¿Por qué los gansos con cabeza de barra pueden volar sobre el Monte Everest?
El ganso rayado de tamaño mediano tiene plumas de color gris claro y el dorso blanco con dos rayas negras. Son estas dos barras llamativas, las dos barras llamativas, las que muestran la identidad inusual del ganso con cabeza de barra. Es un excelente piloto de altura entre las gaviotas.
Cada otoño, los gansos con cabeza de barra vuelan desde el lago Qinghai, e incluso más lejos desde Mongolia, a través del Himalaya hasta la India para pasar el invierno. La primavera está aquí y los gansos rayados cruzan una vez más el Himalaya, volando de regreso del sur al norte, deteniéndose en la zona del lago con agua rica y pasto para criar gansos.
Al escalar montañas, cuanto mayor es la altitud, menor es el contenido de oxígeno en el aire. A una altitud de 6.000 metros, el contenido de oxígeno es sólo la mitad que al nivel del mar. En el Monte Everest, de 8.844,43 metros, el contenido de oxígeno en el aire es sólo un tercio del que hay al nivel del mar.
. Cuando alcanzas una montaña de 6.000 metros y respiras profundamente en tu cuerpo, la cantidad de oxígeno que ingresa a tu cuerpo es solo la mitad de la cantidad habitual.
Cuanto mayor es la altitud, menor es la presión atmosférica. Cuando respira, la presión del aire en los pulmones es menor que la presión exterior, lo que permite que el aire entre en los pulmones. En altitudes elevadas, la presión del aire es menor que en las zonas llanas. Al inhalar, debe hacer más esfuerzo para expandir el volumen de los pulmones y hacerlos más grandes, de modo que la presión del aire en los pulmones pueda ser menor y se pueda inhalar aire.
Respirar es una actividad muy difícil en la montaña. Gastas más energía y tomas menos oxígeno. Los pájaros son como tú. Cuando vuelan a montañas altas, los gansos rayados se encuentran en un ambiente hipóxico y de baja presión, y respirar requiere mucha energía. En este momento, el ganso rayado tiene que reservar suficiente energía para batir sus alas y trepar por la montaña.
Por un lado, es un ambiente hipóxico, y por otro, son los deportes de vuelo los que consumen enormes cantidades de oxígeno. ¿Cómo lo hacen los gansos rayados? Un problema que nos ha desconcertado durante muchos años ha sido resuelto recientemente por biólogos y físicos.
El camino por donde vuelan los gansos con cabeza de barra.
Durante el largo viaje migratorio de las aves, el consumo de energía es enorme, y cuanto menos laborioso sea el vuelo, más práctico resulta. Para las aves, hay dos puntos clave en el vuelo de baja energía: primero, controlar la altura del vuelo. Cuanto más alto vueles, más extenuante será. A una altitud de 8.000 metros, la potencia mínima necesaria para volar es un 50% mayor que a nivel del mar. En segundo lugar, montarse en el viento, es decir, utilizar el flujo de aire para viajar.
El viaje del ganso rayado a través del Himalaya es difícil. ¿Vuela según los puntos clave de conservación de energía? El equipo de investigación de biotecnología instaló localizadores GPS en 965.438+0 gansos salvajes en la India, el lago Qinghai de China y Mongolia, observó su migración dos veces al año y registró los datos de los gansos durante más de 400 días.
La gira de otoño por el sur duró 81 días, recorrió 3.152 kilómetros y alcanzó una altitud máxima de vuelo de 7.290 metros. En primavera, el viaje hacia el norte dura una media de 47 días para los gansos rayados, recorriendo más de 3.000 kilómetros y alcanzando una altitud máxima de vuelo de 6.540 metros. Aunque la altitud máxima de vuelo es de más de 7.000 metros, el tiempo de vuelo de los gansos rayados a más de 6.000 metros es muy corto. El 95% de las veces, los gansos con cabeza de barra vuelan por debajo de los 5.489 metros.
La imagen de arriba es un mapa de gansos rayados volando. En la imagen, la línea de color es el camino real de los gansos salvajes, la línea blanca es el camino más corto y las estrellas cruzadas blancas son varios picos del Himalaya con una altitud de más de 8.000 metros. La distancia real de vuelo de los gansos salvajes es 112 kilómetros más larga que el camino más corto, dirigiéndose al este de la meseta tibetana y evitando los picos más altos de las montañas.
Los gansos con cabeza de barra optan por volar a lo largo del valle e intentar mantener la altitud lo más baja posible. Si bien tienen la capacidad de volar muy alto, no irán más allá de la cima de una montaña. Los gansos con cabeza de barra han logrado el primer objetivo de ahorrar energía y controlar la altitud de vuelo durante la migración de larga distancia.
¿Los gansos con cabeza de barra han hecho lo segundo para ahorrar energía: montarse en el viento? No exactamente.
En las zonas montañosas, el viento dominante durante el día es la brisa del valle, que sopla hacia arriba desde el pie de la montaña hasta la cima de la misma. El viento dominante durante la noche es la brisa de la montaña, que sopla desde la cima hasta la base de la montaña. Los gansos con cabeza de barra suelen volar de noche y temprano en la mañana. Mientras ascendía se encontró con un viento en contra que descendía desde la cima de la montaña.
En el viaje hacia el norte, la mayor subida cuesta arriba es la barrera del Himalaya y la meseta tibetana. Al cruzar las barreras montañosas, los gansos con cabeza de barra prefieren noches con vientos suaves en lugar de días con corrientes de calor ascendentes. Volando desde el pie de la montaña hasta la cima de la montaña, la pendiente ascendente es muy empinada, pero los gansos con cabeza de barra solo tardan 8 horas en cruzar la diferencia de altitud de 5.000 metros, y la velocidad de ascenso es muy rápida. con una velocidad mínima de ascenso de 0,8 ~ 2,2 km/h.
Volar de noche es más caro que volar de día, pero el flujo de aire durante la noche es más estable y menos turbulento que durante el día.
Los gansos que volaban de noche cruzaron el Himalaya en un día y ostentan el récord del vuelo de ascenso más largo hasta la fecha.
Sin la ayuda del viento cuesta arriba, el ganso rayado cruzó el Himalaya con su fuerte cuerpo y sus alas.
Secretos del cuerpo del ganso rayado
La capacidad del ganso rayado para escalar colinas y cruzar montañas contra el viento proviene de su alta tasa metabólica. Los gansos con cabeza de barra tienen sus propios patrones metabólicos en un ambiente hipóxico, lo que les permite volar libremente por el cielo.
El ámbito de vida del ganso rayado es muy amplio, con el terreno de sur a norte y el espacio de bajo a alto. Desde la zona del lago al nivel del mar, hasta la meseta Qinghai-Tíbet a 4.000 metros y hasta el Himalaya a 6.000 metros. Los gansos con cabeza de barra pueden ascender 6.000 metros en un día. En cambio, en un día, viviendo en las llanuras, no podemos sobrevivir sin oxígeno. Al cabo de un día, los sherpas que viven en la meseta se sentirán mareados y con opresión en el pecho cuando lleguen a las llanuras. Los humanos no pueden adaptarse a cambios drásticos de altitud en un corto período de tiempo y los gansos rayados resuelven fácilmente este problema. Su secreto es: hay dos conjuntos de modelos metabólicos: el modelo normal se utiliza en llanura, cuando se vuela alto, se reduce la tasa metabólica y se activa el modo de alta eficiencia.
Un equipo de investigación de la Universidad de Columbia Británica en Canadá realizó pruebas en un túnel de viento con gansos con cabeza de barra. Los túneles de viento simulan entornos naturales a diferentes alturas. Los gansos rayados llevaban sensores en la espalda y llevaban máscaras respiratorias que suministraban aire con poco oxígeno a diferentes altitudes (5.500 metros y 9.000 metros sobre el nivel del mar). El equipo de investigación recopiló y analizó los latidos del corazón, la respiración, la temperatura corporal, el oxígeno en la sangre y otros datos de gansos con cabeza de barra que volaban a diferentes altitudes. Los resultados de las pruebas demostraron que el ganso rayado que sobrevuela el Monte Everest no es una leyenda, pero puede volar a una altitud de 9.000 metros.
Criados artificialmente, nacidos y criados en las llanuras, y sin un verdadero entrenamiento de campo, los gansos con cabeza de barra pueden volar fácilmente a una altitud de 9.000 metros en la prueba.
¿En qué se diferencia de los habituales gansos salvajes? Dos de los hallazgos más sorprendentes fueron que la frecuencia cardíaca se mantuvo sin cambios y la temperatura corporal disminuyó.
1. En comparación con el vuelo normal, la frecuencia cardíaca de los gansos rayados no aumentó cuando volaban en condiciones hipóxicas. Cuando se le priva de oxígeno, su corazón late más rápido y a un ritmo más rápido para suministrar oxígeno insuficiente a su cuerpo. Sin embargo, incluso si el ganso salvaje vuela hasta la altitud máxima de 9.000 metros, el ritmo cardíaco no aumenta, lo que indica que el corazón del ganso salvaje aún no ha alcanzado su capacidad máxima de trabajo y todavía hay espacio.
2. Al volar alto, la sangre en los vasos sanguíneos del ganso rayado se enfriará y la temperatura de enfriamiento superará los 2 °C. Cuanto más corres, más calor te pones, pero ocurre lo contrario con los gansos rayados. Cuanto más vuelas, más fría se vuelve tu sangre. ¿Cuáles son los beneficios de tener sangre fría? La hemoglobina, que transporta oxígeno, es muy sensible a la temperatura. A medida que aumenta la temperatura, disminuye la capacidad de la hemoglobina para unirse al oxígeno. Los gansos rayados reducen la temperatura de la sangre y aumentan la capacidad de la hemoglobina para unir oxígeno.
¿Cómo se aseguran los gansos cebra su propio suministro de oxígeno sin aumentar su frecuencia cardíaca durante la hipoxia? ¿Cómo es que los gansos con cabeza de barra no disipan el calor durante el ejercicio cuando vuelan a gran altura, sino que reducen la temperatura de su sangre? Ambas preguntas tienen una respuesta unificada: los gansos rayados reducen su tasa metabólica cuando se les priva de oxígeno. La tasa metabólica de los gansos rayados en condiciones hipóxicas es mucho menor que en condiciones normales. En pocas palabras, los gansos rayados en modo hipóxico consumen menos energía y realizan más ejercicio.
En condiciones hipóxicas, la tasa metabólica basal en reposo es menor que en estado normal, y la tasa metabólica de ejercicio durante el vuelo es menor que durante el vuelo normal. Cuando falta oxígeno, los gansos rayados no solo cambiarán al modo de consumo de oxígeno más eficiente durante el vuelo, sino que también utilizarán el modo de consumo de oxígeno más eficiente cuando descansan. Una forma de reducir la tasa metabólica es reducir los suministros de energía relativamente poco importantes, como la digestión. Por ejemplo, los gansos con cabeza de barra encogen sus tejidos intestinales antes de migrar, lo que reduce la energía necesaria para la digestión.
En las llanuras con suficiente oxígeno, los gansos rayados utilizan un modo metabólico común, utilizando oxígeno libremente. En altitudes hipóxicas, los gansos rayados utilizan un modo de bajo metabolismo que ahorra energía para utilizar cada parte del oxígeno de sus palas. Éste es el secreto para cambiar su espacio vital sin barreras.
Última pregunta: ¿A qué altura puede volar el ganso con cabeza de barra? Mira la imagen de arriba. La imagen de arriba muestra la presión parcial de oxígeno en la sangre venosa de un ganso rayado. Los puntos negros son normales, los puntos azules son hipoxia moderada y los puntos rojos son hipoxia alta. En condiciones de alto grado de hipoxia, el valor de oxígeno en sangre venosa también fue de 25 mmHg, lo que indica que el ganso rayado mantuvo su reserva de oxígeno en sangre y no estaba limitado por el oxígeno en sangre cuando volaba a una altitud de 9.000 metros. En otras palabras, al ganso con cabeza de barra no le molesta el escaso oxígeno del Everest y todavía tiene el potencial de volar más alto.
El cielo está lo suficientemente alto como para que los pájaros vuelen. El Monte Everest no es el límite para los gansos con cabeza de barra, el cielo es su destino.