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蜂鳥，最小的鳥類，造型美麗色彩鮮豔，蜂鳥每秒拍動70次的翅膀採花蜜，自由自在的在飛行中前進後退，是以動物為主角的攝影作品中的常客，體重最小僅1.8公克的蜂鳥，急速俯衝時時速可高達100公里，是很能激發觀者「大自然真是奧妙」感性的生物。蜂鳥每天的生活就是「吃飽了睡、睡飽了吃」，有沒有超羨慕？大錯特錯，這種生活簡直就是地獄啊！由於蜂鳥的代謝率高達人類的77倍，每天得吃下自身體重數倍的食物，因此進食幾乎無法中斷，才能補充維持生命所需的能量。醒著的時候只能死命的吃，一停下來就可能會馬上餓死，這不是地獄是什麼？
問題來了，就算吃個不停，還是有得要睡覺休息的時候，那不就是「一睡著立刻餓死」的人間、不、「鳥間慘劇」！更糟糕的是，蜂鳥的主要棲地之一是在美洲的安地斯山脈，海拔將近四千公尺的寒冷地帶，身體與環境的溫差更大，能量散失更快，那不就是死得更快？
重點來了，美國新墨西哥大學生物系的Blair Wolf教授在2015年遠征秘魯，登上安地斯山，在海拔3800公尺處抓了涵蓋六個物種的26隻蜂鳥，體重最輕的是「銅尾彗星」（bronze-tailed comet，這名字也太酷了吧），4.8公克，最大的是「巨人蜂鳥」（giant hummingbird），24公克。抓到後進行「睡前餵食」，然後將蜂鳥們送進「個人套房」中，讓牠們睡著，然後以熱電偶（thermocouple）以膠帶貼在蜂鳥身上進行體溫監測。
結果十分驚人！正常活動中的蜂鳥，體溫跟人類差不多，是攝氏36度上下，在酷寒中睡覺的蜂鳥，體溫可以一口氣下降30度，體溫最低的達到3.3度！超驚人的體溫調節幅度！每分鐘體溫可以下降 0.5~0.7度。此時的蜂鳥進入一種近乎假死的麻木狀態（torpor），外觀看起來根本像死掉一樣，對外界刺激完全沒有反應，真是名符其實的「睡死了」。等到天一亮，體溫會以每分鐘1.5度的速度快速回升，20分鐘後又是一尾活龍，又開始了「為了活下去吃個不停」的循環…
晚上把體溫降到這麼低，是因為將體內的各種生化活動降到最低，以減少能量的損耗，此外，也減少因為與環境的溫度差而產生的散熱速率。但即使已經把體內活動降低到這種極端的程度，睡一個晚上還是造成了最多9%的體重流失！
除此之外，由於把各種生理機能降到最低，當然成為掠食者餌食的機率也就大增了。
看到這裡，應該沒有人會羨慕蜂鳥「吃飽睡、睡飽吃」的生活了吧！
這個研究結果，發表於2020年9月9日上線的英國皇家學會「Biology Letters」期刊網路版。
接下來是比較物理的部分，為什麼蜂鳥需要這麼高的代謝速率呢？因為越小的生物，「面積體積比」越大，想像一個邊長為1 公分的正立方體，體積是1立方公分，表面積是6平方公分（六個邊長為1公分的正方形），所以面積體積比是6（單位是公分的負一次方），如果把邊長變為0.5公分，則體積變成0.125立方公分，而表面積是1.5平方公分，面積體積比變成12，增大了兩倍；同理，如果邊長變成0.1公分，則面積體積比會變成60…
如果姑且不考慮複雜的生理現象，內部經由代謝產生的熱能跟體質量成正比，也就是跟體積成正比，這些熱會從表面散發出去，所以散熱速率跟表面積成正比，小型生物由於面積體積比較大，散熱較快，因此必須加速代謝，否則能量耗散的速度太快，還來不及拿來用就從表面散光了。相反的，大型生物面積體積比小，散熱很慢，所以代謝速率也慢，生物時鐘就變慢了。地球上最大的生物是海裡的藍鯨，陸地上為何沒有這麼大的生物呢？因為第一會被自己的體重壓垮，因為骨骼承受重量的能力與截面積成正比，而體重與體積成正比；第二會被自己體內代謝產生的熱能給熱死，因為大型生物面積體積比較小，散熱比較慢。
所以不需要知道很多複雜的生物學知識，用最基本的物理概念就能解釋很多事情了，物理學真是太讚了！（反正我最後一定要凹到這句，大家應該習慣了吧…）
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Biology Letters論文：https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsbl.2020.0428
