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大雁摆造型节省体力? 头顶"人"字含何科学道理

http://www.kexue.com 2011-09-24 10:36:31 科学网  发表评论

  科学网(kexue.com)讯 秋天已至,一群群的大雁又从南往北的迁徙,每到这个时候大雁飞行阵型的研究都会达到个小高潮,那么,大雁整齐阵型飞翔到底用意何在呢?

  在现有的大雁人字形编队说法中,“节省体力”的解释流传最广。然而,这个解释还停留在假说阶段。目前为止,科学家还没有确凿的证据来支持它。1914年,德国的空气动力学家卡尔•魏斯伯格(Carl Wieselsberger)经过简单计算后首次提出大雁飞人字形可以节省能量这一假说。他认为,大雁翅膀扇动会引发尾流的涡旋,而涡旋的外侧正好是向上的气流。如果相邻的大雁刚好处在上升气漩里,那么他们的飞行就会大大省力。

  这一结论很快受到科学界的推崇,1970年,里萨满(Lissaman)和斯科伦伯格(Schollenberger)利用日臻成熟的空气动力学理论首次给出了一个估算。他们发现,与单个大雁相比,一个由25只大雁组成的人字形编队可以多飞71%的航程。他们还得出,最佳的人字形夹角为120度。一时之间,这成为了教科书般的事实。

  然而经过科学计算的不断标准化精确化,有科学家质疑在里萨满和斯科伦伯格的研究中,他们并未给出具体的计算公式和计算过程。而他们采用的模形也过于简化:先是假设这些鸟不扇动翅膀,而是像固定翼飞机一样僵硬;同时也没有考虑光滑的机翼和毛茸茸的翅膀之间的区别。此后,一批更深入的理论研究证明,大雁编队飞行的能量利用率远没有文章中提到的那样高。不管此类工作如何细致,模型如何复杂,严谨的科学家们还是批评这些理论计算过于理想化。光凭理论计算,似乎无法博得人们的青睐。

  虽然科学家们尚不能证明人字形和一字形编队能够节省长途飞行的体力,但是这种编队形式的其他好处已经被证实了。鸟类学家发现,加拿大大雁的眼睛分布在头的两侧,各自可以覆盖从正前方往后的128度角的范围。这与这些大雁编队飞行的极限角度相一致。换句话说,每一个在编队里飞行的大雁都能看到领队鸟,而领队鸟也可以看见全部的编队成员。因此,这些鸟类选择人字形和一字形至少有一个确定的理由:在编队飞行中,每一只鸟都能看见整个编队,从而能够更好地进行相互交流或者自我调整。(科学网-kexue.com 重林)

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