許多鳥的羽毛非常擅長排水，保持羽毛的干燥，但是，沙雞不一樣，它們的羽毛擅長吸水、蓄水。

一只沙雞正在用羽毛吸水|3 Minutes Nature

納馬夸沙雞（Pterocles namaqua）生活在沙漠地區(qū)，平時(shí)主要以地上的種子為食。為了躲避捕食者，它們生活在距離水坑30多千米遠(yuǎn)的地方。水源很遠(yuǎn)，也很危險(xiǎn)，需要喝水的時(shí)候，沙雞就成群結(jié)隊(duì)一起飛向水坑。

(資料圖)

沙雞的雛鳥是早成雛，待身上絨毛干了之后就能離開巢穴，可以自己覓食，但是它們還不會飛，因此雛鳥如何喝水就成了一個(gè)大問題。

晚成雛：出生時(shí)眼睛睜不開，身上的毛沒長全，完全依賴父母的照顧。

早成雛：出生時(shí)眼睛能睜開，身上覆蓋好絨毛，很快就能自己走路。

|WikiHow

許多小動物都是由媽媽喂奶水，但在沙雞的世界，則是由爸爸的肚子來喂水。

和同伴們一起去喝水的時(shí)候，雄性沙雞還會把肚子浸泡在水里，上下?lián)渫〒渫?，讓腹部羽毛吸?/strong>，然后再帶著“一肚子的水”大老遠(yuǎn)地迅速飛回家。

雄性沙雞先自己迅速喝水，再用腹部的羽毛吸水，

然后帶著水飛半個(gè)小時(shí)回家|3 Minutes Nature

回到家后，它們會挺起肚子，站得筆直，露出濕噠噠的腹部羽毛。雛鳥們見狀立刻迎上來，抬起小腦袋喝爸爸羽毛上的水。

雛鳥正在喝爸爸帶回來的水|3 Minutes Nature

雄性沙雞是目前已知的唯一一種能夠這樣蓄水的鳥。

浸水前|參考資料[1]

浸水后|參考資料[1]

沙雞羽毛的結(jié)構(gòu)

雄性沙雞的肚子之所以這么能裝水，關(guān)鍵在于腹部的羽毛結(jié)構(gòu)。

沙雞腹部的羽毛有特殊的結(jié)構(gòu)|參考資料[1]

一般來說，鳥類羽毛的中間是一根羽軸，羽軸的兩邊有許多羽枝，每根羽枝上又有細(xì)小的羽小枝。

一般的羽毛結(jié)構(gòu) |Wikimedia Commons

但是，沙雞的羽毛結(jié)構(gòu)有點(diǎn)不一樣。沙雞的羽毛可以先大致分為內(nèi)側(cè)區(qū)域和外側(cè)區(qū)域。

沙雞羽毛的外側(cè)和內(nèi)側(cè)區(qū)域|參考資料[1]

在羽毛的內(nèi)側(cè)區(qū)域，羽小枝靠近根部的部分像是一個(gè)個(gè)螺旋盤繞線圈，然后是直線延伸。而在羽毛的外側(cè)區(qū)域，羽小枝并沒有螺旋小圈圈的結(jié)構(gòu)，都是直的。

羽小枝靠里的部分螺旋盤繞|參考資料[1]

另外，大多數(shù)鳥類的羽毛還會有的小小的凹槽、鉤子，讓相鄰的羽毛可以鉤在一起。但是，沙雞的羽毛并沒有這些凹槽和鉤子。

除了研究沙雞羽毛的結(jié)構(gòu)，約翰霍普金斯大學(xué)和麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)還在實(shí)驗(yàn)中模擬沙雞羽毛浸水的過程。

觀察羽毛樣本浸水、離水的變化|參考資料[1]

先吸水，再關(guān)水

干燥的羽毛先浸入水中，然后拉出來，接著再浸入水中……就像沙雞在水坑中上下?lián)渫菢印?/p>

“當(dāng)你做這種工作的時(shí)候，你甚至不能呼吸，不然的話你會把它吹走，”參與該研究的約翰霍普金斯大學(xué)土木與系統(tǒng)工程系助理教授約亨·穆勒（Jochen Mueller）說道。

（上）羽毛離開水；

（下）羽毛浸入水中 | 參考資料[1]

研究發(fā)現(xiàn)，在吸水過程中，沙雞羽毛不同部位的不同硬度起到了關(guān)鍵性作用。

當(dāng)羽毛浸水的時(shí)候，沙雞羽毛的羽小枝的小圈圈就會解開、伸展。原本螺旋盤繞的部分解開后會旋轉(zhuǎn)，角度會垂直于羽片。

羽枝保持不變，而羽小枝垂直于羽片，兩者之間就形成了一個(gè)類似淚滴狀的結(jié)構(gòu)，在毛細(xì)作用和表面張力的作用下，水就被保存起來了。

玻璃毛細(xì)管越窄，管內(nèi)水柱越高。

毛巾吸水，樹根向樹梢輸水等現(xiàn)象都是因?yàn)槊?xì)作用 |ausetute

（上）干燥的羽毛；（下）濕潤的羽毛

內(nèi)側(cè)區(qū)域的羽小枝的尖端因?yàn)槊?xì)作用而聚攏

| 參考資料[1]

最開始，羽毛外側(cè)區(qū)域的大多數(shù)羽小枝還是直的，呈管狀特征。而在內(nèi)部吸水的同時(shí)，羽毛外側(cè)的羽小枝就會彎曲，像是形成了一個(gè)小蓋子，把水關(guān)在羽毛內(nèi)部。

羽毛離水的時(shí)候，

外側(cè)區(qū)域的羽小枝就會向內(nèi)彎曲，把水“關(guān)”起來

| 參考資料[1]

沙雞肚子能裝多少水，不僅取決于羽毛結(jié)構(gòu)，也和浸泡的時(shí)間有關(guān)。之前的研究指出，大多數(shù)雄性沙雞泡水的時(shí)間不會超過5分鐘。據(jù)估計(jì)，一只成年雄性沙雞的羽毛可以容納大約25毫升的水，重量約占自身體重的15%。

嗷嗷待哺的雛鳥奔向“海綿爸爸”| Grassland

雌性沙雞很少去“打水”喂娃。在之前的數(shù)百個(gè)案例觀察中，研究人員只看到6次雌性沙雞在浸濕自己的羽毛。研究也發(fā)現(xiàn)，雄性羽毛的蓄水能力明顯高于雌性。

雌性沙雞和雛鳥|Bernard DUPONT

其實(shí)，早在1896年，英國鳥類學(xué)家E. G. B. Meade-Waldo就首次表示他觀察到了沙雞的這個(gè)“超能力”，但是當(dāng)時(shí)沒有人相信他。

直到71年后，另外兩位鳥類學(xué)家才在研究中對沙雞的這個(gè)獨(dú)特行為進(jìn)行詳細(xì)報(bào)道，證實(shí)了這是真的。而直到現(xiàn)在，借助掃描電子顯微鏡、顯微CT和3D攝像等技術(shù)，我們才得以清楚地展現(xiàn)沙雞羽毛的微觀結(jié)構(gòu)。

沙雞羽毛干燥的時(shí)候，羽小枝是卷起來的

|參考資料[1]

如果可以復(fù)制沙雞羽毛蓄水的過程，我們或許能創(chuàng)造出新的吸水材料，帶來一系列比較實(shí)用的應(yīng)用。例如，將類似結(jié)構(gòu)的材料用于收集沙漠中的霧和露水。

此外，這項(xiàng)研究或許還會激發(fā)人們?nèi)パ芯扛帏B類羽毛的微觀結(jié)構(gòu)，從而發(fā)現(xiàn)解鎖動物身上更多不可思議的超能力。

撰文 |Cloud

審校 |Ziv

參考資料：

[1] Mueller, J., & Gibson, L. J. (2023). Structure and mechanics of water-holding feathers of Namaqua sandgrouse (Pterocles namaqua). J. R. Soc. Interface, 20(201), 20220878. doi: 10.1098/rsif.2022.0878

[2] "Magnificent" feathers reveal nature-inspired method to hold and store liquids. (2023, June 20). Retrieved from https://new.nsf.gov/news/magnificent-feathers-reveal-nature-inspired-method?sf177868807=1

[3] Scientists uncover the amazing way sandgrouse hold water in their feathers. (2023, June 20). Retrieved from https://news.mit.edu/2023/scientists-uncover-sandgrouse-hold-water-feathers-0411

[4] How an African bird might inspire a better water bottle. (2023, April 12). Retrieved from https://hub.jhu.edu/2023/04/12/sandgrouse-feathers-closeup

[5] University, J. H. (2023, April 11). How an African Bird Might Inspire a Better Water Bottle. Youtube. Retrieved from https://www.youtube.com/watch?v=Eowc33FoU5I

[6] Cade, T. J., & Maclean, G. L. (1967). Transport of Water by Adult Sandgrouse to Their Young on JSTOR. Condor, 69(4), 323–343. Retrieved from https://www.jstor.org/stable/1366197

[7] GrrlScientist. (2023). This African Bird’s Superpower May Inspire A Better Water Bottle. Forbes. Retrieved from https://www.forbes.com/sites/grrlscientist/2023/04/14/this-african-birds-superpower-may-inspire-a-better-water-bottle/?sh=add871569a08