Сколько вы можете пробежать? Один километр? Пять? Может быть, десять? Возможно, вы достаточно тренированы, чтобы без лишних хлопот пробежать полумарафон. Возможно, даже целый.
Каким бы ни был ваш рекорд по дальности полета, он ничто по сравнению с некоторыми птицами планеты.
Во время миграции некоторые виды птиц преодолевают сотни километров за один раз — и все это без остановки на перекус или даже на питье.
Невероятные подвиги этих птиц и их атлетизм привлекли внимание ученых, поскольку понимание их физиологии может дать нам более глубокое понимание основ биологии и даже улучшить наше собственное здоровье.
В глобальном масштабе около 20 процентов видов птиц являются регулярными мигрантами, а полярная крачка занимает первое место по самому дальнему ежегодному перелету туда и обратно, преодолевая расстояние до 90 000 км (56 000 миль), пролетая практически от полюса до полюса.
Между тем, малый веретенник получает приз за самое длинное расстояние, пройденное без остановок: один из них преодолел невероятные 13 560 км (8 425 миль) за один перелет — огромный шаг в путешествии, которое позволило ему добраться от Аляски до Новой Зеландии за 11 дней.
Подготовка к взлету
Преодоление такого расстояния, особенно путешествуя своим ходом, — невероятный подвиг выносливости. Но почему птицы подвергают себя таким испытаниям?
«Мы считаем, что основная причина, по которой птицы стали перелетными , заключается в том, что они хотят использовать ресурсы, такие как пища и безопасные места для размножения, которые доступны только в определенное время года», — говорит доктор Гай Андерсон , менеджер программы по перелетным птицам в Королевском обществе защиты птиц Великобритании.
«Благодаря большему количеству доступных ресурсов они избегают потенциальной конкуренции, поэтому мигрирующие птицы производят больше потомства, а затем эта привычка распространяется по всей популяции».
Именно по этой причине миграция чаще встречается в средних широтах, между субтропиками и полярными зонами, где температуры и запасы пищи колеблются в течение года.
В тропических районах, ближе к экватору, климат и снабжение продовольствием, как правило, более стабильны.
Птицы знают, когда наступает время миграции, благодаря таким факторам окружающей среды, как продолжительность светового дня, но также существуют гормональные сигналы, которые дают птицам поведенческий импульс начать свои путешествия.
Изменение светового дня ускоряет обмен веществ у птиц: их мышцы становятся больше, аэробные возможности улучшаются. А виды, совершающие длительные перелёты, начинают есть как сумасшедшие.
«Я принимал участие в долгосрочном проекте по исследованию куликов в заливе Делавэр на восточном побережье США», — говорит Андерсон.
«Каждую весну во время миграции на север исландские песочники, камнешарки, песчанки, кулики-перепелятники и другие птицы останавливались на две недели, чтобы полакомиться икрой мечехвостов.
«Они удваивают свой вес и становятся похожими на толстые, маленькие бочонки — настоящие птичьи шарики из масла, — но вся эта еда дает им энергию, чтобы долететь до Арктики либо с одной посадкой, либо без нее».
Именно эта невероятная способность птиц запасать и сжигать жир отличает их от млекопитающих, таких как люди.
Перед тем, как птицы отправятся в путь, около 50–60 процентов массы их тела может составлять жир, который они затем используют в качестве основного источника топлива для обеспечения себя энергией во время перелетов.
«Что касается упражнений на выносливость у млекопитающих, например, у нас, мы не можем поддерживать интенсивные упражнения жирами; все они состоят из углеводов», — говорит доктор Александр Герсон , профессор Массачусетского университета в Амхерсте, США.
«Если млекопитающие сильно толстеют, обычно происходят и другие неприятные вещи. Птицы, похоже, избегают всего этого и могут просто взять этот жир и очень быстро его мобилизовать».
После завершения длительных миграций большая часть жира сгорает. Однако, согласно исследованиям Герсона, посвященным перелетным певчим птицам, значительная часть белка в их организме также расщепляется.
«Их кишечник уменьшился на 50%, печень уменьшилась на 50%, мышцы уменьшились на 20%. Даже почки уменьшились, что, как правило, очень плохо. Но их [организмы, похоже, способны с этим справиться]», — говорит он.
Герсон и его команда изучали перелетных певчих птиц, чтобы выяснить, почему они расходуют так много белка.
Используя Передовой центр исследований птиц при Университете Западного Онтарио (Канада), где имеется специализированная аэродинамическая труба, построенная специально для наблюдения за птицами в полете, они выдвинули гипотезу: сжигание белка высвобождает воду в телах птиц.
Это важная адаптация, поскольку, взмахивая крыльями, птицы совершают очень интенсивную тренировку и тяжело дышат — точно так же, как когда мы бегаем или едем на велосипеде.
Однако в отличие от нас птицы не могут остановиться, чтобы попить.
Согласно исследованиям Герсона , в течение первого часа полета, когда возникает острая потребность в воде или аминокислотах, около 30 процентов энергии они получают из белка.
Как только птицы входят в ритм, менее трех процентов их энергии поступает из белков — она почти полностью поступает из жиров.
Приземлившись, эти птицы могут восстановить весь этот белок за несколько дней, не испытывая при этом никаких негативных последствий.
«Наши текущие исследования сейчас сосредоточены на этой фазе восстановления», — говорит Герсон.
«Как этим птицам удаётся так быстро восстанавливать мышцы и органы? Как это влияет на функционирование организма в период дозаправки и насколько это может быть важно для их миграционного путешествия?»
