这里是科学美国人新利18luck体育60秒科学，我是Emily Schwing。

你是否曾抬头看到一只鹰在头顶翱翔，或者一只小山雀飞过，你会想:它们是怎么做到的?

信不信由你，科学家们从未真正知道⁠-直到现在。

塔里亚Lowi-Merri:我从最基本的意义上研究了形式和功能之间的关系。

塔里亚Lowi-Merri是加拿大多伦多大学的博士生。她说鸟类的飞行与鸟类胸骨的形状和大小有关。鸟类胸骨中间有一个突出部分，叫做龙骨，这是飞行肌肉附着的地方。

Lowi-Merri:认为这个元素对飞行很重要是有道理的。但为什么它的形状和大小相对于身体有这么大的差异呢?关于它的所有这些问题在过去都没有得到回答。

因此，梅里开始用CT扫描105种不同鸟类胸骨的数据库寻找答案，这些鸟类包括红顶云雀、利奇风暴海燕和南方食火鸡。她还收录了两种已经灭绝的鸟类:渡渡鸟和大海雀。这种扫描结合了一系列x射线来生成三维图像。

Lowi-Merri:最近出现了一些新的技术来观察三维形状。因为胸骨在三维空间中是一个复杂的元素，它不仅仅是一个二维的骨头，它的中间和侧面都有突起。在三维空间中观察是量化形状和在统计框架中分析它的最好方法。所以最近，这些方法变得更容易使用。我想正是因为这样，我现在才有能力做这件事，而在10年或15年前，这是不可能的。

梅里和他的同事们利用扫描结果创建了计算机化的3D模型。

Lowi-Merri:当你这样做的时候，你可以移动它。你可以在重要的地方放点。这就是我所做的。我把这些点叫做路标，这些路标基本上是在三维计算机空间中量化的，重要的点在元素上。

发表在《BMC生物学》杂志上的研究结果表明，胸骨的大小和形状对鸟类的飞行方式有直接影响。Talia M. Lowi-Merri等人，鸟类胸骨变异与运动方式的关系］

[老鹰的叫声]

Lowi-Merri:所以一只鹰会翱翔，不会动它的翅膀。它只是伸开双臂，翅膀和肩部有非常复杂的结构来支撑翅膀，但它不需要使用太多的拍打力量。

但是把雄鹰和疯狂拍打翅膀的鸭子相比……

[鸭子飞的声音]

胸骨较深的鸟飞得较慢，胸骨较长的鸟与奔跑有关。梅里还研究了用脚推进的水下潜水鸟类。这些物种包括鸬鹚、潜鸟和水獭。

Lowi-Merri:它们的胸骨呈流线型，胸骨较低。所有的东西都是紧凑而扁平的，但你实际上在鸟类身上看到了非常类似的东西，它们是有翅膀推进的潜水员。

那些用翅膀推进的潜水员包括你可能在海洋中发现的小型鸟类——海雀、普通的海鸦和企鹅。梅里说，无论是用翅膀还是用脚推动，这些鸟类的胸骨在形状上是相似的。

所有其他种类的因素都可能最有可能影响胸骨的形状，而不仅仅是运动，比如鸟类通过跳舞来吸引配偶，或者它们的蛋相对于它们的体型有多大。我们只是触及了表面，看了变异的一个方面，但还有更多。”(00:33)

梅里认为胸骨的形状和结构会影响不同鸟类的呼吸方式。她还表示，不同的飞行方式意味着不同物种对资源的需求。

深入研究今天的鸟类是如何飞行的，可以告诉科学家很多关于它们在数百万年里是如何进化的。

Lowi-Merri:所以，鸟类是从恐龙进化而来的，我们并不确切知道哪些鸟类化石和哪些恐龙能够飞行。但是，更好地了解今天的鸟类是如何飞行的是完成恐龙如何在世界上移动的画面的关键。

梅里计划接下来深入研究鸟类化石，部分原因是为了更多地了解飞行的起源。

Lowi-Merri:关于鸟类化石的问题是，它们中的很多都被压成了岩石板。但是有很多惊人的鸟类化石，尤其是来自中国....所以对它们的研究必须有所不同因为它们可能无法像对现代鸟类胸骨那样，将它们置于三维环境中。

但现在，梅里说，她对那些从她窗前飞过、在她安大略省后院的树枝上占主导地位的雀形目小鸟有不同的看法。

Lowi-Merri:它们大多是连续拍打翅膀的鸟。它们扇动得很快。他们从一个分支移动到另一个分支。它们试图远离捕食者，以获取食物，无论是昆虫还是浆果。这让我想到了它们的骨骼结构，以及它们的肌肉运作方式与，比方说，一只翱翔在空中的鹰有何不同。所以它们需要不同的新陈代谢和不同的食物来源它们在体内利用这些的方式也会非常不同。

(鸟翼拍动)

60秒科学，我是Emily Schwing。

［以上文本是本播客的文字记录．］