Международная группа ученых, изучающих миграционную биологию полосатых гусей (Anser indicus) во время их высокогорных полетов через Тибетское плато и Гималаи, выяснила, как эти птицы справляются с полетом в горной атмосфере с относительно низкой плотностью.Доктор Чарльз Бишоп из Университета Бангора руководил исследованием вместе с коллегами Робином Спайви и доктором Люси Хоукс (сейчас работает в Университете Эксетера), профессором Пэт Батлер из Университета Бирмингема, доктором Ньямбаяром Батбаяром (Центр науки и охраны дикой природы Монголии). ), Доктором Грэмом Скоттом (Университет Макмастера) и международной командой из Канады, Австралии, Германии и США. В исследовании использовались специально разработанные регистраторы данных для отслеживания высоты над уровнем моря, ускорения тела и частоты сердечных сокращений гусей во время их миграции на юг из мест размножения в Монголии к местам зимовки в Юго-Восточном Тибете или Индии.
Исторически сложилось так, что обычно считалось, что гуси с прутоголовыми головами относительно легко летают на большие высоты, а затем остаются там во время своих полетов, возможно, пользуясь попутным ветром. Вместо этого новое исследование (опубликованное в журнале Science 16 января 2015 г.) показывает, что гуси совершают своего рода поездку на американских горках по горам, по сути отслеживая лежащую под ними местность, даже если это означает неоднократное снижение с трудом завоеванной высоты только для того, чтобы позже снова набрать высоту. в том же или последующем полете.Почему они это делают?Птицы применяют эту стратегию американских горок, поскольку полет на все более высоких высотах становится все более трудным, поскольку уменьшение плотности воздуха снижает способность птицы создавать подъемную силу и тягу, необходимые для поддержания полета.
Птицы также сталкиваются с проблемой снижения доступности кислорода, поскольку атмосферное давление падает со 100% на уровне моря (при содержании кислорода 21%) до примерно 50% на высоте 5500 м (эквивалент 10,5% кислорода на уровне моря) и около 33 % на вершине Эвереста (эквивалент 7% кислорода на уровне моря).«Мы разработали две независимые модели для оценки изменений энергозатрат птиц во время полета», — сказал Робин Спайви (научный сотрудник проекта и разработчик оборудования для регистрации данных). "Один основан на изменениях частоты сердечных сокращений, а другой — на вертикальных движениях тела птицы. Это указывает на то, что, поскольку даже горизонтальный полет с машинами на больших высотах является относительно дорогостоящим, обычно более эффективно снизить общие затраты на полет путем поиска воздух с большей плотностью на малых высотах ".Команда была удивлена, обнаружив, что изредка гуси с прутками летают в относительно сильных восходящих потоках воздуха. «В такие моменты кажется вероятным, что гуси с головами в виде прутьев летают по наветренной стороне стены долины», — сказал профессор Пэт Батлер. «Это дало бы им лучшую возможность получить помощь от ветра, который отклоняется вверх землей (известный как орографический подъем), таким образом, обеспечивая дополнительные скорости подъема с уменьшением их энергетических затрат или, по крайней мере, без увеличения».
Новое исследование показало, что частота взмахов крыльев бархатных гусей постепенно увеличивалась с высотой и уменьшалась плотность воздуха, но очень точно регулировалась во время каждого полета и обычно составляла всего 0,6 закрылков в секунду. Примечательно, что частота сердечных сокращений очень сильно коррелировала с частотой взмахов крыльев, но есть очень крутая экспоненциальная зависимость.
Например, небольшое изменение частоты взмахов крыльев на + 5% приведет к значительному увеличению частоты сердечных сокращений на 19% и значительному увеличению расчетной мощности полета на 41%.Доктор Чарльз Бишоп сказал: «Кажется, что гуси должны очень точно контролировать свои циклы взмахов крыльев. Поскольку они взмахивают быстрее, они также перемещают крыло дальше, то есть с большей амплитудой. крыло и сердечный выброс или поток крови из сердца.
Это похоже на езду на велосипеде с увеличивающимся зубцом для педалей по мере того, как вы двигаетесь быстрее, и с относительно небольшим зубцом на заднем колесе. Для перемещения требуется все большее усилие. педаль велосипеда (или птичьего крыла) с той же частотой или даже немного быстрее на каждом обороте, но заднее колесо (или птичье сердце) быстро увеличивает свою активность, и общая скорость увеличивается ».
В то время как предыдущие исследования показывают, что эти птицы могут летать более 7000 м, 98% наблюдений показывают, что они летают ниже 6000 м. Д-р Люси Хоукс сказала: «Наши самые высокие единичные рекорды были зафиксированы при кратковременных полетах птиц на высоте 7290 м и 6540 м, и 7 из 8 самых высоких наблюдений произошли ночью. Интересно, что полеты ночью означают, что воздух холоднее и плотнее, и, опять же, снизит стоимость полета по сравнению с дневным ».
Используя стратегию полетов на американских горках, наряду со случайными преимуществами орографического подъема и полета в ночное время, эти птицы могут минимизировать общие энергетические затраты на свои миграции и принять стратегию предотвращения риска. «Гуси с пиками тяжелее большинства других видов птиц, но их средняя частота сердечных сокращений во время путешествия из Монголии в Индию составляла всего 328 ударов в минуту», — сказал д-р Ньямбаяр Батбаяр, «по сравнению со значениями около 450 ударов в минуту, зафиксированными на ветру. туннели или, в редких случаях, в дикой природе. Гуси с головой нашли способ пересечь самый высокий в мире массив суши, оставаясь при этом в пределах своих физиологических возможностей ».
Как это возможно? «Физиология бархатных гусей эволюционировала несколькими способами, чтобы извлекать кислород из разреженного воздуха на больших высотах», — сказал доктор Грэм Скотт. «В результате они могут делать то, что невозможно для большинства других птиц».