Почему некоторые птицы не летают и что эволюция дала им взамен
Страус, пингвин, киви — у всех этих птиц есть крылья, но в воздух они не поднимаются. Это не случайность и не дефект: утрата способности летать — результат миллионов лет приспособления к конкретным условиям жизни. Разберёмся, как это произошло и зачем птицам вообще понадобилось «отказываться» от неба.
Почему некоторым птицам не нужно летать
Полёт — один из самых энергозатратных процессов в животном мире. Чтобы он имел смысл, выгода должна быть значительно больше цены. Именно поэтому среда обитания оказывается ключевым фактором: когда давление хищников невелико, полёт становится ненужным и энергетически невыгодным. Острова без наземных хищников — классический пример такой среды. Здесь птицам не нужно спасаться в воздухе, кормовая база пернатых сосредоточена на земле, а замкнутость экосистемы исключает необходимость дальних миграций.
Именно это показало исследование, опубликованное в журнале Национальной академии наук США. В 2016 году учёные проанализировали строение тела 366 видов и сделали вывод: чем меньше на острове видов хищников, тем сильнее у птиц смещаются затраты энергии от передних конечностей к задним — то есть от крыльев к ногам.
Схожая логика работает и на континентах — там, где после массового вымирания открываются незанятые экологические ниши. После исчезновения нелетающих динозавров количество хищников резко снизилось, а обилие растительного корма на земле позволило некоторым птицам укрупняться, постепенно теряя способность подниматься в воздух. Именно так, по современным данным, развивались ратиты — предки страусов, эму и киви: их летающие предшественники колонизировали новые территории, а уже на месте переходили к наземному образу жизни.
Цифра дня: на Земле обитает более 11 000 видов птиц
Что происходит с телом птицы, когда крылья больше не нужны
Первым делом после отказа от полёта исчезает киль — костяной гребень на грудине, к которому крепятся мощные грудные мышцы. У нелетающих птиц этот элемент отсутствует, а грудина становится плоской.
Вместе с килем уходят мышцы — им просто не к чему крепиться. Летательные мышцы составляют около 17% массы тела у летающей птицы, а их исчезновение высвобождает значительные энергетические ресурсы. Это экономия: тело перестаёт содержать дорогостоящий механизм, который больше не используется.
Следом меняются кости крыльев. Как только птица освобождается от требований полёта, кости крыльев становятся плотнее и массивнее — исчезают полые воздушные полости, характерные для летающих видов.
Затем у нелетающих птиц разрастается тазовый пояс: это нужно, чтобы улучшить навыки бега. Ноги становятся длиннее, кости в них — толще и тяжелее. Исследователи зафиксировали эту закономерность даже у птиц, которые ещё не утратили полёт окончательно: на островах с меньшим числом хищников птицы последовательно перераспределяют энергию от передних конечностей к задним.
Почему дикие птицы прилетают в города и нужна ли им помощь человека
Как птицы справляются с жизнью без полёта
Главный вопрос, который встаёт после утраты полёта, — как теперь спасаться от хищников и добывать еду. Ответ у разных птиц оказался разным, но логика везде одна: ресурсы, которые раньше уходили на поддержание летательного аппарата, перераспределились в пользу нового навыка.
Первое, что сделали нелетающие птицы, — изменили свой рацион. Учёные обратили внимание, что виды, которые не поднимаются в воздух, перешли на растительную диету. Механизм здесь двойной:
- растительный корм никуда не улетает и доступен на земле постоянно;
- переваривание растений требует большого кишечника — дополнительного балласта, который делает полёт ещё более затратным.
Да, угроза хищников никуда не делась, но эволюция предложила альтернативу. Освободившись от весовых ограничений, которые диктует полёт, ратиты начали укрупняться. Там, где наземные хищники всё же появлялись, нелетающие птицы успевали выработать новые стратегии защиты: одни стали физически устрашающими, как казуар, другие — невероятно быстрыми.
Страус — самый наглядный пример ставки на скорость. Эта птица разгоняется до скорости 64 км/ч, а затем может поддерживать бег с темпом 48 км/ч. Пальцевой сустав страуса работает как пружина: длинные упругие сухожилия запасают энергию при каждом шаге и выбрасывают птицу вперёд, помогая ей легко уходить от погони. Крылья при этом никуда не делись — они превратились в рули. Во время быстрого бега птица расправляет их и использует как самолёт: приподнимая одно крыло и опуская другое, страус смещает центр тяжести и «тормозит» нужную сторону тела. Это позволяет резко менять направление на высокой скорости — манёвр, недоступный четвероногим преследователям.
Пингвины пошли в другую сторону — их крылья не атрофировались, а адаптировались к воде: они стали короче и жёстче, чем у летающих птиц. Это потребовало полного перестроения конечностей: кости в них стали более плотными, мускулатура изменилась, форма стала максимально обтекаемой. Исследование, опубликованное в Журнале экспериментальной биологии, показало, что гибкое крыло-ласт толкает пингвина вперёд значительно эффективнее, чем жёсткое, почти в два раза. Крыло как инструмент для полёта исчезло, но как инструмент для передвижения осталось, — просто сменило среду.
Киви выбрал третий путь — скрытность и обострённые чувства. Днём он прячется в норе, ночью выходит кормиться — и ориентируется с помощью носа, а не глаз. Анализ генома киви, опубликованный в журнале «Геномная биология», показал: гены цветового зрения у этой птицы отключены, а набор обонятельных рецепторов заметно разнообразнее, чем у других исследованных видов. Это означает, что киви способен различать гораздо больше запахов. Киви — единственная птица с ноздрями на самом кончике клюва: он буквально обнюхивает землю в поисках червей и личинок. Эксперименты с птицами в неволе подтвердили: при охоте в почве киви опирается прежде всего на обоняние и осязание кончика клюва, а не на зрение или слух. При этом глаза у него аномально маленькие для ночной птицы.
Птицы регулярно адаптируются к новым условиям: одни становятся мельче, другие учатся щёлкать орехи с помощью автомобилей, третьи сдвигают свой сезон размножения. Подробнее о том, как жизнь рядом с человеком изменила птиц, читайте в нашем материале.
Подпишитесь на «Рамблер» в Max! Будем на связи вопреки блокировкам и сбоям.