胡兀鷲（左）用3個(gè)月長(zhǎng)出最長(zhǎng)的初級(jí)飛羽,；而藍(lán)點(diǎn)頦完成這一切的時(shí)間不到3周。
（圖片提供: Marek Szczepanek,，Richard Bartz）
飛鳥(niǎo)一般長(zhǎng)不了太大,。一旦達(dá)到一定的體重，它們?cè)谄痫w時(shí)便無(wú)法控制肌肉的力量,。然而根據(jù)一項(xiàng)新的研究,，另一個(gè)因素在大型鳥(niǎo)類(lèi)飛行時(shí)也起到了至關(guān)重要的作用。研究人員發(fā)現(xiàn),，與小型鳥(niǎo)類(lèi)相比,，前者往往要用更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)更新它們的羽毛。
飛鳥(niǎo)的體重最高可以達(dá)到約15公斤,，一些天鵝,、鵜鶘和其他一些鳥(niǎo)類(lèi)能夠長(zhǎng)到這么大的體型。這些大型鳥(niǎo)類(lèi)生有更大的翅膀,、更大的飛行羽毛,，以及不同的換羽方式。由美國(guó)西雅圖市華盛頓大學(xué)和圣路易斯市密蘇里大學(xué)的研究人員進(jìn)行的一項(xiàng)觀測(cè)表明,，羽毛可能最終限制了鳥(niǎo)類(lèi)的體型大小,。
當(dāng)構(gòu)成鳥(niǎo)類(lèi)翅膀表面的長(zhǎng)的初級(jí)飛羽正在生長(zhǎng)時(shí)，它們并不能很好地飛行,。因此,，研究小組對(duì)記錄個(gè)體種羽毛生長(zhǎng)速度測(cè)量結(jié)果的文獻(xiàn)進(jìn)行了分析，同時(shí)他們還測(cè)量了1774具博物館鳥(niǎo)類(lèi)標(biāo)本的羽毛長(zhǎng)度,。研究人員報(bào)告說(shuō)，盡管大型鳥(niǎo)類(lèi)的羽毛長(zhǎng)得很快,，但其生長(zhǎng)速度的增加并沒(méi)有超過(guò)鳥(niǎo)類(lèi)體重的增長(zhǎng)速度,。因此，大型鳥(niǎo)類(lèi)的羽毛再生在時(shí)間的長(zhǎng)短上是不成比例的,。研究小組在6月16日出版的《科學(xué)公共圖書(shū)館—生物學(xué)》上報(bào)告了這一研究成果,。
這意味著大型鳥(niǎo)類(lèi)不得不進(jìn)化出不同的換羽模式來(lái)處理那些發(fā)育遲緩的羽毛。大多數(shù)體重超過(guò)3公斤的鳥(niǎo)類(lèi)會(huì)讓它們的飛羽待得更久一些——這些鳥(niǎo)類(lèi)大約2到3年換羽一次,；其中一些鳥(niǎo)類(lèi)為了加速換羽還會(huì)讓每只翅膀不時(shí)褪掉幾根羽毛,。而一些大型的水鳥(niǎo)，例如鴨子和天鵝,，會(huì)一次換掉所有的羽毛,；它們通過(guò)游水依然能夠找到食物。研究人員推測(cè)，那些有史以來(lái)最大的飛鳥(niǎo)——600萬(wàn)年前生活在南美洲的體重達(dá)70公斤的猛禽,，可能會(huì)一次換掉全部的飛羽,，而在重新長(zhǎng)出飛羽之前，這些大型鳥(niǎo)類(lèi)會(huì)依靠體內(nèi)儲(chǔ)存的蛋白質(zhì)來(lái)過(guò)活,。
在換羽期間,，大型鳥(niǎo)類(lèi)不得不憑借不完善的翅膀到處活動(dòng)，這也就意味著它們?cè)趯ふ沂澄锘蚨惚芴鞌车倪^(guò)程中會(huì)遇到更多的麻煩,。研究人員認(rèn)為,，這或許能夠解釋為什么我們今天再也看不到那些體重達(dá)70公斤的猛禽在天上飛來(lái)飛去。
并未參與該項(xiàng)研究的瑞典Umea大學(xué)的進(jìn)化生物學(xué)家Folmer Bokma指出,，了解使用破舊的羽毛飛行——正如鳥(niǎo)類(lèi)在換羽過(guò)程中所遭遇的一樣——如何對(duì)健康造成影響是一件很有趣的事,。
美國(guó)密蘇拉市蒙大納大學(xué)的比較生物機(jī)械學(xué)家Bret Tobalske對(duì)這項(xiàng)研究所采用的方法表示贊賞。Tobalske指出：“羽毛與鳥(niǎo)類(lèi)體型大小也有關(guān)系,，這確實(shí)是一個(gè)非常新的觀點(diǎn),。”（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原始出處：
PLoS Biol 7(6): e1000132. doi:10.1371/journal.pbio.1000132
Allometry of the Duration of Flight Feather Molt in Birds
Sievert Rohwer1*, Robert E. Ricklefs2, Vanya G. Rohwer1¤, Michelle M. Copple1
1 Burke Museum and Department of Biology, University of Washington, Seattle, Washington, United States of America, 2 Department of Biology, University of Missouri-St. Louis, St. Louis, Missouri, United States of America
We used allometric scaling to explain why the regular replacement of the primary flight feathers requires disproportionately more time for large birds. Primary growth rate scales to mass (M) as M0.171, whereas the summed length of the primaries scales almost twice as fast (M0.316). The ratio of length (mm) to rate (mm/day), which would be the time needed to replace all the primaries one by one, increases as the 0.14 power of mass (M0.316/M0.171 = M0.145), illustrating why the time required to replace the primaries is so important to life history evolution in large birds. Smaller birds generally replace all their flight feathers annually, but larger birds that fly while renewing their primaries often extend the primary molt over two or more years. Most flying birds exhibit one of three fundamentally different modes of primary replacement, and the size distributions of birds associated with these replacement modes suggest that birds that replace their primaries in a single wave of molt cannot approach the size of the largest flying birds without first transitioning to a more complex mode of primary replacement. Finally, we propose two models that could account for the 1/6 power allometry between feather growth rate and body mass, both based on a length-to-surface relationship that transforms the linear, cylindrical growing region responsible for producing feather tissue into an essentially two-dimensional structure. These allometric relationships offer a general explanation for flight feather replacement requiring disproportionately more time for large birds.
