Энергия полета

Долгое время энергия полета птиц была предметом фантастических вымыслов. Одни ученые полагали, что в полете птицы тратят в 10, 100 и даже в 1000 раз больше энергии, чем в покое. Другие утверждали, что птицы летают чрезвычайно экономично. Предполагать можно было что угодно: никто не знал, как измерить расход энергии у летящих птиц. Все привычные методы исследования оказались непригодными, а других методов не было. Приходилось идти косвенным путем.

Была сделана попытка измерить расход энергии у птиц, делавших похожие на полет движения в камерах газоанализаторов. Наиболее удачными оказались опыты с колибри. Эти крошечные птички, в полете которых больше от насекомых, чем от птиц, могут повисать на месте в трепещущем полете. Энергию такого полета удается измерить в камерах. Впервые опыты с колибри провел американский ученый Пирсон в 1950-1954 гг. Оказалось, что у двух видов колибри (Анны и Сасин) энергия полета в шесть раз больше энергии покоя и в три раза больше энергии существования. С тех пор колибри стали излюбленным объектом подобных опытов.

Но полет колибри мало похож на полет других птиц (расход топлива у вертолета и самолета, например, тоже сильно отличается). Тогда ученые испытали метод теоретических расчетов. Можно определить энергетические резервы птицы. Если предположить, что птице, перелетевшей море, хватает резервов энергии, то, разделив суммарные энергетические резервы птицы на расстояние до противоположного берега, получим максимальную величину затрат. Впервые этот расчет сделал в 1954 г Волфсон. Он предположил, что совершающая свои миграции ночью американская белогорлая овсянка летит 12 часов и тратит за это время все свои резервы, которые вечером составляют обычно 75 ккал. В таком случае энергия полета у этого вида должна быть в шесть-восемь раз больше нормального дневного расхода энергии - энергии существования.

В 1961 г. в США Одум опубликовал результаты определения энергетических резервов у нескольких видов птиц, перелетающих Мексиканский залив (он определял запас жира у птиц, которые разбивались о телевизионную вышку, стоящую на североамериканском берегу залива). Оказалось, что для того чтобы благополучно перелететь залив, птицы могут тратить на полет вдвое или втрое больше энергии, чем при обычной жизнедеятельности.

Расчеты английского ученого Низбета и других исследователей, опубликовавших отчет о наблюдениях за дальними перелетами древесной славки, дают несколько другое соотношение: энергия полета больше энергии существования всего в два раза. Все же такие методы дают очень приближенные значения.

Есть и другой путь. Как уже упоминалось выше, у любых животных расход энергии при существовании в несколько раз меньше, чем при работе: в два-четыре раза меньше энергии продолжительной неизнуряющей работы (для человека это ходьба) и в четыре-шесть раз меньше тяжелой работы (взбегание по лестнице). Одум предположил, что и у птиц это соотношение остается в силе. Тогда энергия полета для хорошо летающих птиц - типичная продолжительная неизнуряющая работа; она в два-четыре раза больше энергии их существования.

Но теоретические расчеты не могли заменить данных, полученных в опыте. Одним из таких опытов был опубликованный в 1962 г. эксперимент английского ученого Лорда. Исследователь применил очень перспективный метод: на теле кряквы он укрепил небольшой радиопередатчик, частота сигналов которого соответствовала частоте дыхания утки. Оказалось, что в полете птица дышит в семь раз чаще, чем в покое. Если предположить, что она дышит одинаково глубоко и полностью усваивает кислород из вдыхаемой порций воздуха, то энергия ее полета в три с половиной раза больше энергии существования.

В 1962 г. на станции в Рыбачьем были предприняты первые попытки определить энергию полета птиц прямым путем. Для этого воспользовались уникальными возможностями, которые предоставляет Куршская коса. На косе на расстоянии 50 км друг от друга были построены две большие ловушки, в которые попадали птицы, летящие вдоль косы. Птицы на этом участке с косы не слетают и на ней почти не останавливаются. Следовательно, разница в среднем уровне энергетических резервов у птиц, попавших в первую и вторую ловушки, равна затратам энергии на 50 км пути между ними. Было обследовано около 5 тыс. птиц. Удалось выяснить, что зяблики тратят на полет 3,8 энергии существования, юрок и чиж - по 2,5 энергии существования.

Итак, данные, накопленные наукой, говорят о том, что для перелетных птиц полет - умеренная работа. Затраты на нее, как и у всех животных, в два-четыре раза больше затрат на обычное существование.