沙漠里的“海绵爸爸”:带水飞行,回家喂娃
一只沙鸡正在用羽毛吸水 | 3 Minutes Nature
晚成雏:出生时眼睛睁不开,身上的毛没长全,完全依赖父母的照顾。
早成雏:出生时眼睛能睁开,身上覆盖好绒毛,很快就能自己走路。
雄性沙鸡先自己迅速喝水,再用腹部的羽毛吸水,
然后带着水飞半个小时回家 | 3 Minutes Nature
雏鸟正在喝爸爸带回来的水 | 3 Minutes Nature
浸水前 | 参考资料[1]
浸水后 | 参考资料[1]
沙鸡羽毛的结构
一般的羽毛结构 | Wikimedia Commons
沙鸡羽毛的外侧和内侧区域 | 参考资料[1]
羽小枝靠里的部分螺旋盘绕 | 参考资料[1]
先吸水,再关水
干燥的羽毛先浸入水中,然后拉出来,接着再浸入水中……就像沙鸡在水坑中上下扑通那样。
“当你做这种工作的时候,你甚至不能呼吸,不然的话你会把它吹走,”参与该研究的约翰霍普金斯大学土木与系统工程系助理教授约亨·穆勒(Jochen Mueller)说道。
研究发现,在吸水过程中,沙鸡羽毛不同部位的不同硬度起到了关键性作用。
当羽毛浸水的时候,沙鸡羽毛的羽小枝的小圈圈就会解开、伸展。原本螺旋盘绕的部分解开后会旋转,角度会垂直于羽片。
羽枝保持不变,而羽小枝垂直于羽片,两者之间就形成了一个类似泪滴状的结构,在毛细作用和表面张力的作用下,水就被保存起来了。
玻璃毛细管越窄,管内水柱越高。
毛巾吸水,树根向树梢输水等现象都是因为毛细作用 | ausetute
(上)干燥的羽毛;(下)湿润的羽毛
内侧区域的羽小枝的尖端因为毛细作用而聚拢
| 参考资料[1]
最开始,羽毛外侧区域的大多数羽小枝还是直的,呈管状特征。而在内部吸水的同时,羽毛外侧的羽小枝就会弯曲,像是形成了一个小盖子,把水关在羽毛内部。
羽毛离水的时候,
外侧区域的羽小枝就会向内弯曲,把水“关”起来
| 参考资料[1]
沙鸡肚子能装多少水,不仅取决于羽毛结构,也和浸泡的时间有关。之前的研究指出,大多数雄性沙鸡泡水的时间不会超过5分钟。据估计,一只成年雄性沙鸡的羽毛可以容纳大约25毫升的水,重量约占自身体重的15%。
雌性沙鸡很少去“打水”喂娃。在之前的数百个案例观察中,研究人员只看到6次雌性沙鸡在浸湿自己的羽毛。研究也发现,雄性羽毛的蓄水能力明显高于雌性。
沙鸡羽毛干燥的时候,羽小枝是卷起来的
撰文 | Cloud
审校 | Ziv
参考资料:
[1] Mueller, J., & Gibson, L. J. (2023). Structure and mechanics of water-holding feathers of Namaqua sandgrouse (Pterocles namaqua). J. R. Soc. Interface, 20(201), 20220878. doi: 10.1098/rsif.2022.0878
[2] 'Magnificent' feathers reveal nature-inspired method to hold and store liquids. (2023, June 20). Retrieved from https://new.nsf.gov/news/magnificent-feathers-reveal-nature-inspired-method?sf177868807=1
[3] Scientists uncover the amazing way sandgrouse hold water in their feathers. (2023, June 20). Retrieved from https://news.mit.edu/2023/scientists-uncover-sandgrouse-hold-water-feathers-0411
[4] How an African bird might inspire a better water bottle. (2023, April 12). Retrieved from https://hub.jhu.edu/2023/04/12/sandgrouse-feathers-closeup
[5] University, J. H. (2023, April 11). How an African Bird Might Inspire a Better Water Bottle. Youtube. Retrieved from https://www.youtube.com/watch?v=Eowc33FoU5I
[6] Cade, T. J., & Maclean, G. L. (1967). Transport of Water by Adult Sandgrouse to Their Young on JSTOR. Condor, 69(4), 323–343. Retrieved from https://www.jstor.org/stable/1366197
[7] GrrlScientist. (2023). This African Bird’s Superpower May Inspire A Better Water Bottle. Forbes. Retrieved from https://www.forbes.com/sites/grrlscientist/2023/04/14/this-african-birds-superpower-may-inspire-a-better-water-bottle/?sh=add871569a08
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