关于斑头雁从冬天的栖息地到夏天的繁殖地的迁徙过程

题目描述

斑头雁冬天的栖息地与海平面齐平，为了飞到夏繁殖地，斑头雁至少要飞到海拔5000米的高度，才能飞越横亘其间的喜马拉雅山脉。在这个高度，空气密度大概只有海平面的一半，因此鸟通过振动翅膀产生升力就要消耗更多能量。然而研究发现，它们通常一天之内就可以飞越喜马拉雅山，这些鸟本可以充分借助白天吹上山脊的南风来减少能量消耗，然而它们却要等到相对平静的夜晚，完全靠体力完成这一飞越。在飞行中，后面的鸟通常飞在前一只鸟的侧后方，形成“人”字队形。关于这种队形，有两种观点比较流行。

第一种观点认为，人字队形与定向有关。斑头雁飞越喜马拉雅山时，需要找到和穿越几个高海拔的通道。斑头雁一生中会多次迁徙，通常由年长而有经验的斑头雁在前面带路。但为什么鸟要保持人字形，而不是一只紧跟一只？另外，似乎只有斑头雁这种体形较大的鸟才保持队形，小型候鸟成群迁飞时，通常是没有队形的，虽然它们也需要定向。

第二种观点认为，这与速滑团体项目类似。为了减少因克服空气阻力而产生的体能消耗，速滑运动员会以一种紧凑队形前进，一名运动员在前，另外三名依次紧随其后。开路的运动员由于需要克服全部阻力，很容易筋疲力尽，因此他们会轮流在前。与之类似，带路的斑头雁也会不时与后面的鸟换位，但是为什么斑头雁不以直线队形飞行？飞行运动除了要克服水平方向上的空气阻力，还需要产生上升力以保持飞行状态。也许飞行时稍微偏移位于前面的同伴，虽然不能在最大程度上减少空气阻力，却能在某种程度上减少为保持升力而消耗的体能。

事实上，我们有足够的理由相信这一推断。飞行中，鸟的翅膀会形成一股涡旋状的循环气流。来自右翅的涡流逆时针旋转，来自左翅的涡流则顺时针旋转，在鸟正后方，两股涡流都是向下的，两侧的气流都是向上的。如果鸟飞在同伴的正后方，则将处在向下的气流中，这会增加维持飞行状态的能耗；当位于同伴的后侧方时，则可利用向上的气流，得到升力。因为鸟的翅膀上下振动，所产生的涡流会随时间、空气不断变化。若想从空气涡流中获益，飞行时所处的位置必须非常精确。有人认为，这可能解释了为何只有体型较大的鸟类才以一定队形迁飞，因为鸟拍打翅膀的频率与体型成反比。体型较小的鸟不太可能准确跟踪涡流。