秋天到了，大雁为什么总飞“人”字？

水军总啼嘟

“秋天到了，天气凉了，一行大雁往南飞。一会儿排成个‘人’字形，一会儿排成个‘一’字形。”秋天一凉，七零后们总能想起这篇经典的小学课文。但大雁南飞为啥非要排成“人”字形或者“一”字形，而不是“N”形和“B”形，或者其他更具想像力的阵型呢？

人字形编队，省体力？

在现有的大雁人字形编队说法中，“节省体力”的解释流传最广。事实上，这个解释还停留在假说阶段。

很早以前，人类就已经开始观察到，大型鸟类通常选择“人”字形或者“一”字形的线形阵，而小形鸟类则往往聚成一团。对大型鸟类编队飞行奥秘的科学探索，要追溯到20世纪初莱特兄弟刚刚开启航空时代的岁月。1914年，德国的空气动力学家卡尔·魏斯伯格(Carl Wieselsberger)经过简单计算后，首次提出大雁飞“人”字形可以节省能量这一假说。他认为，大雁翅膀扇动会引发尾流的涡旋，而涡旋的外侧正好是向上的气流。如果相邻的大雁刚好处在上升气漩里，那么它们的飞行就会大大省力。

这个假说从诞生那天起，就受到了鸟类学家的欢迎，但是真正对其定量计算却是在几十年以后。1970年，里萨满(Lissaman)和斯科伦伯格（Schollenberger)利用日臻成熟的空气动力学理论首次给出了一个估算。他们发现，与单个大雁相比，一个由25只大雁组成的“人”字形编队可以多飞71%的航程。他们还得出，最佳的人字形夹角为120度。这个研究结果是如此地激动人心，以致如今的成功学和领导学教材上到处引用这个结论，用来说明领导是多么伟大，而团队工作是多么有效率。

且慢！里萨满和斯科伦伯格的研究，并未给出具体的计算公式和计算过程，他们采用的模形也过于简化：先是假设这些鸟不扇动翅膀，像固定翼飞机一样僵硬；同时也没有考虑光滑的机翼和毛茸茸的翅膀之间的区别。此后，一批更深入的理论研究证明，大雁编队飞行的能量利用率远没有文章中提到的那样高。不管此类工作如何细致，模型如何复杂，严谨的科学家们还是批评这些理论计算过于理想化了。

“一”比“人”更受大雁欢迎

理论计算行不通，科学家们开始另辟蹊径，研究实地观测数据中人字形夹角的度数。他们认为，如果空气动力学优势是大雁选择“人”字形的唯一理由，那么大雁在大多数时间都应该保证“人”字形的夹角处于最佳或者某一个固定的数字附近，而且要避免飞成“一”字形，因为在对称的尾迹里，一边的上升气流会被浪费掉。现实再一次无情打击了这一假设。雷达和光学跟踪研究发现，大型鸟类飞行的“人”字形夹角在24度到122度范围内诡谲多变，飞行中还会大幅度变换角度。最让人费解的是，只有在20%的飞行时间里，大雁们才会选择“人”字形，大多数时候，“一”字形长蛇阵更受欢迎。

近十年来，新的技术革命又大大加深了人类对鸟类编队飞行现象的认识。这一次，无人机控制领域的专家们跑过来凑热闹了。组队飞行过程中，大型鸟类频繁和大角度调整飞行、不断更换领队鸟和跟从鸟之间的相对距离，却不发生碰撞，这就是无人机控制领域专家们关心的问题。专家们在研究大型鸟类飞行的观测记录后发现，从控制学上说，这些行为的并存几乎是不可能完成的任务。只存在一个可能：即编队里的每一个成员都以领队为基准来调整自己，且编队足够小。

到目前为止，最靠谱的“人”字形编队具有空气动力学优势的证据，是来自维莫斯克奇(Weimerskirch)等人的实验。他们将八只白鹈鹕训练成自家摩托艇的粉丝，这些白鹈鹕只要看到摩托艇就会屁颠屁颠跟着傻飞。通过测量鹈鹕们飞行时的心律，研究者发现，白鹈鹕飞“人”字形时的心率比单飞时低11%-15%，因此得出了鸟类飞“人”字形节省能量的推断。但也有批评者跳出来反驳说，群居的动物往往比孤独动物的心率要低。

虽然科学家们尚不能证明“人”字形和“一”字形编队能够节省大雁们的体力，但是这种编队形式的其他好处已经被证实了。鸟类学家发现，加拿大大雁的眼睛分布在头的两侧，各自可以覆盖从正前方往后的128度角的范围。这与大雁编队飞行的极限角度相一致。换句话说，每一个在编队里飞行的大雁都能看到领队鸟，领队鸟也可以看见全部的编队成员。因此，大雁选择“人”字形和“一”字形至少有一个确定的理由：在编队飞行中，每一只鸟都能看见整个编队，从而能够更好地进行相互交流或者自我调整。