Полеты воображения. Разум и эволюция против гравитации - Ричард Докинз

обсуждает возможность воспользоваться современными технологиями генной инженерии и, отредактировав геном гагарки, затем ввести эти клетки в гонады, скажем, пары гусей, и тогда из одного из их яиц вылупится бескрылая гагарка.

СЕВЕРНЫЙ ПИНГВИН

Увы, бескрылые гагарки вымерли в XIX веке.

Вернемся к полетам. Чтобы продвинуться вперед за счет крыльев, нужно совершать в воздухе движения, похожие на гребки. Колибри довели до предела частоту взмахов-гребков, так что крыло при взмахе вверх почти что переворачивается и слышится жужжание. Крыло колибри при взмахе вверх приносит почти столько же подъемной силы, что и при движении вниз, и дает колибри возможность зависать в воздухе, летать вперед спиной, вбок, а иногда и вверх тормашками. Умение зависать в воздухе стало для птиц важным эволюционным открытием. До этого монополией на нектар владели насекомые, поскольку только они могли садиться на цветки, а птицы были для этого слишком тяжелы. В Старом Свете водятся нектарницы – эквивалент колибри Нового Света. Висеть в воздухе умеют не все нектарницы, а только отдельные виды. А некоторые цветы снабжены особыми отростками, которые словно бы специально созданы, чтобы нектарницам было удобно присаживаться на них.

ЯЗЫКАН ОБЫКНОВЕННЫЙ

Эта бабочка и выглядит, и жужжит так, что ее легко принять за колибри. Бражник языкан обыкновенный – профессиональный конкурент колибри, поэтому в результате конвергентной эволюции стал похож на эту птичку.

Среди насекомых главные мастерицы зависать в воздухе – это цветочницы. Хорошо овладели этим искусством и самые разные виды бражников под общим названием языканы – за необычайно длинный язык, которым они высасывают нектар из цветов. Языканы поразительно похожи на колибри – еще один симпатичный пример конвергентной эволюции. Прекрасно умеют висеть в воздухе и стрекозы. Если наблюдать птицу в полете, даже в замедленной съемке трудно отделить “вертолетный” компонент ее движения (сверху вниз) от “самолетного” (вперед). Отдельные птицы делают упор то на одно, то на другое, например, во время взлета в основном прибегают к “вертолетному”, а затем, уже в горизонтальном полете, переходят на “самолетный”. Разные виды птиц специализируются на том или ином компоненте. Самые крупные птицы, которые умеют по-настоящему зависать в воздухе на достаточно долгое время, – малые пегие зимородки, которые водятся в Африке и Азии. Другие зимородки садятся на что-нибудь, чтобы высмотреть рыбу, а малые пегие зимородки делают это с воздуха, зависая на месте, словно гигантские колибри. Правда, их крылья слишком большие и не жужжат.

Пустельги, высматривая добычу, тоже зависают в воздухе, но иначе: они разворачиваются носом к ветру и летят со скоростью ветра, но в противоположном направлении. Таким образом, их скорость относительно земли равна нулю, тогда как скорость относительно встречного ветра достаточно велика, чтобы обеспечить подъемную силу. Для взмахов крыльями вверх и вниз у птиц есть отдельные мышцы. Большие грудные мышцы (pectoralis major) обеспечивают движение крыла вниз. Эти мышцы могут составлять 15–20 % веса тела. К тому же, как мы уже знаем, им нужен мощный киль грудины. Казалось бы, мышцы для взмаха вверх должны располагаться над крылом, у летучих мышей так и есть. А вот у птиц – нет. Эти мышцы (supracoracoideus) находятся под крылом и тянут его вверх при помощи “троса” (сухожилия) и “блока” через лопатку. Другие мышцы меняют угол наклона крыла, третьи – его форму, сгибая локтевой и запястный сустав.

Альбатросы по большей части парят и скользят по воздуху у самой поверхности моря, они – мастера энергосберегающего полета. К концу жизни альбатрос успевает налетать больше 1,5 миллионов километров и много раз облететь все Южное полушарие. Для обеспечения подъемной силы они пользуются не термиками, а природными воздушными течениями, парят низко и в некоторых случаях пролетают сотни километров, ни разу не сев, почти не шевелят крыльями и тратят совсем мало энергии. Самый крупный вид – странствующий альбатрос, обитающий в южных океанах, непрерывно летает вокруг света, всегда в одном направлении – вместе с преобладающим ветром. Альбатрос не просто пассивно позволяет ветру нести себя, поскольку это не дало бы подъемной силы. Ему нужен эквивалент термика, чтобы набрать высоту перед тем, как планировать вниз. Поэтому он попеременно то планирует по ветру, то поворачивается против него. Когда он летит против относительно слабого ветра у самой поверхности моря, он – словно самолет, набирающий подъемную силу ньютоновским и бернуллиевским способом. Это позволяет альбатросу подняться на такую высоту, с которой можно снова пуститься в долгий парящий спуск по ветру. На этой фазе цикла птица сбрасывает высоту, словно гриф, вылетевший из термика, или шерстокрыл, планирующий с вершины дерева. Затем, очутившись ближе к поверхности моря, где ветер слабее, альбатрос снова поворачивается против ветра и снова набирает высоту. Этот цикл птица повторяет столько, сколько потребуется, и при этом умело регулирует плоскость полета так, чтобы пользоваться восходящими воздушными течениями и вихрями, которые возникают над волнами. Воздушные течения, вырабатываемые волнами, не так надежны, как термики, и довольно нерегулярны. Чтобы обратить их себе на пользу, нужно чутко корректировать плоскость полета каждую секунду, а этого можно достичь только при помощи тонкой “электроники” – высокоразвитой нервной системы.

Для птицы вроде альбатроса, которая прекрасно умеет парить, будучи при этом очень крупной, проблемой становится взлет. Стартуя с земли, они проделывают примерно то же самое, что и самолеты. Сначала разбегаются по “взлетной полосе” против ветра, пока не наберут достаточную скорость, чтобы почувствовать давление на крылья снизу вверх. В колониях альбатросов всегда есть протоптанные взлетные полосы. Я видел их и на Галапагосах, и в Новой Зеландии. Но, в отличие от самолетов, альбатросы еще и машут крыльями, чтобы набрать дополнительную подъемную силу. А в открытом море они иногда садятся на воду, например, чтобы поймать рыбу или, может быть, отдохнуть, хотя могут и скользить над волнами на огромные расстояния. После этого им опять же трудно взлететь. Они хлопают крыльями изо всех сил и быстро бегут по поверхности – это напоминает энергичный взлет старого самолета-амфибии “Сандерленд” (правда, птица еще и машет крыльями). Такие же сложности со взлетом с воды возникают и у лебедей, поскольку они тоже достаточно крупные птицы. Я то и дело слышу громкий ритмичный шелест их крыльев и спешу посмотреть, как они взлетают с поверхности Оксфордского канала у меня под окном – медленно, с натугой.

Кстати, многие птицы могут бегать по поверхности воды. Птичьи крылья укреплены не только костями, но и перьями, это значит, что они не