高温对鸟类耐受炎热潮湿环境能力的作用

《Journal of Thermal Biology》：The role of hyperthermia in avian tolerance of hot and humid conditions

本研究评估了红嘴山雀在高温高湿环境下可逆性过热对热调节的影响，发现其体温耐受极限与湿度无关，蒸发冷却效率随温度升高而趋于平缓，表明过热耐受可部分抵消高湿度对蒸发冷却的限制。

　　在热带和亚热带地区，温暖且潮湿的环境孕育了地球上大部分的脊椎动物多样性。尽管这些区域通常被认为是气候适宜且生理上无太大挑战的，但高湿度可能会加剧动物在炎热天气中的体温调节难题。特别是在这种环境中，蒸发冷却的效率受到限制，因为高湿度减少了空气与皮肤之间的温差，从而影响了热量的散发。为了更深入地理解这种影响，研究者们关注了鸟类在极端高温和高湿度条件下的体温调节机制，特别是那些能够承受极高体温的物种。

红嘴牛椋鸟（*Quelea quelea*）是一种在极端高温环境下能够表现出显著体温升高的鸟类，其体温可以达到48°C以上。这种能力在生态学和生理学研究中引起了广泛兴趣，因为红嘴牛椋鸟的存在表明某些鸟类可能在高温高湿条件下采用特殊的体温调节策略。研究者通过流通过呼吸测量技术，将红嘴牛椋鸟暴露在34°C至50°C的空气温度下，并在四种不同的绝对湿度条件下进行实验。实验中使用的湿度分别是6克/立方米、13克/立方米、19克/立方米和25克/立方米。结果显示，无论湿度如何变化，红嘴牛椋鸟的静息代谢率、蒸发水分损失以及最大蒸发冷却效率都对空气温度的升高表现出相似的响应。同时，红嘴牛椋鸟的最大耐受体温保持一致，约为48.60±0.40°C。

值得注意的是，在空气温度超过约44.5°C时，蒸发冷却效率开始趋于饱和，红嘴牛椋鸟的体温调节能力下降，其体温开始与环境温度同步变化，表现出变温动物的特征。这一现象表明，红嘴牛椋鸟在极端高温高湿条件下并非单纯依赖蒸发冷却，而是采用了更灵活的体温调节机制。这种机制可能与它们在高温环境中维持体温稳定的能力有关，从而在一定程度上缓解了高湿度对蒸发冷却效率的限制。

这一发现对理解鸟类在高温高湿环境中的体温调节策略具有重要意义。传统上，鸟类的体温调节研究多集中在干旱地区，因为这些地区的低湿度条件使得蒸发冷却成为一种高效的散热方式。然而，近年来的研究表明，高湿度环境可能会显著降低蒸发冷却的效率，进而影响鸟类的体温调节能力。在这些条件下，鸟类需要依赖其他机制来维持体温，例如通过暂时储存热量（即所谓的“ facultative hyperthermia”）来减少对蒸发冷却的依赖。

尽管如此，高湿度对鸟类的体温调节能力仍然具有重要影响。例如，研究发现，在湿度约为20克/立方米的条件下，干旱地区的鸟类的热耐受极限（HTL）会比在干燥条件下（约1克/立方米）降低3-4°C，而在湿润低地生活的鸟类的热耐受极限则仅降低约1°C。这表明，高湿度对不同栖息地的鸟类的体温调节能力具有不同的影响。而红嘴牛椋鸟的热耐受极限则相对稳定，无论湿度如何变化，其最大耐受体温基本保持在48.60±0.40°C左右。

这些结果支持了Weathers（1997）提出的观点，即在高温高湿环境中，鸟类可能进化出更强的体温调节能力，以应对环境的极端条件。红嘴牛椋鸟的体温调节策略为这一假说提供了有力的证据。通过在极端高温和高湿度条件下进行实验，研究者发现红嘴牛椋鸟的体温调节能力并未受到湿度变化的显著影响，反而表现出较强的适应性。这表明，某些鸟类可能在高湿度环境中发展出独特的体温调节机制，以维持其生理功能。

此外，研究还探讨了温度和湿度之间的相互作用对鸟类体温调节的影响。在不同的湿度条件下，空气温度对鸟类体温调节能力的影响存在差异。例如，在湿度较低的情况下，空气温度的升高会显著影响鸟类的代谢率和蒸发水分损失，而在湿度较高的情况下，这种影响则相对较小。这可能是因为在高湿度条件下，鸟类的体温调节机制更加复杂，不仅依赖蒸发冷却，还可能通过其他方式（如行为调节或生理适应）来应对环境的挑战。

红嘴牛椋鸟的研究还揭示了高温高湿环境对鸟类体温调节能力的潜在影响。在这些条件下，鸟类的热耐受极限可能会受到限制，但红嘴牛椋鸟的热耐受极限却相对稳定，这表明它们可能在进化过程中发展出更强的耐热能力。这种能力可能与其在高温环境中生存的策略有关，例如通过减少对蒸发冷却的依赖，而更多地依赖其他体温调节机制。这种策略可能在一定程度上帮助鸟类在极端气候条件下维持体温稳定，从而提高其生存能力。

研究还指出，现有的关于 facultative hyperthermia 的概念框架可能需要进行调整，以更好地解释高温高湿条件下鸟类的体温调节机制。传统的框架主要关注蒸发冷却和非蒸发冷却之间的平衡，但在高湿度环境下，这种平衡可能发生变化，导致鸟类表现出不同的体温调节策略。例如，在某些情况下，鸟类可能不再依赖蒸发冷却，而是采取变温动物的策略，以适应极端的环境条件。

红嘴牛椋鸟的研究为这一调整提供了新的视角。它们的体温调节能力表明，某些鸟类可能在高温高湿环境中发展出独特的适应机制，以应对环境的极端挑战。这些机制可能包括对蒸发冷却效率的优化，以及对热耐受极限的调控。通过研究这些机制，科学家可以更好地理解鸟类在不同环境条件下的体温调节策略，并为应对气候变化对鸟类的影响提供理论依据。

此外，研究还强调了气候变化对鸟类生存能力的潜在影响。随着全球气候变暖，许多地区可能会经历更频繁的高温和高湿度事件，这对鸟类的体温调节能力提出了更高的要求。在这些条件下，鸟类需要依赖更有效的体温调节机制，以维持其生理功能。红嘴牛椋鸟的研究表明，某些鸟类可能已经具备这种能力，这为未来的保护工作提供了参考。

综上所述，红嘴牛椋鸟的研究不仅揭示了高温高湿环境对鸟类体温调节能力的影响，还为理解鸟类在极端环境条件下的适应策略提供了新的视角。这些发现表明，某些鸟类可能在进化过程中发展出更强的耐热能力，以应对高温高湿环境的挑战。这种能力可能对未来的生态研究和气候变化应对策略具有重要意义。