Крупные колибри эффективнее мелких по расходу энергии
Исследование Университета Торонто в Скарборо показало, что в вопросе топливной эффективности для колибри лучше быть крупнее.
«У животных размер тела играет важную роль в определении количества энергии, необходимой для движения», — говорит ведущий автор исследования Деррик Грум.
Учёные обнаружили, что крупные виды колибри более энергоэффективны, чем мелкие. Это может быть связано с тем, что мелким колибри приходится чаще махать крыльями, чем крупным видам.
Цель исследования, опубликованного в Proceedings of the Royal Society B, — изучить связь между морфологическими признаками (массой тела, размахом крыльев) и скоростью метаболизма (потребления энергии). Также изучалась механохимическая эффективность — то, насколько хорошо колибри преобразуют энергию пищи в движение.
«Мы хотели изучить, насколько эффективны колибри разного размера в получении движения из глюкозы и других сахаров», — поясняет Грум.
Хотя более крупным животным для движения нужно больше энергии, это не соотношение 1 к 1. Животное, которое в 100 раз крупнее, не требует в 100 раз больше энергии. Это явление называется возрастающей механохимической эффективностью.
«По сути, для производства заданного количества механической мощности требуется меньше метаболических затрат», — отмечает соавтор, эксперт по колибри профессор Кен Уэлч.
Метаболизм колибри уникален. Им нужно огромное количество энергии, чтобы махать крыльями 50 и более раз в секунду для парящего полёта. Если бы они были размером с человека, они потребляли бы энергию более чем в 10 раз быстрее, чем олимпийский марафонец.
Хотя масштабирование эффективности ранее изучалось у наземных животных и насекомых, впервые это измерено у птиц. Колибри идеально подходят для таких измерений, потому что используют стабильный парящий полёт.
В исследовании сравнивались данные 25 видов колибри массой от 3 до 10 граммов. Для сбора данных колибри приучали питаться из кормушек, где они дышали в респирометрическое оборудование, измеряющее потребление кислорода и выработку CO2.
Выводы исследования поднимают новые вопросы:
- Они могут объяснить, почему крупные колибри встречаются на больших высотах: им требуется меньше пищи для поддержания полёта в разреженном, бедном кислородом воздухе.
- Они могут помочь понять, почему самые крупные колибри имеют предел размера: при увеличении масштаба требуется всё больше мощности, и мышечно-скелетная структура не справляется.
- Также существует минимальный предел размера (2–2,5 г): работа мышц на такой высокой скорости становится энергетически нецелесообразной.