鸟类散热奇招
作者: 王川
2022年夏季,印度古吉拉特邦某动物收容站的数千只鸟儿,因耐受不了当地白天最高44℃的高温,纷纷惊厥昏迷。鸟对散热的需求很高,这是因为:鸟类体温普遍在40℃以上(这是鸟类的高代谢率造成的);鸟类没有汗腺,无法靠出汗散热;鸟类还被一层自然界最佳的保温材料——绒羽所包裹。
当鸟类身处高温度、高湿度、低风速的环境中时,产热和散热的平衡被打破,就很可能产生热应激,也就是中暑。而中暑的本质,简单来说就是细胞被热坏了。

高温——细胞杀手
如果将细胞比作生命的砖块,那么蛋白质就是构成砖块的沙土。蛋白质构成生物体器官、组织,负责消化吸收营养,抵御入侵者,帮助生物处理有害废物……所有这些功能正常运作的前提,是保证蛋白质的结构稳定。蛋白质结构稳定非常重要,因为一旦结构被破坏,例如在高温下扭曲或断裂,蛋白质就无法继续发挥功能,前面所提到的蛋白质功能都会崩坏,如果崩坏过程无法停止,当损伤积累到一定程度,生命也将迎来死亡。这就是为什么动物需要将身体产生的多余热量释放出去——一方面,动物需要一定的体温保持细胞活力;另一方面,过高的体温会摧毁“生命大厦”。
尽管在如何让自己凉快些这个问题上,鸟类要面对诸多不利因素,但它们早就进化出了应对之道。

换羽
同一种鸟在冬天和夏天的羽毛是不同的。在春夏生殖季节,鸟的羽毛较稀疏、多姿多彩;在冬季,鸟的羽毛更丰满且便于伪装。这种鸟类羽毛定期更换的现象叫作换羽。总体而言,夏天的羽毛更有利于鸟类在夏季保持凉爽。
睡一觉
在夏季,鸟类还可以通过午睡避免闷热的温度。在一年中最热的月份,许多鸟类在一天中最凉爽的时间活动,在温度最高时进行“小睡”来限避免暴露在高温下。
大口喘气
如果你在一天中最热的时候观察一只鸟,可能会看见它大张着喙,此时它们很可能在快速呼吸,从而将体内的热量释放出去。鸟和狗都没有汗腺,都可以通过呼吸散热。
不过,与狗相比,鸟类的呼吸散热更加高效,这是因为鸟类除了肺部,还有独特的气囊结构。气囊的作用是储存空气,在气囊的辅助和鸟类特有的双重呼吸模式下,鸟肺能不间断地获得氧气。一些气囊还深深嵌入鸟类的肌肉和骨骼,能将鸟类体内多余的热量通过呼吸快速释放到外界。

鸟喙散热
巨嘴鸟也叫鵎鵼,是美洲的代表性鸟类之一。鵎鵼读作“妥空”,是鵎鵼的英语单词toucan 的音译,为了方便,我们还是叫它们巨嘴鸟吧。巨大的喙是它们最突出的标志,其中托哥巨嘴鸟的鸟喙可以长达23 厘米。托哥巨嘴鸟取食果实、捕猎小动物、在求偶中胜出,都要靠巨喙。不过,巨喙的主要功能还是散热。
托哥巨嘴鸟喜欢居住在半开放的丛林、草原和森林中,它们不喜欢太多阴影,充足的阳光能让它们鲜艳的体色和环境更好地融为一体。但这也造成托哥巨嘴鸟容易长时间受阳光暴晒,好在它们尺寸惊人的鸟喙表面遍布毛细血管,能大大增加血管和空气的接触面积,帮助它们散热。研究也证实了这点:当环境温度为10℃时,托哥巨嘴鸟喙部血流动缓慢;当环境温度达到35℃时,血流速度明显加快。随着全球气温上升,全世界多地区的鸟类的喙都有变大的趋势。

去高空凉快一会儿
在四川省夹金山的群山之中,生活着金雕、兀鹫等猛禽。山区的夏季中午温度能达到35℃,猛禽们却并不在意高温,因为只要它们愿意,借助上升气流,它们伟岸的双翅在一两分钟内就能让它们飞翔到距离山脚500 米甚至更高的高空,让高空的冷空气进入身体。很快,猛禽身体中的多余热量就被排出到体外,整个过程不过数分钟。


鸟粪蒸发,带走热量
当身体表面潮湿时,由此产生的水分蒸发会带走部分体表热量,科学家称之为“蒸发冷却”。一些长腿鸟类,包括鹳和苍鹭会在自己的腿上排便,粪便中的水分从皮肤上蒸发,能有效帮助它们带走体内多余的热量。
洗个澡
没有什么方法比洗个凉水澡更能解暑,这也是大多数鸟类能想到的最简单的降温方式。洗澡既能通过水给身体降温,还能通过后续的蒸发散热,带走体内多余的热量。