这些鹦鹉像猴子一样用喙在树枝上摇摆
科学家们发现,一些鹦鹉就像猴子在树枝间荡来荡去一样,可以非常轻松地在树上荡来荡去。但这些五颜六色的鸟用一种不寻常的附属物抓住树枝:它们的喙。
红脸的爱情鸟可以用它们适应性强的喙作为第三条肢体来支撑它们,即使它们像长臂猿和蜘蛛猴一样摆动。在周二发表在《皇家学会开放科学》杂志上的一项研究中,科学家们描述了鹦鹉是如何挂在3d打印的“树枝”下面,并通过它们的喙和后腿一起移动,交替地抓住,像钟摆一样摆动,放手,然后再往前走几英寸。
这种运动方式类似于喜欢树木的灵长类动物在森林树冠周围巡航时使用的手臂摆动方式,这被称为臂旋。由于新观察到的鹦鹉运动形式使用了鸟类的嘴,科学家们称之为“喙动”。
鸟类是出了名的飞行家,但它们还有很多其他的飞行方式。鸵鸟每小时能跑40多英里。企鹅潜水和游泳的速度比人类奥运会选手还快。啄木鸟擅长用脚趾直接爬上垂直的树干。纽约理工学院(New York Institute of Technology)的解剖学家、该研究的合著者埃德温·迪金森(Edwin Dickinson)说,研究人员对动物在不同环境中移动时想出的令人惊讶的解决方案特别感兴趣。该研究指出,身体结构和行为并不总是以明显的方式相匹配;动物可以利用身体的某些部位来做一些它们进化的目的之外的事情。“在鹦鹉的例子中,你基本上是用你的喂食系统来移动,从神经学的角度来看,这是一个相当复杂的任务,”迪金森说。
为了发现这种惊人的能力,迪金森和同事们为四只红脸的情侣设计了一个实验。他们想模拟鹦鹉是如何在树枝上移动的,看看它们是如何与长臂猿和蜘蛛猴等专门在树上摆动的灵长类动物较量的。他们设计并3d打印了一条26.5英寸长、直径只有0.1英寸的跑道。这根细细的“树枝”悬挂在一个测力板上,测力板可以测量鹦鹉用脚或嘴在树枝上施加了多少负荷。
因为树枝太细了,不能在上面行走,鸟儿们不得不用脚和喙抓住它,把自己的身体挂在下面。先前的研究表明,虽然鹦鹉栖息在较大的树枝上,但它们在非常薄的基础上也会采用这种策略。“基底越小,就越难保持直立而不倾覆,所以自然的解决方案是走到下面,然后挂起来,”纽约理工学院的解剖学家、合著者梅洛迪·杨(Melody Young)说。
为了向前移动,鸟类用喙抓住模拟树枝,然后同时释放两条后腿的抓握。它们把身体重心像钟摆一样向前摆动,以鸟喙的抓点为中心,用两条腿沿着树干再往前抓三英寸左右。
这些鸟没有经过任何训练或激励来产生摆动式的运动。“我们只是把它们放在那里,所有四只鸟都选择采取同样的行为,”杨说。
实验中的这对情侣住在纽约理工学院骨科医学院。它们的野生表亲生活在非洲西南部的林地中,它们使用这种技术的频率尚不清楚。
在第一次试验中,“分支”的一小段中间部分被分离出来并连接到平板传感器上,因此科学家们可以在142次单独试验中测量每只喙或后肢的单个力。
杨解释说,摇摆的鸟在喙上施加的力与摆动的长臂猿在手臂上施加的力一样大,如果不是更多的话。“所以从四肢负荷的角度来看,它们百分之百像肱肌,”她说。
但是在另外的129次试验中,当涉及到它们穿越模拟树枝的效率时,这些鸟并没有达到标准。虽然长臂猿非常擅长从一个树枝荡到另一个树枝,它们从一个秋千到下一个秋千可以恢复大约80%的能量输出,但这些鸟类的能量输出要差得多,只有25%左右。
迈克尔·格拉纳托斯基,进化者
纽约理工学院(New York Institute of Technology)的生物力学家、该研究的合著者纳瑞尔(naary)将这种运动描述为一个走走停停的过程。“你上次出去玩是什么时候?
nkey酒吧吗?他问道。“人类是可怕的肱类动物,这些鹦鹉的能量恢复能力比人类差。从能量的角度来看,这告诉你它不是很有效。”
格拉纳托斯基之前领导了一项研究,量化了鹦鹉在树枝下悬浮的时间,而不是站在树枝上的时间。在超过11,000次的观察中,生活在纽约布鲁克林的僧侣长尾小鹦鹉群中的鸟类在树枝下度过了大约3.6%的时间。这表明,虽然这不是他们花大部分时间的方式,但这是他们有规律地做的事情——每24小时中有近一个小时。
但在鸟类中还没有发现类似的悬空运动。以前曾报道过波多黎各纺锤蝇单靠摆动喙从一棵藤蔓移动到另一棵藤蔓的例子。但爱情鸟使用一种完全不同的喙和腿的协调运动,在此期间,喙几乎充当了第三条肢体。
事实上,鸟嘴似乎在带路。伦敦大学学院(University College London)的进化生物学家瑞安·马雷克(Ryan Marek)没有参与这项研究,但他对这种特殊的行为感到震惊,鹦鹉的整个运动阶段都是由头部和颈部支撑的。他说:“它们完全像使用前肢一样使用头部和颈部。”“我的很多工作都是围绕着一种替代前肢的类比,也就是头部和颈部一起做的事情。看到它被一个有机体如此完美地吸收,真是令人难以置信。”
这些作者中的一些人之前曾报道过,情侣鸟在爬上垂直表面时,可以把喙作为第三条腿。它们的喙提供的力量几乎和腿一样大。而且,根据体重调整后,它们的喙可以与攀爬灵长类动物(包括人类攀岩者)的肢体力量进行比较。
马立克说,许多鸟类的脸和头骨之间有一种铰链。他说:“鹦鹉把这一点发挥到了极致。”“这一特征本身就非常重要,可以让鹦鹉用头骨做很多不同的事情。它可以进行一系列不同的进食类型,同时移动,这在动物王国中是罕见的,非常酷。”
鹦鹉表现出许多令人兴奋的行为。他们在人类语言中拥有大量的词汇,在某些情况下,包括精选的脏话。他们可以用一套工具来记录一顿饭,或者把一顿饭泡在水里,让它更美味。科学家们最近教孤独的家养鹦鹉与其他鸟类进行视频聊天,并发现鸟类从这种社交互动中受益。
现在看来,这些鸟可能有一种独特的方法在树梢上移动。虽然鸟喙行为本身可能很罕见,但动物利用身体做出意外行为的灵活性可能比我们意识到的要普遍得多。格拉纳托斯基说:“我们在这篇论文中证明,当我们观察动物时,它们可以一遍又一遍地证明,它们可以想出全新的解决方案。”“它们解决问题的方式,是我们仅凭它们的解剖结构无法预测的。”
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