谁知道无赦单职业网站:鸟类行走的点头问题

来源:百度文库 编辑:九乡新闻网 时间:2024/04/29 17:23:48

小鸡,鸽子,甚至一些会游泳的鸭子,为什么走路的时候要点头?有人说是为了保持身体平衡,有人说是为了使看东西更仔细,有人说是进化里的最优解,有人说是本性难移。小鸟走路真的在“点头”吗?回答是否定的。

1930年,美国约翰霍普金斯大学的生物学家邓拉普和莫瑞尔找了个房间,在房间的一头放了些食物,然后在另一头放出鸽子,由其去追寻食物,同时用一个简陋得甚至不如现今许多手机的相机,拍摄得了鸽子们的行走图片。通过这个简单无比的实验与模糊不清的照片告诉我们,鸽子走路时,头部并不是有规律地前后移动,而是一直在往前伸。在行走时,鸽子脖子往前一顶,头先行。然后,头部静止在先前位置,等待着身体和脚跟进。只是因为身子往前移,头对身体的相对位置挪后,造成了先往前点头、再向后缩脖子的假象。

为什么鸽子走路不能如天鹅一般优雅娴静,而非得一顿一顿吃力地伸脖子?大体来说,江湖上分为三大门派:平衡说,运动说和视觉说。平衡说的大侠们认为是身体速度的变化,刺激内耳里面控制平衡的前庭器官,造成点头;运动说的高手们则强调小鸟行走时一举翅一投足,都可能造成脖子和脑袋的肌肉自然反射,所以头部不断运动;视觉说的好汉把“点头摇头,看得清楚才是好头”的理论发扬光大。

在1975年的《自然》(Nature)杂志上,弗莱得曼教授发表了论文,有力地支持了“视觉系”。弗老师设计了一组精妙的实验。他首先单挑平衡派,设计了一个四面封闭的箱子,将鸽子放置其中,推着箱子模仿鸽子的步行速度前进。此时,静坐在箱子中的鸽子没有迈步,不存在行走时的肌肉骨骼运动;鸽子与笼子一起被推行,鸽子也看不到周围环境有任何变化,即没有视觉上的刺激。但由于鸽子被推动了,速度的变化足以造成前庭器官的反应。而这只鸽子纹丝不动,完全没有点头的意思(图a)。由此证明,前庭系统不足以引发鸽子点头。

平衡派被放倒,弗老师接下来锁定了运动派。他在箱子底部开洞,将其置于一个轻巧的滑板上,鸽子站在箱底的洞里,滑板之上。当鸽子在箱子中自由前进时,滑板自动往后滑,造成箱子与鸽子的相对位置不变。此时,虽然鸽子在走路,但它看到的世界(箱子)没有任何区别(图b)。走路的鸽子,居然,不伸脖子了!

接下来,他把有破洞的箱子重新放到一个固定的台子上,鸽子依然站在洞里,弗老师自己来推着箱子缓慢运动。这时台上的鸽子没有行走,但它眼前的世界(箱子)却在弗老师的推动之下发生变化(图c)。此时,不走路的鸽子,脑袋居然又开始动了!弗老师发现,当箱子推动距离在20厘米以上,鸽子的头就会往前伸一些。在推动箱子的过程中,鸽子头部会时不时地动一下。

弗老师大展拳脚,给出了视觉派昂首期待的漂亮的结论:平衡和行走不足以让鸽子点头,而鸽子“点头”与保持视野稳定有很大关系。此实验自出山以来,三十多年来无人得以推翻。这样具有想象力且严谨论证的实验,如今读来依然让人拍案称绝。

差不多同时,在冰天雪地的加拿大皇后大学里,弗洛斯特教授也在做着同样的事情。也许这位弗老师二号喜欢健身保持身材,他很有创意地把鸽子放上了跑步机。相同的结论在诞生。当跑步机轨带往后退的速度与鸽子走路速度一定时,鸽子虽然在迈步,相对周围环境却没有改变位置,此时,鸽子的头部并不移动。

弗老师二号还在他发表于1978年的论文描述了一个乌龙实验。某次当实验结束后,他突然发现正襟危坐在跑步机上的鸽子脖子不断地往前伸,直到最后失去平衡,“啪”一声摔倒在跑步机上。

弗老师二号很是惊奇:难道鸽子走路多了,连神经都被影响了?为了不背负上虐待动物的罪名,他遍查原因,最后突然发现,是自己忘了关掉跑步机,轨带依然在以十分缓慢的速度移动。由于速度不足以促使鸽子行走,为了保持视野的稳定,鸽子头部不移动,身体随着跑步机往后运动,脖子只得越伸越长,直到狼狈地摔个鸽啃屎。

光阴的故事进入了21世纪。日本东京大学的富田在研究,为什么鸽子走路时,伸头与伸脚是几乎同时发生?日本人做事就是认真。为了找出鸽子重心的位置所在,他捉了七只鸽子,每只都用绳子吊起来十四次(七的倍数是不是他的幸运数字?),用相机记录并计算出了鸽子的平均重心,眼部到胸部的距离,合起翅膀的长度等等。然后用一高速索尼相机(科技终于进步了),记录了鸽子行走的步骤,再计算出其头部,脚部与重心运动的时间差。

他得到了详细的鸽子运动过程。当鸽子抬起后脚往前走,重心随着身体紧跟着前移。脖子前伸,短暂停顿后,后脚着地,变为前脚,脖子缩短,继续短暂静止。随后原为前脚的后脚起,身体重心紧跟着前行,重复以上步骤。无论头部与脚如何移动,鸽子的重心相对于身体基本不偏移。

富田同学于是在2002年发表的论文广而告之:头部的伸长与重心移动无关,仅用以影响视觉。但视觉的变化对于运动时控制身体的平衡有很大作用。这个结论极好地呼应了三十多年前,两位弗同学对于视野,平衡与鸽子“点头”之间的充分必要条件的分析。

似乎鸟类因视力而点头的现象自此变得越来越清晰,点头的故事,就如此走到了尾声?实际上,这个故事正等待着浓墨重彩的又一章。

弗老师雄辩的实验研究,将其后大量此类研究的方向指向了视觉因素。随着科学家们对鸟类研究的愈加深入,鸟类视觉系统的机制也渐渐变得清晰:视动反馈、视网膜感光细胞分布、视神经传导通路、中枢视动信号处理机制……种种发现,似乎让点头现象的机理变得越来越清晰。事实上,点头问题正愈发地纠结迷离。尽管在弗老师的研究中,平衡派与运动派已经被否定了,工作于加拿大萨斯喀彻温大学(University of Saskatchewan)的科学家缪尔(Gillian D. Muir)却并没有因此而放弃对步态和点头现象之联系的探索。他另辟蹊径,从点头现象的生理发展入手,对视觉派后人的理论形成了猛烈冲击。2005年他发表的实验结果表明,在雏鸟步态发育时,如果剥夺其某种决定性的视动反馈能力,点头受到的影响并不大;而如果雏鸟步态受到限制,功能发育不够完善,成鸟的步伐变小,脖子伸缩幅度则会随之降低。

富田也在2004年更进一步证明了,步伐大的鸟类,伸脖子的幅度也远比步伐小的鸟类要大。尽管他们的研究多少显得局限甚至片面,不争的事实暗示我们,这个问题的答案并不只是视觉,而且视觉因素在点头现象中的地位还需要重新评估。同时,尽管生物力学因素被证明和鸟类点头现象无直接关联,但其对“点头”机制的形成,以及在成鸟“点头”中发挥的作用,得到越来越多的注意。答案变得越来越扑朔迷离。德国大胡子奈克爷爷在2007年的综述里说:“尽管头脚的合作,不是维持平衡的必须条件,但的确让鸟走的更稳;尽管视觉似乎是点头作用的主要方面,至今仍然没有清晰的解释,来为我们确切解释鸟类点头的作用。”