Когда дело доходит до топливной экономичности, колибри имеет значение размер.

«У животных размер тела играет важную роль в определении количества энергии, необходимой для движения», — говорит Деррик Грум, ведущий автор исследования и бывший аспирант лаборатории профессора Кена Уэлча.«Мы обнаружили, что более крупные колибри более экономичны, чем более мелкие виды, и это может быть связано с тем, что более мелкие колибри должны махать крыльями быстрее, чем более крупные виды».Целью исследования, опубликованного в Proceedings of the Royal Society B, было изучение связи между морфологическими характеристиками, такими как масса тела и размах крыльев, со скоростью метаболизма — скоростью, с которой птицы потребляют энергию.

В ходе исследования также выяснилось, насколько хорошо колибри превращают пищу в движение, что также называется механохимической эффективностью.«Мы хотели исследовать, насколько эффективно колибри разных размеров получают движение от глюкозы и других сахаров», — говорит Грум, который недавно стал постдоком в Массачусетском университете в Амхерсте.Само собой разумеется, что более крупным животным для передвижения требуется больше энергии, чем более мелким, но это не соотношение 1: 1. Другими словами, животному, которое в 100 раз больше, не требуется в 100 раз больше энергии для движения.«Это называется повышением механохимической эффективности», — говорит Велч, эксперт по колибри и соавтор исследования.

В предыдущих исследованиях было показано, что у животных повышается эффективность по мере увеличения их размеров. «По сути, для данного количества произведенной механической энергии требуется меньше метаболических затрат, чтобы это произошло», — отмечает Уэлч.Метаболизм колибри — чудо эволюционной инженерии. Им требуется невероятное количество энергии, чтобы махать крыльями 50 или более раз в секунду, чтобы поддерживать полет в воздухе.

Если бы они были размером с человека, они потребляли бы энергию в 10 раз больше, чем олимпийский марафонец. Предыдущие исследования, проведенные в лаборатории Уэлча, даже показали, что они одинаково способны сжигать как глюкозу, так и фруктозу, которые являются отдельными компонентами сахара — уникальной черты, которой не могут достичь другие позвоночные.

Хотя шкала эффективности изучалась у некоторых наземных животных и насекомых в прошлом, это первый раз, когда она была измерена у птиц. Но понять, как размер тела определяет, сколько энергии необходимо для полета, технически очень сложно, поскольку большинство птиц летят прямо. К счастью, колибри используют парящий полет, что позволяет легко измерить скорость метаболизма с помощью имеющегося оборудования.

Для исследования были сопоставлены данные 25 видов колибри размером от трех до 10 граммов. Чтобы собрать данные для некоторых видов, Грум научил их есть из кормушек, где они будут дышать в респирометрическое оборудование, которое может измерять потребление кислорода и производство CO2.Исследование поднимает несколько интересных вопросов.

Во-первых, это могло бы помочь объяснить, почему определенные виды колибри встречаются в определенных местах. Масштабирование эффективности может объяснить, почему более крупные колибри встречаются на больших высотах, потому что им требуется меньше пищи, чтобы выдерживать парение в менее плотном и бедном кислородом воздухе, отмечает Уэлч.Это также может помочь объяснить, почему самые большие колибри такие большие, что может сводиться к пониманию эффективности, с которой колибри могут производить механическую энергию, и того, сколько это необходимо.«По мере увеличения масштабов требуется все больше и больше мощности, а скелетно-мышечная структура, на которой построены все животные, просто не может справиться с этой задачей», — говорит он.

То же самое можно сказать и о колибри на противоположном конце спектра. Самые маленькие виды не меньше 2–2,5 граммов, и причина может заключаться в том, что механическая эффективность зависит от минимального размера.«Так быстро или быстро задействовать мышцы просто непрактично с энергетической точки зрения», — добавляет Велч.

Исследование получило финансирование от Совета по естественным наукам и инженерным наукам Канады, Американского музея естественной истории, Национального научного фонда и гранта на исследовательскую инфраструктуру от Исследовательского фонда Онтарио.


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *