Что ограничивает максимальные размеры птиц?
Почему птицы не бывают размером с лошадь? Среди ныне существующих видов летающих птиц рекордсменом по весу является лебедь, который может достигать пятидесяти килограммов. Однако ученым известна ископаемая птица аргентавис (Argentavis magnificens), которая жила в Миоцене (примерно 20 млн. лет назад) и весила около семидесяти килограммов, что соответствует среднему весу человека.
Исследователи из музея Бюрка в университете штата Вашингтон, США (Burke Museum at the University of Washington, USA), Зиверт Ровер (Sievert Rohwer) и его коллеги, показали, что увеличение максимального размера тела птиц ограничено временем, необходимым для замены во время линьки перьев, используемых для полета.
Перья птиц подвергаются постоянному ультрафиолетовому излучению, а также негативному воздействию бактерий, что приводит к их довольно быстрому изнашиванию. Для поддержания необходимых аэродинамических свойств оперения крыльев и хвоста, птицы вынуждены время от времени менять его в процессе так называемой "линьки". Небольшие птицы линяют один-два раза в год, при этом их первостепенные маховые перья (9–10 самых крупных перьев, которые прикрепляются к заднему краю скелета кисти и играют важную роль при полете), замещаются последовательно одно за другим, причем каждое новое перо отрастает примерно за три недели.
Крупные птицы используют другие механизмы линьки. Некоторые обновляют оперение в течение двух или даже трех лет, что не может не сказаться на состоянии перьев. Другие сбрасывают сразу несколько перьев в разных точках крыла, а не последовательно по одному. Те птицы, которые не используют полет непосредственно для пропитания и ухода от хищников (такие как многие водоплавающие, например, утки и гуси) сбрасываю все оперение сразу, и проводят некоторое время в неоперенном, а значит и более уязвимом состоянии.
С ростом массы тела птицы, происходит увеличение длины ее маховых перьев, которое составляет примерно одну треть от увеличения массы. Однако скорость роста пера увеличивается лишь на одну шестую от увеличения массы тела. Это означает, что, например, птице весом в десять килограммов потребуется 56 дней для замены одного махового пера. Увеличение сроков замены перьев, несомненно, сказывается на эффективности полета птицы, а значит и на всей ее жизнедеятельности. Очевидно, что чем дольше отрастает новее перо, тем более высок риск для птицы быть пойманной хищником или ослабнуть от недоедания из-за неэффективного поиска пищи.
Причины подобного соотношения размеров перьев, скорости их замещения и массы тела птицы пока остаются неизвестными, однако, исследователи полагают, что это, вероятно, связано с процессом формирования опахала пера, имеющего двухмерное строение, из зоны роста на стержне пера, которое в приближении имеет только одно измерение.
Перья птиц – это одна из самых впечатляющих адаптаций, известная в животном мире. Однако динамика и геометрия роста перьев до сих пор слабо изучены. Возможно, ускоренный рост перьев может быть достигнут благодаря увеличению зоны роста пера, однако, вполне вероятно, что это сделает перья более слабыми и участит случаи их выпадения или повреждения.
Что же касается аргентависа, то ученые предполагают, что эта гигантская древняя птица, вероятнее всего, сбрасывала все перья одновременно, и в течение длительного времени не питалась, существуя за счет накопленных жировых запасов. Примерно так в наши дня поступают императорские пингвины.
