根据今天发表在《科学》杂志上的一项研究,研究人员对一些鹅如何长时间高飞有了新的了解eLife.
研究小组首次收集了在模拟海拔9000米的风洞中飞行的斑头雁的心肺测量数据。他们发现,这些动物能够在低氧条件下通过减少新陈代谢来保持飞行。
斑头雁以在极端高度的迁徙飞行而闻名,有人直接追踪到它们的飞行高度达到了7290米,有传闻称它们的飞行高度达到了9000米。先前的研究表明,这些鸟类有几种适应能力,可以让它们在高海拔地区最大限度地利用氧气,比如有效地向单个细胞输送氧气的能力。但到目前为止,还没有研究全面测量斑头雁在低氧条件下飞行时的生理机能,部分原因是世界上很少有适合进行此类实验的风洞。
为了解决这一知识空白,加拿大温哥华英属哥伦比亚大学(UBC)的一个研究小组给一群在海平面出生和长大的斑头雁打上了印记,并训练它们在风洞中飞行。该研究小组由杰西卡·梅尔(Jessica Meir)领导,她是比尔·米尔索姆在UBC实验室的博士后研究员,还有朱莉娅·约克(Julia York),她是本科生研究员,目前是美国德克萨斯大学奥斯汀分校的博士候选人。
他们发现,在隧道中飞行的7只鸟中,有6只能够在中等低氧水平下飞行,大约5500米——这是它们的野生对手通常飞行的高度。其中三只鸟也愿意在严重低氧条件下飞行,相当于大约9000米的高度,至少在研究中进行的飞行时间很短。
约克说:“我们惊讶地发现,在低氧环境下飞行时,他们的心率并不比在正常氧气水平下飞行时高。”“我们还发现,在模拟飞行过程中,它们的静脉温度下降了,这可能会显著增加它们血液中携带的氧气量。”我们的数据表明,动物能够随着可用氧气量的减少而减少新陈代谢,而没有氧气限制的证据。”
米尔索姆补充说,要确定这些结果与斑头雁在高海拔地区的长途迁徙飞行有什么关系,还需要进一步的工作来测量野外的生理变量,或者在正常和低氧条件下的长途飞行。
梅尔解释说:“这些初步的测量为未来的实验铺平了道路,我们相信这些实验将显著推动高原生理学领域的发展。”“此外,我们的发现与所有涉及动物和人类在低氧环境中的生理和生物医学领域相关,例如心脏病发作和中风等医疗条件,或器官移植等手术。”
这项研究是梅尔在她的研究生涯中进行的一系列实验之一,目的是观察动物如何应对极端条件。她之前的工作包括前往南极洲研究帝企鹅对长时间水下潜水的适应。
梅尔目前是美国宇航局的一名宇航员,计划于2019年9月25日发射到国际空间站进行为期六个月的任务,在那里她将支持对空间科学多样性的研究,包括长时间的太空飞行如何影响人体生理。
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