Полет без единого взмаха: как орлы экономят энергию и побеждают гравитацию

Люди мечтают летать как птицы. И у человечества появилась эта возможность: были изобретены летающие аппараты, всякие реактивные приспособления, которые поднимают человека в небо.

А вот у птиц, например, появление крыльев – это венец их эволюционного развития. У каких пернатых крылья стали рудиментом, кто из птиц летает хвостом вперед? Об этом рассказали в программе "Как устроен мир" с Тимофеем Баженовым на РЕН ТВ.

Что такое "черное солнце"

Приходилось ли вам видеть черные облака из птиц? Явление это как завораживает, так и пугает.

У наших предков славян было поверье, что если пернатые начинают летать синхронно, то это верный признак того, что прямо сейчас черный колдун призывает темные силы к злодейству.

В средневековой Европе верили, что птицы – это посредники между мирами живых и мертвых. Поэтому люди не сомневались, что подобное зрелище может предзнаменовать только беду, и называли его "черным солнцем".

Викинги таким птичьим пируэтам только порадовались бы. По их поверьям это хорошее предзнаменование. Если, конечно, птицы рисовали в небе что-то симпатичное. А вот если пернатые выкладывали своими тушками изображение в виде, например, черепа, тогда добра не жди.

Современная наука в мистику, конечно, не верит и пытается найти логичное объяснение всему. Поэтому странному поведению птиц давно дали академическое определение – мурмурация.

"Стая птиц может достигать нескольких сотен, а то и порой нескольких миллионов особей. Создается ощущение, будто мы видим какой-то странный организм. Кажется, что при таком движении птицы должны столкнуться друг с другом, но этого не происходит", – рассказала старший научный сотрудник отдела экологии и физиологии ГБМ им. Тимирязева Ольга Калашникова.

Орнитолог Ольга Калашникова занимается птицами всю свою научную жизнь. И готова объяснить, как пернатым удается поддерживать такую невероятную координацию. Но, увы, ни она, ни другие ученые пока что не могут с уверенностью ответить, зачем пернатым это вообще нужно.

Кто-то говорит, что таким образом старшее поколение учит молодняк азам полета. Другие возражают, что, скорее всего, воздушная фигурная гимнастика служит для того, чтобы дезориентировать хищников, и те просто не понимают, кого же им схватить. Еще есть теория, что таким изощренным способом пернатые просто изучают рельеф для поиска места, где можно поесть и поспать.

Виды полета птиц

По сути, вся птица – это и есть одно крыло. Ее тело идеально приспособлено для того, чтобы подчинить себе законы аэродинамики: очень прочные полые кости, особенные легкие, в которых постоянно находится воздух, что уменьшает вес.

"Если вы ели куриные грудки или хотя бы на них смотрели в магазине, вы знаете, что серединка, которая соединяет мышцы куриной грудки, так называемый киль в грудине, – это как раз структура, к которой и крепятся грудные мышцы, обеспечивающие эффективный полет птицы. У нелетающих птиц киль либо полностью отсутствует (есть даже такая группа, бескилевые птицы), либо он развит незначительно", – отметила орнитолог Калашникова.

Чтобы подняться в небо, пернатые используют те же законы физики, что и самолеты. Поток воздуха обтекает изогнутое крыло и создает разницу давлений, это и рождает подъемную силу. Но, в отличие от самолетов, птицы могут мгновенно менять изгиб крыльев.

Виды полета бывают разными. Мелкие пташки используют в основном так называемый машущий способ. Он делает их мобильными, но отнимает много энергии и не позволяет летать на дальние расстояния.

А вот птицы покрупнее, вроде орлов, предпочитают парение на высоте нескольких километров. При этом почти не тратят свои силы. Взмахи делают только по необходимости – при атаке на добычу, например.

Птицы могут совершить кругосветное путешествие?

Наверное, самая крупная из летающих птиц – это странствующий альбатрос. Размах крыльев – больше трех метров.

Альбатросы – это короли динамического парения. То есть лететь без приземления они могут несколько дней подряд. Некоторые исследователи утверждают, что этим птицам под силу совершить кругосветное путешествие, и потребуется им чуть больше месяца.

"Задача парителя – найти воздушный поток и вот на этом потоке удерживать определенное расстояние. А дальше там нашли добычу, спикировали, спланировали", – пояснила орнитолог.

Какая птица летает хвостом вперед

Самые мелкие из птиц – это, конечно, колибри. Их больше трех сотен видов. Самый крупный – так называемый исполинский колибри – около 20 сантиметров в длину.

У всех на слуху, конечно, экземпляры помельче – так называемые колибри-пчелки. Длина – около пяти сантиметров и примерно такой же размах крохотных крыльев. Эти птицы – единственные из своего класса, кто умеет летать хвостом вперед. При этом они делают больше 80 взмахов в секунду.

"Колибри имеют совершенно типичное крыло для птицы за одним исключением – оно у них плоское. С одной стороны, это не энергоэффективно по отношению к одному взмаху. Однако плоское крыло и движение восьмеркой позволяет направлять вектор тяги в абсолютно любую сторону, независимо от положения тела", – указал научный сотрудник Государственного научного центра Института медико-биологических проблем РАН Глеб Галкин.

У кого крылья стали рудиментом

В пернатом мире есть и странные отступники, которые добровольно сложили с себя звание птиц. Крылья у них есть, но для некоторых они давно стали эволюционным рудиментом.

"Все птицы изначально были летающими, то есть не было такого, что какие-то птицы появились сразу нелетающими. Птицы летали по определению", – подчеркнула кандидат биологических наук Екатерина Прохорова.

Миллионы лет острова Новой Зеландии находились в полной изоляции от остальной суши. На них практически отсутствовали крупные наземные хищники, поэтому для птиц не было никакого смысла тратить колоссальную энергию на полет. Ведь спасаться ни от кого не надо, а еда находилась прямо под ногами.

Именно здесь и возникли те самые смешные киви. Крошечные крылья у них остались, но из-за густого оперения их практически не видно. Главная сила этих мохнатых шариков – обоняние. А питаются они всем: от насекомых, до ягод.

Есть в биологии такое понятие, как конвергентная эволюция. Это когда разные существа, которые попали в схожие условия, приобретают схожие качества. Благодаря этому в Африке появились страусы, в Южной Америке похожие на них птицы нанду, в Новой Гвинее – казуары.

Какие птицы "летают" в воде

Иногда эволюция предлагает совсем уж радикальную сделку – оставить полеты и сменить воздушное пространство на водное.

"Пингвин – это уникальная птица, которая ходит, а не летает. Крылья у нее превратились в ласты, и она отлично плавает. У нее крылья крутятся на 180 градусов, как своеобразные пропеллеры, и можно сказать, что пингвины в воде летают", – поделилась подробностями биолог, заводчик экзотических животных Тамара Дюпрэ.

На земле они смешные и неповоротливые, в воде – быстрые и маневренные. Причем их четкая координация и не снилась многим рыбам. И, кстати, вопреки стереотипу, пингвины обитают не только на мерзлых антарктических берегах.

Их колонии бывают и там, где круглый год тепло. В том числе в районе экватора, на Галапагосских островах.

Получается, что в каждом подобном случае птица не потеряла способность летать. Она просто обменяла ее на что-то более ценное. Ее крылья – это напоминание о том, что самый верный способ выживания – это не парить над миром, а идеально в него вписаться.

Еще больше интересного от РЕН ТВ – в канале "Рен. Знание" мессенджера MAX