鸟类不是恒温动物么，咋还能降温？

你问我答专栏

vol. 9

鸟类不是恒温动物么？

能降温？

提问人

芝麻

在观鸟活动中，鸟友常常产生各式各样新奇、有趣的问题，有关鸟类的分类、形态、行为、进化等各个层面，这些问题大多源于大家的观察和思考。一些问题已经有了确定的科学解释，另一些问题是值得深入研究的科学问题。所以我们想借此栏目的小文章，不定期讨论一些鸟友们都关心的问题。除了小编自己想到的问题之外，大家也可以在留言区直接向小编提问，我们会选择一些有趣的问题作答。

鸟类不是恒温动物么，咋还能降温？

黑辉尾蜂鸟（Metallura phoebe） 图片来源：GLENN BARTLEY

最近一则“环球科学”要闻，说的是：“在脊椎动物中，蜂鸟有着惊人的高代谢率，为此它们需要持续不断地进食。而在寒冷、黑暗的夜晚，由于无法捕食，它们采取了另一种生存策略——降低体温，从而降低代谢率。在一项发表于《生物学通讯》的研究中，美国科学家对安第斯山脉的不同蜂鸟物种进行了分析，他们发现黑辉尾蜂鸟在夜间的体温可以降至3.3℃，这是观测到的鸟类和非冬眠哺乳动物中的最低体温。此外，其他蜂鸟平均也可以将体温降至5~10℃，从而将心率从每分钟超过1000次降至50次。” 有不少朋友把这个研究分享给我，一方面大家都知道小编比较喜欢蜂鸟，另一方面也有人感到十分好奇，鸟类作为恒温的动物竟然还可以改变自身的体温，今天我们就来聊聊，这是怎么回事？

 

疯鸟老师，我最近看到一篇报道，说蜂鸟创下鸟类体温最低记录：3.3℃！我觉得太不可思议了。因为在教科书里提到，鸟类是一种恒温动物，但蜂鸟怎么还能变温呢？您能解释一下吗？

没错，绝大多数鸟类的体温是40-42℃。但自然界总有例外，其实很多蜂鸟在夜晚都处于近似冬眠的蛰伏状态，英文称为“Topor”。这种现象早在19世纪就被美国的鸟类学家注意到。在这种状态下，蜂鸟的新陈代谢速率大大降低，其程度远高于深度睡眠的状态。之前对于南美洲18种蜂鸟的研究发现，在实验环境温度范围内（2°C ~ 25°C），受试的蜂鸟（体重2.7g–17.5g）无论环境温度如何，夜晚都会进入蛰伏状态。显然，蛰伏是普遍存在于蜂鸟科的一种生存策略。

 

 

想不到鸟类竟然也会蛰伏，那是不是世界上的所有鸟类中只有蜂鸟科的鸟类才会蛰伏呢？

一些科学家们已知存在蛰伏现象的鸟类，参考文献[1]

不是的，蛰伏现象虽然在鸟类中不常见，但除了安第斯山脉的蜂鸟之外，研究人员还在少数几种鸟类中记录到这一现象，包括一些雨燕、夜鹰等（如上图）。当然，雨燕、蜂鸟、夜鹰在系统进化上都属于夜鹰目，所以也许这个现象在这个类群里比较常见。不过有一些体型小，新陈代谢很快的物种也会有蛰伏现象，比如雀形目燕科鸟类中的白腹毛脚燕。另外，有意思的是，与蜂鸟在形态、生态功能上趋同演化的太阳鸟科鸟类也有这种现象。例如，在非洲乞力马扎罗山区分布的孔雀石吸蜜鸟（Nectarinia famosa）。据研究，这种鸟类夜晚休息时，可以把体温降低到约25度左右。

 

非洲乞力马扎罗山区分布的孔雀石吸蜜鸟，据研究，这种鸟类夜晚休息时，可以把体温降低到约25度左右。图片来源：纪录片《鸟类的秘密生活 The Secret Life of Birds 2012》

 

没想到这么多鸟类都会蛰伏，而且这只吸蜜鸟的热成像图真是一目了然。所以说，蜂鸟或者其它这些鸟类是只有在夜晚才会出现这种蛰伏状态么？

不是的，这样的蛰伏状态在遇冷、食物短缺或干旱时都有可能发生，鸟类会通过暂时放弃体温升高（维持体温）来大幅减少能量消耗。

 

 

另外，我注意到，最新研究资讯里说蜂鸟心率会从每分钟超过1000次降至50次，这么低的心率，蜂鸟岂不是随时都在死亡的边缘？

蛰伏状态下的蜂鸟进入到深度睡眠的情况，这不是死了，只不过是睡着了。

图片来源：FeederWatch

这个问题很有趣，蛰伏状态能让蜂鸟在夜间节省60%的能量消耗，但这种策略也有相当大的弊端。处于蛰伏中的蜂鸟对天敌毫无抵抗能力。它们至少需要20分钟才能完全苏醒。在此期间如果被捕食者发现就只能坐以待毙了。还有你说的这个问题也非常严重，蛰伏状态下的蜂鸟时刻处于死亡的边缘。如果蜂鸟没有储存足够的花蜜来保持夜间体温，它就会在蛰伏时死亡，所以看起来真的是一种非常“冒险”的策略！有意思的是，蜂鸟其实并不是整夜都处于蛰伏的状态。它们通常睡两到六个小时，然后趁着天还黑的时候，开始抖动翅膀，把体温升到环境温度以上。之后它们会再睡上几个小时，直到黎明破晓。

 

 

很好奇这种弊端如此明显的策略是怎么演化出来的？或者说蜂鸟为什么会产生这种蛰伏策略呢？

要我说这也是“生活所迫”。很多生活在南美洲高海拔地区的蜂鸟长期生活在海拔4000米以上，高海拔生境的特点就是昼夜温差很大。在这里，蜂鸟每天要应对15℃以上的昼夜温差。而且它们生活的安第斯山脉高海拔地区常常是阴冷潮湿，迷雾笼罩。生活在这个地区的蜂鸟往往颜色十分艳丽，有着绚丽的结构色羽毛，这些羽毛有助于它们在天气晴朗的日子里吸收紫外线带来的能量。但蜂鸟身体单位体积的表面积比较大，覆盖在它们皮肤上的羽毛要比其他鸟类少，而且缺乏其他鸟类用于保温的绒羽。所以，到了夜晚或者遇寒，它们就只能进入蛰伏状态了。

 

 

谢谢疯鸟老师，您解释的真详细，这么看把鸟类定义为“体均被羽，恒温，卵生，胚胎外有羊膜，前肢成翼“的动物还真是有点不严谨啊！

参考资料

[1] Ruf, T., & Geiser, F. (2015). Daily torpor and hibernation in birds and mammals. Biological Reviews, 90(3), 891-926.

[2] Wolf, B. O., McKechnie, A. E., Schmitt, C. J., Czenze, Z. J., Johnson, A. B., & Witt, C. C. (2020). Extreme and variable torpor among high-elevation Andean hummingbird species. Biology Letters, 16(9), 20200428.

 

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