Международная команда ученых, изучающих миграционную биологию гусей с головой бара (Anser indicus), во время их высотных полетов через тибетское плато и гималайские Горы, показала, как эти птицы справляются с полетом в относительно имеющей малую плотность горной атмосфере.Доктор Чарльз Бишоп из Бангорского Университета привел исследование, наряду с коллегами Робином Спиви и доктором Люси Хоукс (теперь в Эксетерском университете), профессор Пэт Батлер из Бирмингемского университета, доктор Ньямбаяр Бэтбаяр (Наука дикой природы и Центр Сохранения Монголии), доктор Грэм Скотт (Университет Макмастера) и международная команда из Канады, Австралии, Германии и США. Исследование использовало изготовленные на заказ регистрирующие устройства, чтобы контролировать полученную из давления высоту, ускорение тела и сердечный ритм гусей во время их южной миграции от их нерестилищ в Монголии к их местам зимовки в Юго-восточном Тибете или Индии.
Исторически, обычно предполагалось, что гуси с головой бара полетят к большим высотам относительно легко и затем останутся там во время их полетов, возможно извлекающих выгоду из попутного ветра. Вместо этого новое исследование (изданный в Науке 16-го января 2015) показывает, что гуси выполняют своего рода катание на американских горках через горы, по существу отслеживая основной ландшафт, даже если это неоднократно означает терять с трудом завоеванную высоту только, чтобы должным быть возвратить высоту позже в том же самом или последующем полете.Почему они делают это?Птицы принимают эту стратегию американских горок, поскольку летящий на прогрессивно больших высотах становится более трудным, поскольку уменьшающаяся плотность воздуха уменьшает способность птицы произвести лифт и толкать требуемый поддержать полет.
Птицы также сталкиваются с проблемой уменьшенной кислородной доступности, когда атмосферное давление падает от 100% на уровне моря (с содержанием кислорода 21%) приблизительно к 50% на уровне 5 500 м (эквивалентный кислороду на 10,5% на уровне моря) и около 33% в верхней части Mt. Эверест (эквивалентный 7%-му кислороду на уровне моря).«Мы разработали две независимых модели, чтобы оценить изменения в энергетических расходах птиц во время полета», сказал Робин Спиви (Научный сотрудник на проекте и разработчик оборудования для регистрации данных). «Один на основе изменений в сердечном ритме и один на основе вертикальных перемещений тела птицы.
Они указывают, что, поскольку даже горизонтальный колеблющийся полет относительно дорогой на больших высотах, обычно более эффективно уменьшить общую стоимость полета, ища воздух более высокой плотности на более низких высотах».Команда была удивлена найти, что достаточно редко гуси с головой бара летели в относительно сильных восходящих потоках воздуха. «В течение этих моментов кажется вероятным, что гуси с головой бара летят на наветренной стороне стены долины», сказал профессор Пэт Батлер. «Это дало бы им лучшую возможность получению помощи со стороны ветра, который отклонен вверх землей (известный как orographic лифт), таким образом, предоставив дополнительным темпам подъема или с сокращением их энергичных затрат или по крайней мере ни с каким увеличением».
Новое исследование показало, что wingbeat частота гусей с головой бара, постепенно увеличиваемых с высотой и, уменьшила плотность воздуха, но была очень точно отрегулирована во время каждого полета и с типичным изменением только 0,6 откидных створок в секунду. Замечательно, сердечный ритм очень высоко коррелировался с wingbeat частотой, но есть очень крутые показательные отношения.
Например, небольшое изменение в wingbeat частоте +5% привело бы к большому возвышению в сердечном ритме 19% и крупном 41%-м увеличении предполагаемой силы полета.Доктор Чарльз Бишоп сказал: «Кажется, что гуси должны держать очень точную настройку по своим wingbeat циклам. Поскольку они колеблются быстрее, они также двигают крылом далее, т.е. с большей амплитудой. Они разработаны с очень высокой связью левереджа между движением крыла и сердечной продукцией или потоком крови от сердца.
Это похоже на поездку на велосипеде со все более и более большим винтиком для педалей, поскольку Вы двигаетесь быстрее и относительно маленький винтик на заднем колесе. Увеличивающееся усилие требуется, чтобы перемещать велосипедную педаль (или крыло птицы) на той же самой частоте, или даже немного быстрее, через каждую революцию, но заднее колесо (или сердце птицы) быстро увеличивает свою деятельность, и общая скорость увеличивается».В то время как предыдущие исследования показывают, что эти птицы могут быть способны к пролетанию над 7 000 м, 98% наблюдений показывают им летящий ниже 6 000 м. Доктор Люси Хоукс сказала: «Наши самые высокие единственные отчеты имели птиц, летящих кратко на уровне 7 290 м и 6 540 м, и 7 из самых высоких 8 произошли в течение ночи. Интересно, летя в ночных средствах, что воздух более холодный и более плотный и, снова, уменьшил бы стоимость полета по сравнению с дневным временем».
Используя стратегию полета американских горок, наряду со случайной выгодой лифта orographic и летя ночью, эти птицы могут минимизировать полную энергичную стоимость своих миграций и принять нерасположенную к риску стратегию. «Гуси с головой бара более тяжелы, чем большинство других видов птиц, все же их средняя частота пульса для поездки от Монголии до Индии была только 328 ударами в минуту», сказал доктор Ньямбаяр Бэтбаяр, «по сравнению с ценностями приблизительно 450 bpm, зарегистрированных в аэродинамических трубах или в редких случаях в дикой природе. Гуси с головой бара нашли способ пересечь самый высокий горный массив земли в мире, оставаясь хорошо в их физиологических возможностях».
Как это возможно? «Физиология гусей с головой бара развилась различными способами, чтобы извлечь кислород из разреженного воздуха на больших высотах», сказал доктор Грэм Скотт. «В результате они в состоянии достигнуть чего-то, что невозможно для большинства других птиц».