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　　红外热像仪检测巨嘴鸟的热交换辐射

　　研究者关注的巨嘴鸟是Ramphastos toco Muller，它是所有巨嘴鸟中具有最大喙子的。然而，至关重要的是，调节血流可以控制喙子的热交换。研究者检查了巨嘴鸟的喙子是否可以作为热量散失的热窗口，是否能够在热中性区域内和上方打开并闭合，以在较低温度下保存新陈代谢的热量。这一切都通过使用红外热像仪来研究环境温度(Ta)的变化对鸟类身体不同部位的热交换的影响。

　　研究发现，巨嘴鸟的喙子通过陡峭的个体发育而达到其非凡的大小，导致喙子的表面积比根据关系预测的表面积大25至40倍。此后，当少年达到其成年体重的近80%时，该喙子就显示出更快的异速增长。

　　正如预期的那样，羽毛覆盖区域的温度仅略高于环境温度，并且仅在最低温度下才发生显着变化;眼睛区域的温度几乎保持恒定。相比之下，在所有Ta下，巨嘴鸟的体温均为38℃至39℃。这表明不考虑Ta，连续血液流向眼睛周围的裸露皮肤。近端和远端比羽毛区域变化更大，但主要趋势是在近端区域(成年鸟)中在20℃至25℃之间出现较大的梯度，直到Ta高于25℃时，远端区域才表现出持续的扩张。

图为成人toco巨嘴鸟喙子和博物馆标本

　　因此，喙子的近端区域主要用于在较低的Ta(>16℃至25℃)下散发热量，并且随着温度的升高，远端区域开始接收增加的血流量，开始变暖，从而帮助禽类应对额外的热负荷。根据热敏窗的预期，喙子表面温度的最大变化发生在巨嘴鸟的热中性区(约18℃至30℃)内。这些结果表明，在巨嘴鸟中，对喙子表面进行的血管舒缩调节具有温度调节功能。此外，在低于约21℃的空气温度下，呼吸频率和呼出的空气温度突然改变，会与喙子血管舒张的阈值平行。

　　当代谢热产生增加时，喙子的非凡的热交换能力也可能会发挥作用，例如在飞行过程中会发生热量产生是静止时的10到12倍时。对于一只鸟，喙子温度从约30℃到31℃开始，在飞行4分钟内开始升高，直到最终在第10分钟达到最高37℃。当热量产生增加时，喙子产生的热量损失可能对于维持足够的热量平衡至关重要。

图为巨嘴鸟在两个不同的Ta(15℃，20℃)的表面红外热像图

　　因此，即使是2个月大的巨嘴鸟，喙子上的热量损失也很高，即使在寒冷的天气下也不能下调热量。巨嘴鸟在出生头3周内保持盲目和裸露状态，在4周时开始羽毛生长，仅在6周龄后才开始羽绒。即使在亚热带气候中，年轻的巨嘴鸟也将产生温度调节成本，由于它们控制喙子热交换的能力差而变得更具挑战性。

　　成年喙子表面温度的时间变化迅速且可逆，在几分钟之内就发生了，这在研究者观察鸟类睡觉时最为明显。随着鸟类开始入睡，短暂的喙子血管舒张发生。由于鸟类与大多数吸热一样，会在夜间睡眠过程中降低体温，因此研究结果表明，随着热设定点的降低，巨嘴鸟有能力利用其喙子迅速排出体内热量。此外，还发现，熟睡的禽鸟显示出喙子表面温度的瞬时变化而没有觉醒的迹象，这表明与体温调节状态变化相关的睡眠状态转变。

图为巨嘴鸟在两个不同的Ta(25℃和35℃)的表面红外热像图

　　最终结果表明，在理解巨嘴鸟的分布，生态和行为时，应考虑到热交换的限制以及喙子作为体温调节器官的潜在用途。考虑到喙子结构的快速辐射和鸟类喙形的多样性，喙子热损失造成的热量限制可能被证明是许多禽类动物的共同特征。

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