敏的神经系统二者都是耗能大户，一只体重不到鸡蛋十分之一的蜂鸟，如何保证不会飞着飞着“电量”不足呢？

正在悬停的雌性红喉北蜂鸟，可是很费劲的。图片：Dan Pancamo / flickr 

其实，蜂鸟的代谢恐怕才是特技飞行背后最惊人的环境适应特性。大部分蜂鸟的主食是简单粗暴高糖分的花蜜，辅以捕食昆虫来补充蛋白质等营养和抚育幼鸟。在非繁殖季的白天，蜂鸟基本只有访花吸蜜和蹲着消化两个状态，吃进肚里的花蜜几分钟后就可以在肌肉里燃烧供能。为此，哪怕在静止状态，红喉北蜂鸟依然有着每分钟1260次的心率和250个呼吸循环（正常人类每分钟心率约80次，呼吸循环约20个）。飞行时，蜂鸟肌肉中的氧气消耗率可以达到人类运动员水平的十倍以上。 

雄性红喉北蜂鸟访花，注意由于角度原因，喉部看上去是黑色，这是结构色的特征。图片来源见水印 

除了昆虫之外，蜂鸟的这个代谢供能的速度在动物界傲视群雄。然而你很难想象一只虫子飞越墨西哥湾，这就说到了蜂鸟的又一个神奇之处——供能方式可以自由切换。饿了一夜之后，清晨起飞的蜂鸟靠体内储存的脂肪代谢产生能量，但每天傍晚都会用吃到的糖进行脂肪合成，“充好电”第二天照常“开机”。迁徙途中，当面前是一望无际的墨西哥湾时，蜂鸟默默低头狂吃，在体内储存40%的脂肪，大概是两克的样子，就是这趟直飞旅程的燃料了。对人类来说，两克脂肪，只够垂直爬高15米而已。 

有人训练蜂鸟在一堆氦气泡泡中飞行，气泡的运动显示蜂鸟会在身体下方形成涡流产生升力。图片：Peter Halasz / wikipedia 

独来独往的幸运精灵

外表美丽热情的它们，其实习惯独来独往的自由生活。由于一时饿着就有性命之虞，红喉北蜂鸟领地性很强，会攻击到自家地盘蹭花蜜的其他蜂鸟。在繁殖季，雄鸟也会先占据一块领地，然后表演特技飞行撩妹，撩到手办完事就去找下一个机会，只留下雌鸟做窝产卵抚养孩子。 但可能占地繁殖耗能太大，雄性红喉北蜂鸟寿命很难超过五年，而雌鸟可以活到七岁。

“不要在意你爸，他飞得还不错，但是死的早。”图片来源见水印 

红喉北蜂鸟为飞行造就的娇小身材也有弊端，就是会被很多物种捕食。从敏捷的隼到爬行类，甚至大型的螳螂都可能把它们当作盘中餐——除了靠极高的闪避天赋逃生之外，红喉北蜂鸟并没有任何还手的能力。 

“嘿嘿嘿嘿，小姑娘来喝糖水呀。”“大老远飞到北方，没想到饭馆里蹲了这么个货。”图片：jeffreyw / wikipedia 

红喉北蜂鸟是一个健康无危的物种。在北美的夏天，很多人家会在院子里挂上一个装满糖水、专门为蜂鸟设计的取食器。今天的文章没有悲伤的濒危消息或是沉重的保护故事，也算是这些小精灵的幸运吧。毕竟，自然演化出的这样身怀绝技的生灵，理应在地球上有自己的一席之地。 

飞翔的小精灵。红喉北蜂鸟亚成体。图片：Pslawinski / wikipedia

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