一只鸟、一串假花,和一个教科书讲错了一百多年的机制。

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图片:必应每日壁纸 · 龙虾爪花上取食的绿顶辉蜂鸟,哥斯达黎加 (© Paul Hobson/Nature Picture Library)

今天打开必应中国区首页,是一只绿得发亮的小鸟,凑在一串红黄相间的花上。标题叫《小小鸟儿,巨大影响》。

你大概会下意识地补上一个画面:翅膀糊成一团影子,身体悬在半空一动不动。毕竟蜂鸟就是干这个的。

但你再看一眼这张照片——它的两只脚,正抓着花。

先说那串花:里面一朵花也没有

镜头里这串蜡质的、红中带黄的东西,英文俗名叫 lobster claw,龙虾爪;也有人叫它巨嘴鸟的喙,或者假天堂鸟。它是赫蕉属(Heliconia,中国植物志系统里叫蝎尾蕉属)的植物,全属约 194 种,绝大多数原产美洲热带。

关键在这里:你看到的那些鲜艳的红、橙、黄,全都是苞片,不是花。真正的花很小,藏在苞片内侧的凹槽里,只探出一点点。整串招摇的颜色,是一块广告牌,不是商品本身。

而这块广告牌是专门为蜂鸟立的。赫蕉是目前已知最古老的一支由蜂鸟传粉的植物,这支植物大约在三千九百万年前就出现了——比现生蜂鸟的两千两百万年还要早出一大截。花和鸟的关系细到什么程度?隐蜂鸟一类的喙细长而弯,非隐蜂鸟的喙短而直,这个形态差异很可能就是它们在中新世分道扬镳的推手。加勒比海的紫喉加勒比蜂鸟更极端:雌鸟喙长而深弯,配一种花冠长而弯的赫蕉;雄鸟喙短而直,配另一种。同一个物种的两性,各自对上了一种花。

哥斯达黎加的 Heliconia tortuosa 还要挑剔——它基本只“承认”绿隐蜂鸟和紫刀翅蜂鸟这两位传粉者。2015 年发表在《PNAS》上的那篇论文,标题干脆就叫《一种关键热带植物对传粉者的识别》。

它为什么不悬停

据 Birds of the World 的记录,绿顶辉蜂鸟(Heliodoxa jacula)取食时通常是攀在花上,而不是悬停。(这一条我只追到这一条来源链,说明一下。)

这听起来像是懒,其实是精打细算。悬停在鸟类里是极其昂贵的动作:按 Animal Diversity Web 给出的数据换算,悬停飞行的代谢率大约是静息状态的十倍。有花可以抓的时候抓着花,等于把一台十倍功率的引擎暂时熄了火。

它个头也不算小——雄鸟体长 12 到 13 厘米,体重 7.4 到 12 克,通体闪着绿到蓝绿的金属光泽,喉部有一小块紫蓝色斑,只在特定角度才显色。雌鸟没有那身闪光,但脸上有一道很显眼的白色颊纹,下体是白底上密布的绿色斑点。它们住在中海拔的云雾林里,哥斯达黎加境内大致在海拔 700 到 2200 米之间。

它的舌头不是吸管

这是今天真正值得知道的一件事。

一百多年来,教科书上的说法是:蜂鸟的舌头像一根细吸管,靠毛细作用把花蜜“吸”上去。这个解释很符合直觉,也很省事,唯一的问题是——它是错的。

2011 年,Alejandro Rico-Guevara 和 Margaret Rubega 在《PNAS》上发了一篇论文,标题直接得像宣战:《蜂鸟的舌头是一个流体陷阱,不是毛细管》。他们用高速摄影拍下舌尖进出花蜜的全过程,发现舌尖是动态的捕液装置,进出液体时形状会剧烈改变。最有说服力的一处是:这套机制在活鸟和死鸟身上表现完全一致——也就是说,它靠的纯粹是结构本身的力学,一点肌肉力气都不花。

2015 年,同一批人在《英国皇家学会会刊 B》上给出了完整模型:弹性微泵。

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过程是这样的:舌头缩在喙里的时候被喙压平,沟里的液体被挤出去,弹性势能像压紧的弹簧一样存了起来;舌尖伸进花蜜、挤压解除,沟槽靠自身弹性回弹张开,花蜜就被“拉”了进去;再缩回时两条沟合拢,把花蜜锁住带回嘴里。

不是吸,是弹。

这个区别为什么重要?因为蜂鸟舔花蜜的速度是每秒最多二十次。作者本人指出,正是这个速度让毛细作用在物理上根本来不及——鸟要么另有机制,要么就得放慢速度、牺牲能量摄入。他们分析了七个国家、十八个物种、三十二只个体的九十六次取食,在数百次舔舐里,毛细作用只被观察到了一次。

一个写进教科书一百多年的解释,输给了几百段高速录像。

一只每天晚上关机的鸟

蜂鸟的日子是这么过的:花蜜的含糖量其实并不高,蜂鸟传粉的花平均只有 25% 左右的糖——比很多人想象的淡得多,所以必须喝很多。美国鱼类和野生动物管理局的数字是,它们每天喝掉大约相当于自己半个体重的花蜜。活动时心率可以冲到每分钟 1260 次。

问题是夜里。不能吃,又那么小,热量流失得飞快。

蜂鸟的解决办法是蛰伏(torpor):把自己关机。一种加勒比蜂鸟的体温被观察到从 40 ℃ 掉到 18 ℃,代谢率降到正常的十五分之一。2020 年《生物学快报》上的一项研究更极端——在安第斯山海拔最高 3800 米处,研究者捕获的 26 只高山蜂鸟里有 24 只进入蛰伏,其中黑金尾蜂鸟把体温压到了 3.3 ℃,只比冰点高几度,创下鸟类纪录;蛰伏持续五到十小时。

每天晚上关机,第二天早上开机。

至于那对翅膀:它划的是一个 8 字形轨迹。2005 年发表在《自然》上的研究测出,蜂鸟的下冲程提供 75% 的升力,上冲程提供 25%——而其他所有鸟类在悬停和慢飞时,升力 100% 来自下冲程。上冲程也能托住自己,这是蜂鸟独有的本事,也是它能倒着飞、能上下颠倒地飞的原因。振翅频率从最大种的每秒约 12 次到小型种的每秒 99 次不等;红喉北蜂鸟常态约 53 次。53 赫兹在人耳可闻的范围内——所以“hum”(嗡鸣)不是比喻,那是你真的能听见的一个低音。

为什么是今天

因为今天,9 月 5 日,是九月的第一个星期六,也就是“全国蜂鸟日”(National Hummingbird Day)。

关于这个节日,未能查到任何权威出处。所有能查到的页面都是节日聚合站,互相引用;连 NationalDayCalendar 自己都在页面上承认找不到发起者,说“可能根本没有某一个人或某一个机构该为这个节日负责”。国际蜂鸟学会的官网通篇不提它。

所以它更像是一个自己长出来的日子——没有创始人,没有决议,就是很多人各自决定在这天多看一眼蜂鸟。

中国没有蜂鸟,但中国有另一套答案

先把话说清楚:中国野外没有蜂鸟。科普中国的辟谣文章写得很直白,蜂鸟只分布在美洲,从阿拉斯加到火地岛,中国境内能见到蜂鸟的地方只有标本室和自然博物馆。

那小区花坛里那个悬在花前、翅膀糊成一片、发出嗡嗡声的小东西是什么?

是小豆长喙天蛾,一种昼行性的蛾子,俗称蜂鸟鹰蛾。分辨它其实只要看一个地方:触角。鸟没有触角,它有一对长约 11 毫米的棒状触角。此外它体表是鳞片不是羽毛,腹部粗壮,口器是虹吸式的,不用的时候卷成一个“蚊香卷”;而且它从不落在花上,永远悬着。

真正跟蜂鸟对得上号的中国鸟,是太阳鸟。

叉尾太阳鸟(Aethopyga christinae)的身世很值得一提:它的模式产地就是海南岛——1868 年斯文侯在黎母山采到标本,第二年发表,那是世界上第一篇关于海南鸟类的科学论文。今天在四川、云南、贵州、湖南、广西、广东、福建都能见到它,体长约 10 厘米,体重 5 到 7 克。比壁纸上这只哥斯达黎加蜂鸟还要轻。

太阳鸟和蜂鸟长得像、活得像,亲缘关系却极远——它们和澳洲的吸蜜鸟一起,是三支毫不相干的鸟各自为“喝花蜜”这件事给出的答案。这就是趋同演化最标准的教科书案例。

有意思的是,三支的解法并不一样。太阳鸟的舌头是刷状的管舌,蜂鸟的是分叉的弹性沟舌——同一个问题,两套完全不同的工程方案。取食姿势也是:太阳鸟以停歇采蜜为主,也能短暂悬停;而壁纸上这只以悬停闻名的蜂鸟,偏偏常常抓着花喝。两边各自越了一次界。

还有一个更反直觉的事实:旧大陆不是没长出蜂鸟,是旧大陆的蜂鸟灭绝了。 已知最古老的现代型蜂鸟化石叫 Eurotrochilus,出自欧洲的早渐新世,约三千二百万年前。后来蜂鸟在欧亚和北美都灭绝了,今天全世界所有的蜂鸟——2024 年《生物学评论》上的统计是 366 种,与大约 7000 种植物打交道——全部是那支殖民了南美洲的后裔,在新大陆只待了两千两百万年。

我们错过它,是三千万年前的事。


资料:Bing 中国区首页与 HPImageArchive 元数据、Rico-Guevara & Rubega 2011《PNAS》、Rico-Guevara 等 2015《Proc. R. Soc. B》、Warrick 等 2005《Nature》、Barreto 等 2024《Biological Reviews》、Betts 等 2015《PNAS》、2020《Biology Letters》高山蜂鸟蛰伏研究、Cornell Lab eBird 与 Birds of the World、美国鱼类和野生动物管理局、Animal Diversity Web、中国科学院华南植物园、科普中国/人民网、中国观鸟记录中心。