信天翁为何能不扇动翅膀飞越数千公里｜滑翔的物理学与复活的故事

信天翁是什么样的鸟——“海上滑翔之王”的基本数据

首先来勾勒这种鸟的轮廓。日语中所说的“阿呆鸟”，指的是鹱形目信天翁科的一个物种（学名 Phoebastria albatrus，短尾信天翁）。它是日本的特别天然纪念物，也是依据物种保存法指定的国内稀有野生动植物种，在环境省红色名录中被列为濒危II类（易危）。

翼展2.2米、体重4至5公斤的体格

据山阶鸟类研究所的资料，短尾信天翁翼展213至229厘米，体重4至5公斤。相对于翅膀面积而言，它的体重并不算轻，翼载荷（每平方米翅膀所承担的重量）在鸟类中属于较高的一类。这在维持较高滑翔速度方面反而有利。这是一副不为缓慢悬浮、而为高速滑行而生的身体。

代价则是起飞不便。在无风的陆地上需要助跑，往往要借助悬崖与斜坡乘风而起。繁殖地多位于面朝大海的陡坡或迎风山脊，与这一起飞条件不无关系。

全球22种信天翁及其偏斜的分布

信天翁科全球已知22种，其中18种分布于南半球，1种在赤道附近，北半球仅有3种。集中于南半球并非偶然。环绕南极大陆、被航海者称为“咆哮西风带”的常年西风带，正是最适合它们飞行方式的环境。

在北半球繁殖的三种——短尾信天翁、黑背信天翁与黑脚信天翁——都以北太平洋为主要生活圈。日本的岛屿对这一北太平洋群体而言是具有全球重要性的繁殖地。

一个不太体面的名字的由来

这种鸟的日语名据说源于人靠近繁殖地时它们也不逃走。在没有捕食者的绝海孤岛上演化而来的鸟，没有理由警惕两足行走的生物。而这一习性后来招致了大规模捕杀的悲剧。与其说名字反映了鸟的缺点，不如说它是人类如何对待这种毫无戒心的记录。

近年来也有人提议改用“冲之太夫”这一别称，形容其在海上悠然起舞的姿态。在保护工作的现场，这个更贴切的名字有时会被使用。

不扇翅飞越数千公里——动力翱翔的物理学

信天翁的飞行中最令人惊叹的，是几乎不扇动翅膀却能持续飞行。对普通鸟类而言飞行是代价最高的运动，但据心率测量等研究报告，信天翁飞行时的能量消耗与在巢中休息时相比并没有大出多少。其中的秘密，正是利用海面风结构的动力翱翔。

关键在于海面上形成的“风切变层”

海面正上方因与水的摩擦而风速减弱。贴近海面几乎无风，随着高度上升风速逐渐增大——这种沿高度方向的风速梯度（风切变）就是信天翁的燃料箱。可利用的能量储存在海面以上十几米左右厚度的层内。

重要的是，鸟从风中获取的并非“上升气流”。这与鸢和鹰所利用的热上升气流原理不同。信天翁是通过穿越风速不同的气层来获得空速的。

描绘S形的四个阶段

研究者用GPS记录仪记录到的信天翁轨迹，从海面上看是沿侧风方向前进的连续S形。一个周期约为数秒至十几秒，其内容可分为以下四个阶段。

1. 爬升：从海面附近向迎风侧斜向上升。进入风速较快的气层，空速随之增加
2. 迎风转弯：在约10米高度处做约90度的倾斜转弯，转向背风方向
3. 下降：朝背风方向斜向下滑。移入风速较慢的气层，同样获得相对速度
4. 在浪谷转弯：在涌浪的波谷处再次约90度转弯，重新朝向迎风方向，完成一个周期

爬升时损失的高度能量，在下降时从风切变中重新获取。由于这一收支略有盈余，无需消耗扇翅这种“自带燃料”便能持续飞行。实际飞行中所得能量大多被空气阻力消耗，因此整体上接近能量中性地持续滑翔。

所需风速在每秒3米以上

根据理论模型，维持动力翱翔大致需要每秒3米以上的风。低于此值时，从切变层中可提取的能量将低于阻力造成的损失。不过观测显示，在风极弱时漂泊信天翁依然在飞行，此时被认为同时利用了涌浪产生的上升气流。

反之风越强飞行越轻松，据报告可在侧风方向上维持每秒20米（时速72公里）左右的速度。一天能够移动500至1000公里，正是依靠这种持续的高速滑翔。

为何最擅长的是“侧风”方向

与直觉相反，信天翁前进最快的方向并非顺风，而是横切风向的方向。这与帆船在侧风时比正顺风跑得更快是同样的道理：其几何结构使得在S形的爬升与下降两个阶段都能获得能量。海鸟追踪数据中之所以出现不直奔目的地而呈之字形绕行的轨迹，正是因为它们选择了这个“更快的方位”。

为滑翔而生的身体——细长的翅膀与肩部锁定结构

出色的飞行方式，总是与支撑它的身体设计成套出现。信天翁的身体，为“在远洋滑行”这一点而极端特化。

展弦比极大的“超细长翼”

信天翁的翅膀狭窄而前后单薄，即所谓高展弦比的机翼。这与滑翔机主翼形状相同，可将翼尖产生的涡流（诱导阻力）抑制到最小。其结果是滑翔比——每损失1米高度可水平前进多远——据估算达到约20。理论上从100米高度可滑行至2公里之外。

这种形状的弱点在于不擅长小半径机动。在空中急停或原地转向这样的本领并不擅长。后文提到的兼捕对策“驱鸟绳”，正是反过来利用这一弱点的发明。

“让翅膀保持张开”的肌腱结构

要持续张开翅膀，原本必须不停地使用肌肉。然而信天翁类的肩部具备在翅膀伸展位置将其机械锁定的肌腱结构。就像伸展到底便自动卡住的折叠伞，几乎不用肌肉就能让翅膀保持水平。动力翱翔的低成本，离开这一结构便无从谈起。

管状鼻孔与盐腺——远洋生存的装备

信天翁的同类被统称为“管鼻类”。喙的上方有管状突出的鼻孔，浓盐水由此排出。之所以喝海水也无妨，是因为眼睛上方的盐腺会将多余盐分浓缩后经鼻管排出。这也是它们能在没有淡水的远洋度过数周的原因之一。

此外管鼻类还以嗅觉发达著称。有研究显示，它们对浮游植物被浮游动物摄食时释放的二甲基硫（DMS）气味有所反应，能够从数十公里之外嗅出饵料丰富的海域。这可谓一张用气味绘制的海图。

论及海鸟的身体能特化到何种程度，与演化为在水中“飞行”的企鹅对比最为直观。同样是海鸟，选择天空的身体与选择水中的身体形成了截然相反的设计（→企鹅为何能潜得又深又久）。

横渡大洋的生活——觅食之旅与环球飞行

动力翱翔所带来的，并不只是“能飞得久”，而是能以划算的成本，在饵料稀薄且分散的远洋中四处搜寻。陆地上的鸟若飞这样的距离早已破产，而信天翁把它当作日常的通勤范围。

一次觅食之旅达数千公里

随着GPS与光照定位器追踪技术的推进，信天翁类活动范围之广已有了具体数据。即便在繁殖期，一次觅食之旅也要移动数百至数千公里，历时数日至两周左右才返巢。这是一方留守照看卵或雏鸟、另一方远赴大洋的分工。

非繁殖期的范围更为辽阔。追踪调查确认，出生于日本鸟岛的短尾信天翁会远至白令海、阿留申群岛周边乃至北美大陆西岸海域。虽被称作“日本的鸟”，实际上它是使用整个北太平洋生活的国际性鸟类。

46天环游世界的记录

南半球的物种更有戏剧性的记录。2005年科学期刊报道，一只佩戴追踪装置的灰头信天翁最短用46天绕地球一周。乘着环绕南极的西风带，有的个体在非繁殖期内会绕行数圈。一只不扇翅膀的鸟，就这样一圈圈地绕着地球飞行。

它们吃什么

主要食物为乌贼类、鱼类与甲壳类。它们并不擅长潜水，多数猎物是通过表层觅食从海面附近捡取的。尤其是夜间上浮的乌贼、死后漂浮的鱼，以及其他捕食者的残羹，都是重要的食物来源。

而这种“捡取漂浮之物”的习性，直接引出两个严重问题。其一是误食渔船投下的带饵鱼钩，其二是把漂浮的塑料误认作饵料而吞下。北太平洋信天翁类雏鸟胃中发现打火机与瓶盖的报告屡见不鲜。高效的表层觅食策略，因人类排出的垃圾而适得其反。

把漂浮的人造物误当作食物，在海龟身上也是同样的结构性问题（→海龟的一生与保护）。

缓慢生活史的繁殖——把一切押在一枚卵上

理解信天翁的生存方式时，与飞行同等重要的是繁殖节律。生物学上把这种方式称为缓慢生活史（slow life history）：少产、长养、长寿。

平均七岁首次繁殖，一年只产一枚卵

短尾信天翁最早5岁开始繁殖，平均约7岁。换成成鸟的白色羽衣需要8至10年。而即便参与繁殖，产的卵也是一年一次、仅仅一枚。若卵破损或雏鸟死亡，当年便再无重来的机会。

这与麻雀一年繁殖数次、每次产数枚卵恰恰相反。这是在没有天敌的孤岛上、以成鸟基本不会死亡为前提优化出来的策略。成鸟存活率高是最大前提——正是这一点，决定了后文兼捕问题的严重程度。

孵卵65天，至离巢4.5个月

产卵后的孵卵期为64至65天。雌雄轮流孵卵，换班间隔为10至20天，长时可达25天。也就是说，一方要在近乎不吃不喝的状态下伏在卵上三周以上，而另一方则在数百公里外的海上收集食物。

从孵化到雏鸟离巢约需4.5个月。离巢前亲鸟停止喂食，雏鸟一边经历数周绝食一边锻炼翅膀。从产卵到离巢，一只雏鸟要耗费半年以上的时间。

求偶舞蹈与相伴终生的伴侣关系

信天翁类基本上终生与同一伴侣繁殖。年轻个体在参与繁殖之前的数年里会往返繁殖地反复练习舞蹈。张开翅膀、叩击喙部、伸长脖颈仰望天空——一连串动作需配合默契地完成，从中选择合拍的对象。求偶动作的组合因物种而异，也被用于物种识别。

配对确立后，双方会用漫长岁月不断提高默契。这是长寿鸟类才做得起的投资。短尾信天翁曾被确认在31岁仍在育雏，近亲黑背信天翁更有66岁的惊人长寿记录。

从灭绝边缘归来——鸟岛的滥捕与复活的故事

日本的信天翁保护史，即使放在全球来看也堪称戏剧性。那是一份“曾被报道灭绝的鸟恢复到一万只”的记录。

为羽毛而起的滥捕与“灭绝”

明治时代以后，伊豆诸岛鸟岛等繁殖地遭到以羽绒被与装饰用羽毛为目的的大规模捕捉。不怕人的习性，直接变成了容易被捕捉的条件。据称捕获规模达数百万只，第二次世界大战后已无法确认繁殖，遂被报道为灭绝。

鸟岛还是一座活火山岛，每逢喷发繁殖地都会遭受毁灭性打击。滥捕与火山的双重风险，把这种鸟逼入了绝境。

1951年的重新发现与踏实保护的开端

然而1951年，鸟岛上重新发现了少数个体。得益于在海上度过数年后才回到繁殖地的习性，一些幼鸟躲过了捕捉。由此开始了限制登岛、指定为天然纪念物（后为特别天然纪念物）、改善繁殖地环境等漫长的工作。

鸟岛的繁殖地位于陡坡，火山性土壤易于崩塌、植被稀少，因而存在卵与雏鸟滚落巢外或被泥沙掩埋的问题。于是需要恢复植被，并把繁殖地引导至更安全的位置。

假鸟作战——用模型与声音营造新的繁殖地

1990年代初，山阶鸟类研究所着手了一项少有先例的尝试：用假鸟（模型）与声音，把繁殖地引导至更安全的初寝崎。在适宜繁殖的斜坡上最多摆放90具信天翁模型，并播放鸣声。集群繁殖的海鸟会把“有同伴的地方”选作繁殖地，作战正是利用了这一习性。

作战取得成功，初寝崎形成了新的繁殖群。2008年至2012年，又实施了把鸟岛出生的雏鸟运往小笠原诸岛聟岛、由人工饲育至离巢的项目。由于雏鸟会把离巢之地认作“故乡”并返回，其目的正是营造一个不同于火山岛鸟岛的第二繁殖地，以分散风险。

而后达到一万只

踏实的努力体现在数字上。山阶鸟类研究所的繁殖期调查显示，2024年11月至2025年3月的调查中，鸟岛雏鸟数为1337只，估计总数量约9500只。到2025至26年繁殖季，终于突破一万只。从数十只起步的恢复，用了七十余年走到这一步。

聟岛也有了成果。移送并养育长大的个体已经返回并开始繁殖。近年有三对配偶繁殖，并连续两个繁殖季各诞生三只雏鸟。这是新繁殖地正走向自立的重要信号。

最大的威胁——延绳钓兼捕与源自日本的解决方案

在繁殖地保护不断推进的同时，如今夺去信天翁类生命最多的地方是远洋。原因是延绳钓渔业造成的兼捕——并非捕捞目标的生物意外上钩的问题。

为什么会挂上延绳钓的鱼钩

延绳钓是在长长的干绳上系上大量支绳与鱼钩后放流的渔法。金枪鱼延绳钓一次作业就有数千枚鱼钩入水。问题出在投绳之后、带饵鱼钩在海面附近漂浮的数十秒至数分钟。对以捡取海面之物为食的信天翁类而言，这看起来正是绝好的饵料。一旦吞下鱼钩便会挂住，被下沉的绳索拖入水中溺毙。

据国际估算，延绳钓渔业每年造成最多10万只信天翁类丧生，海鸟整体则每年至少有16万只成为牺牲品。如前一章所述，对一年只产一枚卵的鸟来说，成鸟的死亡是决定性的。IUCN红色名录中，信天翁科22种里有15种处于灭绝威胁之下（易危及以上），而其最大成因被认为正是兼捕。

驱鸟绳——日本渔民创造的发明

针对这一问题，目前全球最为普及的对策之一，是日本渔民所发明的“驱鸟绳”（鸟杆）。其原理简单得令人惊讶：从船尾拖曳一条100至150米的长绳，上面垂下帘状的飘带。绳索在海面上方飘动，鸟便难以进入带饵鱼钩所在的空域。

它之所以有效，恰恰是因为信天翁类拥有“不擅长小半径机动的翅膀”。细长的翅膀最适合滑翔，却不擅长在空中急停或一边避开障碍物一边灵活机动。第三章所述的身体设计弱点，就这样直接成了安全装置。这是深入了解生物形态即可转化为有效保护技术的绝佳例子。

三种规避措施及其背后的国际规则

在现行的国际框架下，金枪鱼延绳钓渔业被要求在驱鸟绳、加重支绳、夜间投绳这三种规避措施中并用两种以上。它们各自的着眼点并不相同。

在制度层面，联合国粮农组织（FAO）于1999年通过了《减少延绳钓渔业误捕海鸟的国际行动计划》（IPOA-Seabirds），要求各国制定国内行动计划。日本据此编制了国内行动计划并数次修订。此外，《信天翁与海燕保护协定》（ACAP）这一国际协定负责规避措施的科学评估与向各国的推广。

仍然存在的课题

对策的效果确实存在。妥善实施措施的船队报告兼捕大幅减少的案例不断积累。但课题同样明确：公海上的监督难以到位、非法无报告无管制（IUU）渔业不会实施对策，以及在部分海域用于核实措施执行情况的观察员上船率偏低。

换言之，这已从技术问题转向能否核实规则是否被遵守的问题。引入摄像头电子监控，以及重视可追溯性的水产品采购，正作为下一步举措受到关注。

尖阁信天翁——一个物种一分为二的发现

2020年，一项从根本上更新了信天翁认知的研究发表：此前被视为一个物种的信天翁，实际上包含两个物种。这项成果来自北海道大学综合博物馆的江田真毅等人。

约60万年前分化的两个谱系

信天翁的繁殖地大致分为伊豆诸岛鸟岛与尖阁诸岛两处。此前已知两者线粒体DNA的基因型基本不同，其遗传差异甚至大于信天翁科其他近缘物种之间的差异。分化时间被推定为约60万年前。

生态方面的差异也有报告。据推定，尖阁诸岛的种群雏鸟离巢比鸟岛早约两周；此外即使在同一地点繁殖，两种类型的鸟也倾向于选择与自己同型的个体作为配偶。这意味着遗传交流实际上受到阻隔。

形态比较成为决定性证据

研究团队测量并比较了两种类型的喙长与体重等指标。结果显示，鸟岛型在大多数测量值上更大，而尖阁型的喙相对更长。形态、遗传与生态三方面的差异互相印证，因而得出两者应视为不同物种的结论。

研究团队提议，今后“信天翁（短尾信天翁）”之名仅用于鸟岛型，尖阁型则称为“尖阁信天翁”。

这对保护工作意味着什么

分类的变更并非纸上谈兵，它带有保护单元随之改变的实务含义。此前人们常说“信天翁已恢复至约一万只”，但若按两个物种来考量，这一万只几乎全属于鸟岛型。

另一方面，尖阁诸岛的种群据2020至21年利用卫星影像的调查，推定约有109至162对在繁殖。与过去的调查相比虽有增加的可能，但由于无法开展登岛调查，现状并不清楚。倘若数百只规模的族群集中于唯一一处繁殖地，那么它依然处于极为脆弱的状态。

与信天翁相遇、为它们加油

至此我们从飞行的物理学一路看到了保护的最前线。最后，再提供几个让这种鸟更贴近我们的视角。因为与了解危机同样重要的，是觉得它有趣、进而喜欢上它——这往往正是保护的入口。

在日本如何遇见信天翁类

作为繁殖地的鸟岛是无人的火山岛，一般不可进入。但近亲黑脚信天翁与黑背信天翁有时可在日本近海的远洋见到。乘坐前往伊豆诸岛或小笠原的长途渡轮，或参加专门的观鸟出海行程（远洋观鸟），就有机会看到它们在船周悠然滑翔的身影。

辨识的第一条线索，是看它是否不动翅膀地持续滑翔。鸥类飞行时会夹杂扇翅，而信天翁类则将翅膀水平固定，贴着海面画出弧线前进。从船上眺望时，本文所描述的S形轨迹会原原本本地在眼前重现。

我们能做的三件事

1. 留意水产品的选择方式：选择那些致力于兼捕对策与可追溯性的渔业所产的水产品，能够推动远洋上对策的落实。养成查看认证标签与产地、渔法标示的习惯，就是第一步。
2. 不让塑料流入海洋：信天翁类雏鸟的胃中一再被发现塑料碎片。海面上的垃圾，恰恰位于表层觅食的鸟最容易够到的地方。
3. 了解并支持调查与保护活动：以山阶鸟类研究所为代表的调查，靠的是每个繁殖季踏实的实地工作。仅仅是阅读他们的活动报告，本身就是一种以关注为形式的支持。

海鸟也是反映海洋状态的指标

短尾信天翁生活在北太平洋的广阔范围内。它们的健康状况与觅食成败，反映着作为饵料的乌贼与鱼类的分布，也就是整个海洋的状态。海鸟的追踪数据，也成为了解饵料聚集于哪片海域、海洋环境如何变化的线索。保护海鸟，同时也是在守望海洋自身的生产力。

进行迁徙的鸟类需要跨越国界的保护，这一点也是共通的。以滩涂为中转站的鹬鸻类同样面临结构相似的课题（→鹬鸻类与滩涂的危机）。