火烈鸟为什么单脚站立（火烈鸟抬起一条腿）

　　图：健康的火烈鸟通常会成群结队地同居，颜色呈深粉色，除了在觅食、洗澡或移动时，它们会单腿站立。在上图种，前景中央的火烈鸟比两腿站立的火烈鸟能保存更多的身体热量，而后面稍远的火烈鸟则在浅水区觅食。
　　在地球上所有自然奇观中，我们世界上最奇妙的事情，是宏观生物（植物，真菌和动物）的多样性。 从海洋到陆地再到空中，再到其他地方，不乏令人惊叹的奇迹。在地球上繁衍生息的生物体之间存在巨大的多样性和变异性，但是我们有办法了解生态位中每个生物之间的关系，以及它在生理和行为上如何适应它的方式。
　　在自然界中发现的最令人惊讶的动物之一是火烈鸟。从物理角度来看，它们很不寻常。从它们又长又瘦的腿，到它们与众不同的粉红色羽毛，再到它们柔软的奇怪的比例长脖子，像它们这样的动物并不多。但火烈鸟有一种奇怪的行为尤为出名：它们常常单腿站立。它们为什么总是单腿站立呢？一起来看看这种行为的物理学科学依据，不是基于生物学。如图所示，在干燥的土地上，一大群火烈鸟往往只一条腿站立，而不是两条腿。虽然单脚站立的火烈鸟比双脚站立在水中的火烈鸟具有保温优势，但在陆地上进行这种行为并没有已知的优势。
　　想象你是一只火烈鸟，你又长又瘦的腿非常适合你站在水里（水与你腿一样深），同时保持身体干爽和温暖。你有蹼的脚能搅动水底生物，不停用脚把水搅浑。你那长而灵活的脖子和怪异的喙，下半部比上半部长而厚，非常适合以被搅动的藻类、甲壳类动物、幼虫、小鱼和其他类似大小的生物为食。
　　当一只火烈鸟在进食过程中，无论是通过搅动水，或是通过把头伸进水中直接寻找食物，你都会发现它的两只脚都在水里。火烈鸟与鸭子等潜水觅食的鸟类不同，火烈鸟双脚站稳后才能觅食，即使在水下也是如此。图中的火烈鸟用形状奇特、适应能力独特的喙在水里觅食，它们在觅食时决不会单腿站立，为了移动脚搅动潜在的食物来源，火烈鸟必须用另一只脚稳稳地站在水底下的地面上。
　　我们认为火烈鸟固有的许多特征——无论是生物学还是行为学——都可以用一些相对简单的科学来解释。火烈鸟的腿和脖子都很长，这样的生物进化有利于那些能在浅水和深水中可靠觅食而不让身体受潮的物种。当浅滩上的食物变得稀少时，那些可以通过搅浑水然后用嘴挖掘来觅食的火烈鸟将成为幸存下来的火烈鸟。火烈鸟具有其特征性的粉红色，这不是由于它们产生的任何固有色素，而是因为它们所食用的甲壳类和藻类富含类胡萝卜素色素。 一旦火烈鸟饮食中缺乏这种色素，火烈鸟的＂脸＂会变得＂苍白＂。图：大火烈鸟的颜色并不总是红色或粉红色，也可以是白色，这取决于它们的饮食。在图中，人们看到一群火烈鸟在觅食；事实上，两只脚和它们的脖子/头都在水里，毫无疑问，这是觅食时间。
　　然而，当它们不进食时，你经常会在水中发现火烈鸟。火烈鸟具有极强的社交性，因此当其中一只采取行动进入水域时，其他鸟很快就会跟随。火烈鸟是优秀的游泳者，因此它们只需横穿其上的水域即可到达可以站立和觅食的位置。
　　它们进行复杂的集体展示，数百甚至数千只火烈鸟可以协调头旗、翼鸣、扭动和行进等动作。火烈鸟也会花很多时间梳理羽毛，把从尾巴底部分泌的油脂分配到羽毛上，这有助于保护鸟的身体。（火烈鸟的梳理时间比大多数水禽长3倍。）通常只在浅淡水中洗澡，当它们洗澡时，它们会将整个身体淹没。图：当火烈鸟洗澡时，火烈鸟完全打算从头到脚弄湿自己的整个身体，并以笨拙，不协调的方式进行弄湿。
　　对于一个不熟悉的观察者来说，这只在洗澡的火烈鸟看起来像正处于极度的痛苦之中。毕竟，在几乎所有时间里，火烈鸟都会在水中度过，因此我们很少会发现它：游泳，行走，把水搅浑，用它的喙在水下觅食，或者自己洗澡。
　　相反，你更有可能发现火烈鸟，如果它在水中（或即使它是在陆地上），做它们最广为人知的事情：用一条腿站立，另一条腿紧紧地靠在它的羽毛身体上。图：在德国德累斯顿动物园，在雨中，可以看到一只火烈鸟单腿站在围栏里。它深粉色的颜色告诉我们，它的饮食富含类胡萝卜素色素；它单腿站立的事实表明，它打算尽可能缓慢地失去体温，同时仍在探索水域寻找潜在的食物来源。
　　你可能对此感到困惑，毕竟大多数人都是如此。你可能想知道，鉴于火烈鸟特有的与众不同的生物学和行为适应，如果动物喜欢单腿站立而不是两腿站立，那么进化上的优势是什么呢？
　　但这有一个重要的原因，它不是遗传进化，而是物理学原因！事实上，这是热力学和热传递的科学，在炎热的夏天，如果你曾经在游泳池呆过，你可能亲身体念过这样的事情。毕竟，和所有哺乳动物和鸟类一样，人类和火烈鸟都是温血动物，即使在相对极端的条件下，它们休息时的体温也比周围环境更高。对于大多数父母来说，这一景象应该特别熟悉：得得瑟瑟的孩子站在游池边。如果孩子连续地沉浸在水中太多时间，他们的大量身体热量就会流失到水环境中。人体与水之间的传热速率是人体与空气之间的25倍，因此经验和物理学证明了从水池中出来以进行热身的传统智慧。
　　如果一个体温约为37摄氏度的人，赤身裸体地站在外面的空气中，该人会以特定的热传导速度将身体热量散发给周围的环境。一只体温为41摄氏度火烈鸟比普通人跑热要快一点，这是由于火烈鸟的身体与周围空气的温差比人体在同一空气中的温差大，因此它的散热速度会快一点。
　　然而，如果你将你的整个身体浸入水中而不是空气中，即使水的温度和空气的温度完全相同，你也会发现你的身体散热速度惊人地快：比空气快25倍。决定冷环境中热源散热速度的最终因素是温差、与环境接触的表面积以及热源与冷环境之间的传热效率。图中的游泳活动发生在澳大利亚悉尼，将游泳者从干燥的土地带到开阔的水域，再到另一个目的地，也就是陆地上。 游泳者在干燥的土地上可能会以一定的速度散发热量，但是如果他们完全浸入水中，则散发的热量会快25倍。 即使将一只脚放在水中，仅在脚踝处，也可以使身体的热量散失率增加一倍。
　　对于一个人来说，如果你只把一只脚放在水里，水一直到脚踝，你将淹没身体总表面积的4%。由于人体和空气与水之间的传热速率不同，假设水和空气的温度相同，你通过一只被淹没的脚所损失的热量与通过整个身体的其他部分所损失的热量相同。
　　如果你是火烈鸟呢？如果一只火烈鸟用两只脚站在水里，那两只脚——特别是有蹼的脚，它们巨大的表面积——很容易导致火烈鸟失去身体热量的速度比它在陆地上的速度快很多倍。
　　但是，如果一只火烈鸟在水中学会用一条腿而不是两条腿站立，它可以更有效地保存身体热量。在法国卡马格的罗纳河沿岸，人们经常可以看到粉红色的火烈鸟涉水、梳理羽毛和寻找食物。由于食物中缺乏类胡萝卜素色素，这些特殊的火烈鸟更接近白色，而不是更为传统的粉红色或红色。单脚站立而不是两脚站立的行为几乎将它们的身体热量损失减半。
　　与一只脚站在水中的火烈鸟相比，两只脚在水中的火烈鸟将损失140-170%的身体热量。这意味着，真正学会了单腿站立的烈鸟，可以自由地在水中度过更多的时间：更多进食、梳理羽毛、侦察水面等时间。
　　简言之，学会单腿站立的火烈鸟比双腿站立的火烈鸟有更多的进化成功和生存的机会。火烈鸟可能不够聪明，不知道一条腿站在水里很重要，而在空气中就不那么重要了；取而代之的是，无论环境如何，火烈鸟都喜欢单腿站立。而且，据科学家告诉我们，火烈鸟没有单腿站立的基因。 相反，这种行为是由母亲火烈鸟传给她的后代。幼火烈鸟从幼时开始，就从成年成年群中学习成年火烈鸟的行为。图中，一只年轻的火烈鸟在一群成熟的成年火烈鸟面前练习跳舞，这是交配季节必不可少的行为。火烈鸟单脚站立、洗澡、跳舞等行为都靠代代相传获得。
　　幸运的是，对于火烈鸟来说，它们在干燥的陆地上单腿站立并不是它们成功进化的障碍。尽管，单腿站立的＂有益＂行为仅在水中时才有优势。 但是，对于火烈鸟来说，在陆地上单腿站立练习平衡行为比我们意识到的更有利；也许这是最佳行为。
　　通过简单地理解控制每一个温血动物生物学的物理学，我们可以了解行为生态学的某些方面，这些在我们现实世界中非常奇妙的。 尽管进化在很大程度上受遗传特性的支配，但有时获得性的行为特性可能会影响生物生存。当谈到火烈鸟单腿站立时，遗传学根本无法帮助您解决难题。