鳥類也懂物理學

卡爾

地球上的生命是生物學研究的核心內容。維持生物生存的機制和過程都屬于生物學范疇。其實，我們人類也生活在物理的世界里。生物學必須要承認物理世界的規律，并且要找到應對物理規律的方法。比如，大象的腿比人的腿粗壯，那是因為它要支撐起沉重的身體，使之不至于在地球重力的作用下轟然倒地。飛螻蛄不需要粗腿，因為它關心的不是重力，而是風力和空氣，這兩者決定了其在自己的世界里如何移動。

這些物理事實常常決定了一種生物最終進化而成的外形，這種外形讓它能夠充分利用環境提供的機會。不僅如此，物理事實還決定了生物的行為方式，反映出它們對這個日常世界的物理現象的認識。

紅頸瓣蹼鷸屬于涉禽，喙又細又長，以微型甲殼類生物為食。它利用所在的水生環境采取兩種辦法捕食，十分有趣。我們經常可以看見這種鳥在水里緊兜小圈子，每過一秒就將喙點進水里一次。它們是要在水下制造漩渦，漩渦可以攪動河床或湖床，把食物翻卷到水面附近，它們就可以順勢把食物撿出來了。

其他一些水鳥，待收集了少量含有食物的水之后，會透過類似濾網的東西將水吸進嘴里，篦出食物。而紅頸瓣蹼鷸則是從水里“啄”出食物，然后用長長的喙的尖部一點點地夾食物，像針嘴鉗一樣。有很長時間，科學家并不知道逮水鳥是如何把捕到的食物順著細長的嘴一路送進喉嚨里吞咽下去的。有的水鳥會向后猛甩一下頭，利用慣性把食物“扔進”喉嚨深處。但瓣蹼鷸的食物太輕，甩頭吞咽是不行的。于是，它們似乎專門挑選不超過一定分量的甲殼類食物來吃，盡管誰都知道，獵物越肥大，吃起來越愜意。

含有甲殼類食物的一小滴水從瓣蹼鷸細長的喙尖一直被移動至喉嚨吞咽。有些長喙鳥類靠吸或用舌頭來完成這個動作。但是瓣蹼鷸既不靠吸，也不用舌頭，而是靠表面張力——液體表面都會有張力，置于固態表面上時，表面張力就會使液體形成滴。

雨滴和窗戶玻璃之間有表面張力，如果雨滴不太大，則其邊緣的張力就會將它附著在玻璃上。同樣的道理，如果瓣蹼鷸的嘴張得不是很大，一滴含有甲殼類食物的水就會“粘”在它的上、下頜的表面上。瓣蹼鷸要想把這滴水順著喙送進去，就會先迅速張開喙，再非常輕地合上喙。一開始水滴散開，離喉嚨最近的那部分水隨著喙的輕微開張而向后移動，最靠近喙尖的水跟著向后移，當喙再次合上時，整個水滴就被包住了。含有食物的水滴沿著喙被迅速向上傳送，速度可達每秒1米。

在瓣蹼鷸的進化和水的表面張力的交互影響下，有幾樣東西不知不覺就進化到了最適合這種特殊覓食方式的程度。上半部分和下半部分喙的表面形狀，喙表面的物理性質正好具有“易濕性”，以適應水滴移動的需要，喙的幾個固定動作——鳥兒靠它完成水滴的移動，鳥兒對獵物大小的固有感覺，多大的獵物可以輕到能在表面張力的作用下移動……所有這些都是歷經千萬年進化而來的。

這個例子很小，但它說明，自然選擇的進化過程如何以最佳的方式“調適”一種動物，讓它在特殊的環境里生存下來。