2022-06-12 17:17·奇云空间
鸟在花丛化蜂行
——迷人的“小妖精”，独特又精致的蜂鸟
文/奇云
在群芳吐蕊的花丛中，一只美丽的小鸟翩翩而来，在一朵红花前戛然而止，它不是落在枝杈上，而是悬停在空中，利用针管式修长的喙，小心翼翼地采食花蜜，然后又了无痕迹地悄然而去。
这里，似乎什么也没有发生过，鲜花依旧怒放，就连叶儿上的露珠也未曾因这鸟儿的造访而抖落。
这就是蜂鸟，一种西半球特有的鸟。
1、蜂鸟的前世今生
在动物分类学上，蜂鸟（拉丁学名：Trochilidae，英文名：hummingbird）属于雨燕目、蜂鸟科（Trochilidae）。蜂鸟科又分为2个亚科（隐蜂鸟亚科、蜂鸟亚科），共104属、355种。
蜂鸟大多生活在南美洲热带雨林，在南美洲曾发现100万年前的蜂鸟的化石，因此科学家原认为蜂鸟是源自更新世（Pleistocene）。然而在德国南部科学家却发现了目前世界上最古老的蜂鸟化石，距今已有3000多万年的历史，由此可知，蜂鸟的祖先远在渐新世（Oligocene）的时候就已经出现。
后来的研究表明，在大约4200万年前的欧亚大陆上，蜂鸟便开始从雨燕目中分化出来，随后踏上了前往美洲的道路。
蜂鸟是不可能飞越海洋的，研究者推测它们可能是通过当时的白令海峡的陆桥进入北美，然后向南来到南美洲。
南美洲为蜂鸟的爆发式进化提供了极佳的条件，尤其是安第斯山脉一带。比如在寒冷的高海拔地区，授粉昆虫相对较少，这就为蜂鸟的生存与发展腾出了空间。另外，安第斯山脉也为蜂鸟提供了栖息地。
由此，蜂鸟进化出了南美蜂鸟等九个不同的种。随后一些种类的蜂鸟重新进入北美寻找栖息地。
大约在500万年前，蜂鸟前后共六次进入加勒比海区域。
目前只有南美洲、北美洲及其周边群岛有蜂鸟。
2、迷人的“小妖精”
蜂鸟是世界上最小的鸟。
体型最大的蜂鸟是生活于南美洲西部的巨蜂鸟（great hummingbird），其全长也不过20厘米；约20克重，大约相当于半个鸡蛋那么重。顺带一提，常见的麻雀约长15厘米，体重25-30克。
体型最小的蜂鸟是生活于古巴的吸蜜蜂鸟（bee hummingbird），其全长约5.5厘米（喙和尾巴占了身长的一大半），约2克重，比一元硬币还要轻，三四只蜂鸟加在一起，才有我们平时吃的鹌鹑蛋那么重。它们生的蛋就更小了，只有0.2克，跟豌豆粒大小差不多。如果吸蜜蜂鸟停留在花丛中，远远看去，你肯定会误会是一只蜜蜂，而不会想到这是一只鸟儿。
蜂鸟虽然小，但是颜值毫不逊色。以吸蜜蜂鸟为例，雄鸟喉部是鲜红色，颈部有彩虹色的羽毛，腹部是白色的，背上闪烁着蓝绿色的光泽。雌鸟在颜值上稍稍差一点点，上身绿色，下身浅灰色，两侧为白色。
在寻找配偶的季节，雄鸟便使出十八般武艺来求得配偶的欢心，其中就是变换自己的羽色，它们头部和喉部的羽毛会随着观察角度的变化而变出不同的颜色，看起来姹紫嫣红，鲜艳夺目，还自带金属光泽，但繁殖季节过去的话，它们的颜色就会淡下来，这样也能够更好的保护自己。
在繁殖季节，雄鸟会聚集在“求偶场”，用自己美妙的声音去吸引雌鸟，然后就是向雌鸟展示自己的舞姿。这个时候，高超的飞行技巧是绝对的加分项了。
雄鸟往往会从高处俯冲下来，俯冲到一定位置后快速停住，保持悬停状态，周而复始，重复这一动作。
如果有雌鸟看到让自己心动的雄鸟，它们就会和心仪的雄鸟交配，大部分情况下，交配是在停歇状态下完成的。
交配完成后，雄鸟就会离开，筑巢、孵卵以及抚育这些事情，统统都扔给了雌鸟。雌鸟很辛苦，先是要找到合适的筑巢地点，然后用嘴衔住蜘蛛网、树皮和其他植物纤维筑巢，尽管它们的巢非常小，还不足一枚硬币大小，但这对于个头小小的蜂鸟来说，也是一个非常大的工程。
筑巢完成后，雌鸟就要开始生蛋，孵卵，孵卵期为21天左右，育雏期则大约需要18天。
3、独特的舌头结构
地球上所有的物种都是在过去的三十五亿年间产生、繁衍和进化的，其中一些物种在进化过程中相互作用。蜂鸟的喙又尖又细，相对很长，很容易插入花中采食。当它们悬停在花朵前，把喙插进花朵时，舌头便从喙中伸出。它们长长的舌头可以一直伸到花基部的蜜腺上，然后像喝汽水一样吸取花蜜。
2010年之前，大多数生物学家都相信，蜂鸟那用以收集花蜜的舌头，是通过简单的毛细作用而工作的，类似“灯芯”的作用。然而，来自康涅狄格大学的生物学家发现，蜂鸟舌头的工作更像一个“微型泵”。
蜂鸟舌头的长度大约是其喙长的两倍，使它能够探入花朵深处。它由两条细长的管状结构构成，当接触液状花蜜的时候，它就会“像拉链那样被拉开”而变成两条分离的扁平状物。紧接着这扁平状物会收缩，把花蜜“抽”上来。此过程每天上演几千次。
4、独特的翅膀结构
蜂鸟独特的拍打翅膀方式所体现的超强柔韧性，需要有非常专业的设计——不仅仅是骨头、肌肉和肌腱，连控制这些结构的脑和神经都非常特别。
肩关节的灵活性就是一种独特的设计，这使得翅膀能扭到其他鸟类都扭不到的极端位置。
不过，跟所有其他鸟类的翅膀结构都不一样的地方在于，蜂鸟的“肘”关节和“腕”关节都是固定的，这使其整个翅膀看起来更像一个坚硬的桨叶。
控制翅膀快速扇动的胸肌显得相对巨大，它占了蜂鸟总重量的40%。
在仿生工程方面，科学家已经进行了数百万美元的投资，都未能成功模仿这个精妙复杂的生物力学奇迹。然而，进化论者相信，随机突变、自然选择加上数百万年漫长时间的作用，竟然领先于那些优秀的工程师。
5、独特的飞行方式
如果给最奇怪的鸟类做个排行榜的话，蜂鸟肯定会出现在这份榜单中。
不过，很多人可能都没有意识到蜂鸟到底有多奇怪。
这种世界上最小的鸟，正在突破脊椎动物的极限，变得像昆虫一样，把自己身体改造成“小机器”。
蜂鸟为了吃到可口的花蜜，以及捕捉到难搞的飞行昆虫，持续优化了自己的飞行，可以说现在的它们拥有所有脊椎动物中史上最强的飞行能力。
首先，蜂鸟扇翅膀的速度惊人。
当蜂鸟在空中悬停的时候，它的翅膀每秒拍打50-80次，而在求偶的短暂时期，其拍打速度甚至可达每秒200次。
它们让自己能够像直升机一样垂直上升和下降、悬停在空中，做到这一点的其他动物只有一些昆虫。
由于超强的翅膀灵活性，蜂鸟可以向任意方向飞行——它们是唯一一种能够向后飞行的鸟类，而做到这一点的也只有少数几种昆虫。
在飞行速度上，蜂鸟也表现不俗。蜂鸟正常飞行的速度能够达到90公里每小时，如果是向下俯冲的话，可以达到100公里每小时以上。
蜂鸟是怎样飞行和在空中悬停的呢？
70年前，鸟类学家在野外用高速摄影机拍摄了大量蜂鸟飞行时的影片，这些影片用正常速度放映，蜂鸟的飞行动作就被放慢了。从这些影片中看到，在飞行时，蜂鸟的翅膀是在身体两侧垂直上下飞速扇动的。悬停在空中时，蜂鸟的翅膀，每秒扇动54次，在垂直上升、下降或前进时每秒扇动75次。蜂鸟就是靠翅膀的快速扇动完成飞行和悬停的动作。
根据这些高速影片，人们一直认为，蜂鸟在盘旋飞翔时，采用的是昆虫的飞行方式。
但美国俄勒冈州立大学的科学家2005年的一项新的研究表明，蜂鸟的飞行方式兼具昆虫和普通鸟类的特点。这一新的研究成果，发表在2005年6月23日出版的《自然》杂志上（Nature,vol.435,no.7045 June 23,2005）。
俄勒冈州立大学的科学家们，是通过观察蜂鸟飞行时周围的气流漩涡来研究蜂鸟飞行方式的。
科学家们首先训练蜂鸟在一个位置固定盘旋，同时从装有糖液的注射器中取食，然后在蜂鸟飞行的空间里加入微小橄榄油粒形成的“薄雾”，并用激光射线从各个角度照射蜂鸟的周围。最后每隔四分之一秒就拍摄两张照片，捕捉油粒的分布形态。
从油粒的分布来看，蜂鸟在上下拍动翅膀的同时会将身体向上抬，翅膀向两边展开。
科学家发现，为了获得升力，蜂鸟每次扇动翅膀时都将翅膀部分折叠，使之指向正确的方向，蜂鸟飞行时翅膀的姿势其实与游泳者踩水时手和臂的动作类似，只是频率要快得多。
科学家指出，其他鸟类飞翔时所需的升力全部来自翅膀下扇；昆虫飞翔的升力一半来自翅膀下扇，另一半则来自翅膀上扇；而蜂鸟飞翔的升力有75％来自翅膀下扇，25％来自翅膀上扇。这说明，简单从空气动力学的角度判断，蜂鸟的飞行方式介于昆虫和普通鸟类之间。
6、独特的新陈代谢
蜂鸟是世界上新陈代谢最快的动物，是人类的77倍！
蜂鸟活动的时候，它的心率高得惊人，可达每分钟1200次。而它呼吸的速率，哪怕在休息的时候，都达到每分钟250次。作为对比，正常人的最大心率和静息呼吸频率分别为180次/分和12-20次。
为了维持这样“令人惊叹”的新陈代谢，这个“小精灵”必须通过不断地吃、吃、吃来获得能量。
一只典型的蜂鸟，每天大约要从2000朵花中吸取花蜜。除此之外，还要吃大量的小昆虫（比如蚊子）。一天下来，蜂鸟总共要吃掉它们体重三倍的食物。这是什么概念呢？这相当于，它们一天24小时连觉都不用睡，大约平均每10-15分钟就得进食一次，而且一次要全部吃饱。当然它们不是这样分批次吃的，而是不停地吃，吃掉所有看到的食物。
有时候蜂鸟必须忍受好几个小时的饥饿。为了适应这种情况，它们能在夜里或不容易获取食物的时候减慢新陈代谢速度。进入一种像冬眠一样的状态，称为“蛰伏”。
在“蛰伏”期间，体温会下降20-30℃，心跳降低至每分钟50次，呼吸也变得不规则起来。大多数鸟类的体型过大，不能利用蛰伏节能，因为蛰伏结束，重新温暖庞大躯体过于费时耗能。蜂鸟结束蛰伏状态仅需1小时，期间如果被干扰，它们不会立刻恢复至正常状态。
50年代初期，鸟类学家皮尔森在安第斯山脉的一个岩洞里发现，一种蜂鸟在缺乏食物的季节里休眠时，它的体温从38℃降到14℃。即使在食物充足的季节里，这种蜂鸟白天活跃在花丛中采食，到了夜晚它们的体温同样会降到14℃。这一绝妙的适应能力，在鸟类中是罕见的。
同样的，高新陈代谢率也让它们对水的需求非常旺盛——每天需要多达自身体重五倍的水。如果是人的话，相当于我们每天要喝超过1500杯水（按250毫升一杯算），这相当于我们每分钟不到就要喝一杯水。由于大量的水合作用，他们的肾脏已经进化到能够精确地过滤体内的水和电解质的水平。
另外，蜂鸟的高新陈代谢率意味着它们细胞中的线粒体必须尽可能快速、有效地产生能量。因此，它们没有进行糖酵解的复杂途径（将葡萄糖分解成丙酮酸，并利用由此产生的自由能量形成ATP）。而是一种更简单高效的方式，它们的细胞可以直接通过简单的氧化作用将获取的葡萄糖迅速转化为能量。
如果要用一句话来概括蜂鸟的奇特之处的话，那就是：它们用脊椎动物的身体，能够完成昆虫才做到的事。
然而，蜂鸟不像昆虫那样消耗完身体就死亡，它们的平均寿命达到3-5年！
7、蜂鸟与花的协同进化
几千万年来，随着环境的变化，蜂鸟一直在以极快的速度重塑、发展着自己，并且在同一生态位进化出能够适应不同环境的种类。
目前，蜂鸟仍然处于一个动态多样化的过程中。
迁移到美洲的蜂鸟填补了北美、南美和加勒比地区的生态位和空间位，并且深刻地影响着大陆植物群。
在有些地方，蜂鸟的数量达到了饱和，而有些适应于新环境的蜂鸟也在不断地出现。
当蜂鸟采集花蜜时，它们头部和尾部会粘上很多花粉。然后，这些花粉被带到其他花朵上，这在植物的繁殖过程中作用重大。有些依赖蜂鸟传粉的花可能与蜂鸟密切地协同进化。
美国科学家腾坡勒(Temple)和他的学生，用了2年时间，在西印度洋的圣露西亚岛上观察到一种蜂鸟，大自然给了这种蜂鸟的两性不同性状，其中之一是鸟喙。
他们发现，这种蜂鸟的雄性的鸟喙直而短，而雌性的鸟喙弯而长。
一般说，在动物界中，性状都是为了吸引异性交配，繁殖后代。而这种蜂鸟的这种性状，却不起这个作用，它们是保证两性的蜂鸟各吃各的食物，互不干扰，不致为争夺食物而夫妻反目。
原来，在圣露西亚岛有两种植物，它们全靠蜂鸟来传递花粉。其中一种植物的花蕊密管直而短，另一种则弯而深，各与雄、雌蜂鸟的鸟喙相匹配。雌鸟适于在略微弯曲的长筒状花中采蜜，这一类花分布广泛且产蜜量高；雄鸟适于在短小笔直的花中采蜜，这一类花分泌的花蜜一般较少，而且它们也经常吸引许多传粉的昆虫。尽管雌蜂鸟也可以取食短筒花中的蜜，但它们一般更偏爱长筒花，而且在短筒花附近，它们往往受到雄鸟的驱赶。
腾坡勒认为，在长期的进化过程中，这两种植物逐渐演变适应不同性别的蜂鸟，而不同性别的蜂鸟也逐渐演变来适合一种专供它们吸蜜的植物，于是就形成了一个和谐的生物链。也就是说，蜂鸟与花实现了协同进化。
大自然就是这样随着生命的进化将自身编织成一张错综复杂的网，所有的环节都是直接或间接地相关联。不仅动物与动物之间存在着食物链关系，植物与植物之间有相生相克，动物和植物也是相互依赖，协同进化。她似乎为每一个物种都做为精心的安排！
蜂鸟全科现在已经被列入《世界自然保护联盟濒危物种红色目录》，这些空中精灵带着最美的羽翼，在空中自由自在地飞翔，不知疲倦地采蜜，这大概就是它们在世间的使命。
（全文终，5000字）
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