斑頭雁，外貌平平的普通雁類。

中等個頭的斑頭雁，全身淺灰色羽毛，翅膀邊緣漸變成褐色，頭頸處是白色。白色的後腦勺上有2條黑槓，一道黑槓從左眼角平繞過腦袋畫到右眼角，另一道黑槓與之平行，從腮幫子繞過腦袋。正是這顯眼的二道槓，標明瞭斑頭雁不同尋常的身份，它是鳥群中傑出的高空飛行員。

每年到秋天，斑頭雁會從青海湖，或者更遠的蒙古國，越過喜馬拉雅山，飛到印度過冬。春天來臨，斑頭雁再次穿越喜馬拉雅山脈，從南方飛回北方，停留在水草豐美的湖泊地區，養育小雁。

穿越山脈時，海拔越高，空氣中的含氧量越低。在海拔6000米的地方，含氧量只有海平面上的一半。到了8844.43米的珠峰，空氣中的氧氣含量只有海平面上的1/3 。當你到了6000米的高山，吸進一口氣時，進入身體的氧氣量只有平時的一半。

海拔越高，大氣壓力越低。你呼吸的時候，肺部的氣壓要比外界的氣壓低，空氣才能進入到肺葉。到了高海拔地區，氣壓比平原低，在吸氣時，你必須花更大的力氣擴張肺部容積，讓肺部擴得更大一些，才能使肺內的氣壓變得更低，吸入空氣。

高山上，呼吸是項很辛苦的活動，你花費了更多的力氣，卻吸進更少的氧氣。鳥類也跟你一樣，斑頭雁飛到高山時，身處低壓少氧的環境，單是呼吸就需要耗費巨大的能量，而此時，斑頭雁還要儲備充足的能量來拍動翅膀，穿越重重山脈。

一方面是缺氧的環境，另一方面是耗氧量巨大的飛行運動，斑頭雁是怎樣做到的？困擾多年的難題，最近被生物學家和物理學家聯手解開了。

斑頭雁飛過的路

在鳥類漫長的遷徙旅程中，能量消耗巨大，飛行途中越省力越實在。對於鳥類來說，能量消耗低的飛行有兩個關鍵點：一要控制飛行高度，越高越費力。在8000米高空，飛行所需的最低動力比海平面處要高50%。二要乘風而行，也就是利用氣流，搭個順風車。

斑頭雁的穿越喜馬拉雅山之旅，行程艱難，它有沒有按照節約能量的關鍵點來飛行呢？生物技術研究團隊，給印度、中國青海湖、蒙古的91只斑頭雁裝上了GPS定位器，觀測了它們一年兩次的遷徙行程，記錄下雁兒400多天的數據。

秋天的南下行程，斑頭雁平均歷時81天，遷徙3152公里，最高的飛行高度達到7290米。春天的北上行程，斑頭雁平均歷時47天，旅程超過3000公里，最高的飛行高度達到6540米。雖然最高飛行高度超過7000米，但是斑頭雁在超過6000米處的幾次飛行時間都很短。95%的時間裡，斑頭雁飛行在5489米以下。

上圖是斑頭雁飛行的地圖，圖中彩色線條是雁兒的實際路徑，白色線條是最短路徑，白色十字星是喜馬拉雅山脈處超過8000米海拔的幾座高峰。斑頭雁的實飛路程比最短路徑長了112公里，偏向青藏高原的東邊，繞過了最高的山峰。

斑頭雁選擇了沿著山谷飛行，儘量降低海拔高度。雖然有高飛的能力，但是它們不會超越山頂。斑頭雁做到了長途遷徙中節約能量的第一條，控制飛行高度。

那斑頭雁有沒有做到節約能量的第二條：乘風而行呢？並沒有。

在山區，白天的主導風是穀風，從山腳吹向山頂的上坡風。夜晚的主導風是山風，從山頂吹向山腳的下坡風。斑頭雁通常在夜間和清晨飛行，當它上坡時，遇到的是從山頂下坡的逆風。

在北上行程中，最大上坡行程是爬過喜馬拉雅山脈屏障，進入青藏高原的一段攀升。翻越高山屏障時，斑頭雁選擇的時間是風力緩和的夜晚，而不是熱流上升的白天。

夜間飛行比白天飛行消耗更大，但是夜晚的氣流比白天穩定，湍流更少。夜行趕路的斑頭雁在1天之內翻越了喜馬拉雅山脈，是迄今為止最長爬坡飛行記錄的保持者。

不依靠上坡風助力，斑頭雁完全憑藉自己強悍的身體，揮動雙翼，飛越了喜馬拉雅山脈。[頭條-法蘭西is培根-未經授權請勿轉載其他平臺]

斑頭雁的身體秘密

斑頭雁逆風上坡，穿越山脈的能力，來自於它高效的代謝率。斑頭雁自備一套缺氧環境下的代謝模式，支持它自由自在地在高空翱翔。

斑頭雁的生活範圍非常遼闊，地面上從南到北，空間上從低到高。從海平面的湖泊地帶，到4000米的青藏高原，再到6000米的喜馬拉雅山脈。斑頭雁一天之內能夠攀升6000米的高度，相比之下，一天之內，生活在平原的我們爬到6000米的高度，不吸氧活不下去。一天之內，生活在高原的夏爾巴人來到平原，也會出現頭暈胸悶的“醉氧”病症。人類沒法適應短期內劇烈的海拔高度變化，而斑頭雁輕鬆解決了這個難題，它的秘密在於：有2套代謝模式，平原時用普通模式；高飛時降低新陳代謝率，開啟高效模式。

加拿大英屬哥倫比亞大學團隊，給斑頭雁做了風洞測試。風洞模擬不同海拔高度的自然環境，斑頭雁背上傳感器，戴上呼吸面罩，面罩提供著不同高度時的低氧空氣（海拔5500米和9000米）。團隊收集了斑頭雁在各種高度下飛行時的心跳、呼吸、體溫、血氧等數據進行分析。

人工孵化，在平原出生長大，沒有經過野外實戰訓練的斑頭雁，在測試中輕鬆應對9000米的高空飛行。

高空飛行的斑頭雁跟平時有什麼不一樣？兩個最讓人震驚的發現，一是心率保持不變，二是體溫下降。

• 與正常飛行相比，斑頭雁在缺氧情況下飛行時，心率沒有增加。

你在缺氧時，心臟會跳得更快，加快頻率為身體輸送不足量的氧氣。而斑頭雁即使飛到了9000米的極端高空，心跳頻率也沒有加快，說明了斑頭雁的心臟並沒有達到最大的工作能力，還有餘量。

• 在高飛時，斑頭雁靜脈中的血液會冷卻，冷卻溫度超過2℃。

你跑步時，越跑越熱，而斑頭雁卻恰恰相反，越飛血越冷。血冷有什麼好處？攜帶氧氣的血紅蛋白對溫度很敏感，溫度增高，血紅蛋白結合氧氣的能力下降。斑頭雁降低血液溫度，提高了血紅蛋白結合氧氣的能力。

缺氧時，不加快心跳頻率，斑頭雁怎樣保證自身的氧氣供給？高飛時，斑頭雁怎樣做到在運動時不散熱，反而降低血液溫度？兩個問題有一個統一答案：缺氧時，斑頭雁降低了代謝率。斑頭雁在缺氧時的代謝率遠遠低於在普通情況下的代謝率，簡單地說，開啟了缺氧模式的斑頭雁，能夠消耗更低的能量，提供更大的運動量。

缺氧情況下，斑頭雁休息時的基礎代謝率低於正常狀態時，飛行時的運動代謝率低於正常飛行時。缺氧時，斑頭雁不僅在飛行時切換到最高效的氧氣使用模式，就連休息時也使用了高效用氧模式。降低代謝率的一個方法是減少相對不重要的能量供應，比如消化。舉個例子，斑頭雁在遷徙之前會萎縮腸道組織，減少消化需要的能量。

在氧氣充足的平原，斑頭雁使用普通代謝模式，氧氣隨便用。到了缺氧的高空，斑頭雁使用低代謝模式，把每一份氧氣用在了刀刃上。這正是它無障礙切換生活空間的秘密所在。

最後一個問題：斑頭雁能飛多高？

看上圖，上圖是斑頭雁的靜脈血氧分壓數據，黑點是正常情況，藍點是中度缺氧狀態，紅點是高度缺氧狀態。在高度缺氧的情況下，靜脈血氧值也有25mmHg，說明了斑頭雁一直保留血氧儲備，在9000米高空飛行時也沒有受到血氧的限制。或者說，斑頭雁在珠峰上沒有受到氧氣稀薄的困擾，它還有潛能飛得更高。

天高任鳥飛，珠峰不是斑頭雁的極限，天空才是它的盡頭。

1： “Reduced metabolism supports hypoxic flight in the high-flying bar-headed goose (Anser indicus)”，by Jessica U Meir, etc. elife, Sep.3, 2019

2：“The paradox of extreme high-altitude migration in bar-headed geese Anser indicus”，Biological Sciences, the Royal Society, Jan.07, 2013

3：“How Bar-Headed Geese Fly Over the Himalayas”，Physiology, US National Library of Medicine, National Institutes of Health, Mar. 2015

4：“The roller coaster flight strategy of bar-headed geese conserves energy during Himalayan migrations”，Science 347: 250–254, 2015

5： “Control of breathing and the circulation in high-altitude mammals and birds”，Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol.

6：“The trans-Himalayan flights of bar-headed geese (Anser indicus)”，PNAS 108:9516–9519.

附：今天更新自然界裡的秘密系列文章，這是第8篇：高飛的鳥。