То, как вылупившиеся куропатки учатся летать, объясняет, как этому научились первые птицы
Пётр Смирнов
Наблюдение за птенцами куропаток помогло разгадать загадку возникновения полёта в древности. Летать дальних предков птиц — динозавров — научил бег вверх по склонам гор. Парить, срываясь с обрывов и прыгая с деревьев, пернатые научились позже.
Возникновение полета — спорный момент практически любой эволюционной теории, за исключением креационизма, приписывающего всему божественное происхождение. Дарвинизм, как и все основанные на нем современные учения, подразумевает наличие переходных форм — особей, обладающих чертами как исходных, так и конечных организмов.
В случае с птицами их существование тяжело объяснить, ведь они гораздо уязвимей своих предшественников, но занимают при этом ту же экологическую нишу. Понятно, что такие формы должны пережить не одно поколение, чтобы превратиться в знакомых всем нам пернатых. Поэтому переход к полету, как, собственно, и возникновение самого класса птиц наравне с зарождением жизни, остается одним из самых сильных аргументов сторонников намеренного создания Земли и всего сущего.
Биологи из лаборатории полёта Университета Монтанырешили воспользоваться биогенетическим законом Геккеля-Мюллера, который уже не раз помогал ученым. По-научному его можно сформулировать как «онтогенез есть краткое повторение филогенеза».
Говоря проще, во время индивидуального развития организм вкратце повторяет все превращения своего вида в ходе эволюции. Например, головастик куда больше походит на рыб, чем на лягушек, а эмбрионы млекопитающих на разных стадиях обладают и жаберными щелями, и двухкамерным сердцем.
Но это характерно не только для эмбрионального развития — ребенок учится говорить, писать и читать за первые шесть--семь лет, когда человечеству для этого понадобилось несколько тысяч. То же самое происходит и в животном мире, когда родители передают своим потомкам необходимые навыки, в частности — птенцы учатся летать, осваивая принципиально другой способ передвижения.
Детально исследовать это «самообучение» Кеннет Дайал и его коллеги решили на примере куропатки.
В данном случае генетическая близость к предшественникам не так уж важна. Главное — она обладает такими же способностями: более чем неплохо передвигается по земле и, в отличие от бегающих пернатых, хорошо летает.
«Занятия» взрослых птенцов, не знакомых с матерью, заключались в беге по горкам с различным углом — 65, 70, 80 и 90 градусов для поддержания тонуса и тренировки «бега по наклонной с поддержкой крыльями».
После того как птенцы забирались на гору, им приходилось оттуда прыгать. И для этого тоже пользоваться крыльями.
Тот же самый эксперимент повторяли и с птенцами, вылупившимися на предыдущий день.
Для выполнения этих достаточно сложных и опасных упражнений куропаткам было достаточно «положительной мотивации» и чувства коллектива. Если на вершине горы ставили коробку с другими птенцами, то «добровольцу» не требовалось никаких других поводов для скалолазанья, если же переставить родственников вниз, то пернатые сами решались на рискованный прыжок.
С помощью четырех синхронизированных высокоскоростных цифровых камер (250 кадров в секунду) ученые регистрировали движение каждого крыла относительно тела и тела относительно земли.
Для математических расчетов они пользовались двумя величинами. Первая — ориентация плоскости маха, образуемой движением крыла. Этот показатель вычисляли в трех вариантах: «позвоночном» — угол между этой плоскостью и осью тела; общем (угол с наклонной плоскостью) и «гравитационном» (угол с горизонталью). Вторая — угол атаки между направлением скорости набегающего на тело потока воздуха и продольной осью крыла.
Углы оказались настолько постоянными, что менялись от одной особи к другой в пределах всего одного--двух градусов.
Ученые считают, что это подтверждает то, что в течение первой недели птицы не совсем самостоятельно учатся летать, а скорей «вспоминают» достигнутое их далекими предками. А постепенный поворот крыльев до необходимого для полёта угла и является «кратким повторением филогенеза».
Предки птиц, динозавры, обладавшие перьями на передних конечностях, помогали ими себе при беге и преодолении препятствий. Размахивая «руками», они приобрели способность подниматься по всё более и более крутым горкам.
Так горы «учили» рептилий летать.
В конце концов, пернатые «поняли», что бегать не обязательно – достаточно лишь воспользоваться крыльями, только «под более острым углом».
Ученые показали, что ключевую роль играет не только размер и профиль крыла, но и умение им пользоваться.
Второй, не менее важный, вывод — планирование появилось позже полета.
Это ученые выяснили, анализируя переход от взлета к полету и от полета к посадке. Оцениваемые углы при планировании ближе к переходу от полета к посадке, нежели к неумелому использованию крыльев для компенсации удара при падении в ходе обучения прыжкам «по бразильской системе».
И пусть эти находки вряд ли помогут авиаконструкторам, одной загадкой в теории эволюции стало меньше.
Цивилизация
