Тропические птицы развили «сверхбыстрые» мышцы крыльев для брачных игр, а не для полёта
Исследования группы тропических птиц выявили одни из самых быстрых мышц конечностей, зарегистрированных у любого позвоночного животного. Согласно статье, которая будет опубликована в журнале eLife, эта мышца, способная двигать крылом более чем в два раза быстрее скоростей, необходимых для полёта, эволюционировала в связи с экстравагантными брачными демонстрациями, включающими быстрые движения конечностей.
«Сверхбыстрые» движения крыльев самцов красноголовых и золотоголовых манакинов неразличимы для человеческого глаза и примерно в 6–8 раз быстрее, чем скорость 8 герц (Гц), с которой спринтер (например, атлет-олимпиец Усэйн Болт) перемещает ноги в воздухе во время стометрового забега.
«Открытие сверхбыстрой мышцы крыла у этих птиц прокладывает путь для дальнейших исследований того, что должно или может измениться в мышце, чтобы она приводила в движение более быстрые движения», — говорит первый автор Мэтью Фуксьягер из Университета Уэйк Форест.
Многие виды выполняют быстрые движения конечностями как часть брачных демонстраций. Однако, поскольку производительность мышц ограничена компромиссом между скоростью и силой, неясно, как животные развивают способность генерировать как стремительные движения для эффектных демонстраций, так и силу, необходимую для их осуществления.
Чтобы ответить на этот вопрос, команда сравнила скорость сокращения мышц передних конечностей у диких золотошейных и красноголовых манакинов с тремя другими родственными видами: синеголовым манакином, сумеречным муравьеловом и домовым крапивником.
«Из изученных видов золотошейные и красноголовые манакины производят исключительно быстрые движения крыльями как часть своих акробатических брачных демонстраций», — объясняет Фуксьягер.
Например, золотошейные манакины выполняют «перекаты-щелчки», ударяя крыльями друг о друга над спиной с частотой около 60 Гц, чтобы произвести громкий механический звук. Красноголовые манакины производят похожий крыльевой звук — «хлопок», при котором крылья быстро и последовательно вытягиваются чуть выше тела и сразу же отводятся назад со скоростью около 45 Гц.
Исследователи изучили различия в скорости сокращения мышц, сравнив частоту полурасслабления у пяти разных видов. Результаты показали, что только у золотошейных и красноголовых манакинов эволюционировали сверхбыстрые сократительные движения в их основной мышце-ретракторе плечевой кости. Две другие мышцы, генерирующие основную аэродинамическую силу для полёта, не отличались от таковых у других птиц, что говорит об их сохранении для производства силы, необходимой для полёта.
Команда также обнаружила, что мышца-ретрактор у этих манакинов более чем способна приводить в движение естественные колебания крыльев, составляющие их впечатляющие демонстрации.
В совокупности результаты показывают, что специфические адаптации мышц к скорости сокращения позволяют некоторым птицам избегать компромисса между мышечной скоростью и силой, используя передние конечности как для быстрых демонстративных жестов, так и для активного передвижения.
«Дальнейшие исследования могли бы изучить, как эта одна мышца может создавать такие сверхбыстрые движения крыльев, и играют ли мужские гормоны, такие как тестостерон, роль в регулировании её скорости», — добавляет Фуксьягер.