Jak fregaty pozostają w powietrzu przez całe tygodnie

Jerry C. Coyne

2016-07-12

Tutaj jest fregata w locie i te skrzydła są olbrzymie. Zdjęcie zrobione na zachód od Wysp Bożego Narodzenia, Kiribati, 21 listopada 2012 © Donald H. Gudehus. Źródło.

Fregaty średnie (Fregata minor) są cudami natury, bo wiadomo, że potrafią pozostawać w powietrzu – bez lądowania – przez tygodnie, a nawet miesiące, chociaż muszą obniżać się do powierzchni wody, żeby łowić ryby. I dobrze, że tam nie lądują, bo w odróżnieniu od wszystkich niemal innych ptaków morskich ich pióra nie są wodoodporne, a ich stopy są zbyt małe, by osadzić się na wodzie. Co może być dla nich problemem, bo żyją łowiąc ryby w oceanie. (Oczywiście, te cechy mogły wyewoluować już po ewolucji ich obyczajów pozostawania w powietrzu lub ko-ewoluować razem z nim.) Fregaty mają największą powierzchnię skrzydeł w stosunku do masy ciała ze wszystkich żyjących ptaków, a ich jedynymi rywalami w utrzymywaniu się długo w powietrzu są jerzyki, które także pozostają w powietrzu przez miesiące bez odpoczynku i bez snu.

Samce mają czerwone worki skórne, które nadymają, by zwabić samice podczas sezonu godowego (zdjęcie z Wikipedii).

Tutaj jest ich zasięg:

Jak tym ptakom udaje się pozostawać w powietrzu tak długo? Czy śpią w locie? Zespół badaczy pod kierownictwem Henri Weimerskircha dał odpowiedź w artykule opublikowanym w numerze „Science” z 1 lipca (odnośnik i link poniżej).

Okazuje się, że ptaki wydatkują bardzo niewiele energii, machając skrzydłami tak rzadko, jak to jest możliwe. Dokonują tego przez wykorzystywanie wiatru i pogody. Dla śledzenia tych ptaków i ich zużycia energii zespół zamontował zasilane energią słoneczną nadajniki na 49 ptakach (24 dorosłych, 25 młodocianych) schwytanych na wyspach Europy między Madagaskarem a lądem afrykańskim. Dodatkowo 11 dorosłych samic wyposażono w aparaturę mierzącą ich lokalizację GPS, przyspieszenie i tempo bicia serca. Ptaki śledzono od chwili, kiedy opuściły Europę po okresie lęgowym i ruszyły na północ na łowy.

W tym okresie ptaki były nieustannie w powietrzu poza sporadycznymi odpoczynkami – lądując na wysepkach na zaledwie 8-48 godzin. Przeciętnie maksymalny czas w powietrzu dla tych ptaków wynosił 41,2 dnia każdy, z rekordem 2,1 miesiąca w powietrzu bez odpoczynku. Badacze wiedzieli o tym, ponieważ mogli monitorować wysokość i pozycję ptaków. Przeciętnie ptaki podróżowały 420 do 450 kilometrów dziennie (większa odległość niż między Nowym Jorkiem a Waszyngtonem), zależnie od pogody krążąc w pasie ciszy (patrz poniżej) lub podążając w sposób ukierunkowany.

Jak więc pozostawały w powietrzu tak długo bez doprowadzania się do stanu wyczerpania? Badacze odkryli kilka rzeczy:

W okresie, kiedy ptaki były w powietrzu, są obszary bezwietrzne (ang. doldrum) między Madagaskarem a Indiami. Nadajniki pokazywały, że ptaki latały wokół krawędzi tych stref ciszy, bo te krawędzie mają prądy wstępujące, których ptaki używały do nabrania wysokości bez wydatkowania energii. Tutaj jest trasa jednego dorosłego samca. Kolory, jak zaznaczono na skali, podają szybkość wiatru w metrach na sekundę (zero w strefie ciszy). Wszystkie podpisy pochodzą z artykułu:

Dwa kolejne przemieszczenia się dorosłego samca fregaty (nr 138502) z wyspy Aldabra (Seszele) w stosunku do siły wiatru (w metrach na sekundę, skala barw) i kierunek (strzałki). (A) W maju 2015 r., 24-dniowa wyprawa łowiecka wokół strefy ciszy (pokazanej przez brak wiatru na biało), z 1 dniem odpoczynku na Chagos. (B) W czerwcu 2015, 28-dniowa wyprawa łowiecka z 36-godzinnym odpoczynkiem na Chagos.

Ptaki zyskują wysokość do szybowania (które następnie pozwala im na lot ślizgowy w dół bez wydatkowania energii) przez poruszanie się z wiatrem, używając termicznych prądów wstępujących, by je podniosły. Następnie ześlizgują się w dół z wiatrem z boku. Tutaj jest diagram ich ruchów, które autorzy opisują jako „skomplikowany, zygzakowaty ruch kolejki górskiej”. Wznoszą się około 600-700 metrów za każdym razem zanim zaczynają ześlizgiwać się w dół:

Fig. 3 Trójwymiarowy ruch fregaty w trzech skalach. (A) Odcinek trasy fregaty poruszającej się z wiatrem bocznym. (B) Powiększenie, pokazujące przemiennie ślizganie się i wznoszenie, czego rezultatem jest ruch zygzakowaty i kolejka górska. (C) Szczegółowe schematyczne przedstawienie pojedynczego cyklu wznoszenia się i ślizgania, ilustrujące wspinaczkę przez kołowanie z dryfem z powodu wiatru, po której następuje ześlizgiwanie się.

Wreszcie – i to jest może najbardziej zaskakujące odkrycie – ptaki wlatują w chmury kłębiaste (cumulus), które mają silne prądy wstępujące. Wewnątrz tych chmur ptaki mogą wznosić się 5 metrów/sekundę i dotrzeć do wysokości aż 4000 metrów, gdzie temperatura jest poniżej zamarzania wody! Ześlizgują się w dół i po takim wielkim wzbiciu się mogą ślizgać się około 60 kilometrów bez machnięcia skrzydłem. Robią to także młode ptaki, co sugeruje, że to zachowanie nie jest wyuczone, ale wdrukowane.

Na koniec: czy śpią? Autorzy nie wiedzą i nie wie tego także nikt inny. Oto, co piszą:

“Długie okresy ciągłego lotu przerywane są przez bardzo krótkie okresy odpoczynku na lądzie, co sugeruje, że fregaty mogą spać w powietrzu. Okresy niskiej aktywności (bez machania skrzydłami) zdarzają się głównie podczas epizodów wznoszenia się i mogą pozwolić na sen. Jednak okresy całkowitego bezruchu (w ogóle żadnego machania skrzydłami), potencjalnie odpowiadające okresowi snu, są stosunkowo krótkie (~2 min, nigdy nie przekraczające 12 min). Zwierzęta takie jak fregaty mogły wyewoluować zdolność obywania się bez snu, kiedy żądania ekologiczne faworyzują czujność, jak podczas długich lotów, ale potrzebne są badania, by ustalić, jak śpią podczas dużo dłużej trwających przelotów”.

Jestem pewien, że wielu czytelników doceniłoby wyewoluowaną zdolność obywania się bez snu! Jest wielką zagadką, dlaczego te ptaki to robią (jeśli robią to), podczas gdy inne zwierzęta absolutnie wymagają snu, by móc żyć. W każdym razie, mamy kolejne badanie, które przy pomocy nowoczesnej technologii jest w stanie odkryć, o ile wspanialsze są zwierzęta niż kiedykolwiek podejrzewaliśmy.

Tutaj jest film wideo tych ptaków, wyprodukowany, by ilustrować odkrycia Werimerskirch i In. Niestety, głos jest robota.

________________

Weimerskirch, H., C. Bishop, T. Jeanniard-du-Dot, A. Prudor, and G. Sachs. 2016. Frigate birds track atmospheric conditions over months-long transoceanic flights. Science 353:74-78.

How frigate birds stay aloft for-weeks and weeks

Why Evolution Is True, 6 lipca 2016

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska

Jerry A. Coyne

Profesor na wydziale ekologii i ewolucji University of Chicago, jego książka "Why Evolution is True" (Polskie wydanie: "Ewolucja jest faktem", Prószyński i Ska, 2009r.) została przełożona na kilkanaście języków, a przez Richarda Dawkinsa jest oceniana jako najlepsza książka o ewolucji. Jerry Coyne jest jednym z najlepszych na świecie specjalistów od specjacji, rozdzielania się gatunków. Jest wielkim miłośnikiem kotów i osobistym przyjacielem redaktor naczelnej.