Эти гениальные птицы - [17]
Полет — действительно трудоемкое дело. Птица размером с голубя во время полета расходует примерно в десять раз больше энергии, чем в состоянии покоя. У маленьких птичек, таких как вьюрок, короткие перелеты с частым маханием крыльями отнимают энергии почти в 30 раз больше. (Для сравнения: расход энергии при плавании у водоплавающих птиц, таких как утка, превышает энергозатраты в состоянии покоя всего в три-четыре раза.) Чтобы удовлетворить ограничительным условиям полета, природа действительно постаралась облегчить нагрузку для птиц, наделив их максимально прочным, но легким скелетом. Некоторые кости слились, некоторые вообще были устранены. Тяжелым, зубастым челюстям пришел на замену легкий клюв, состоящий в основном из кератина. Кости крыльев стали воздушными, почти полыми, но укрепились изнутри каркасом из костных перекладин, чтобы предотвратить возможные деформации. Другие кости, наоборот, стали более плотными, даже плотнее, чем у млекопитающих. Это касается костей ног и мощной грудной клетки, к которой крепятся крылья. (При движении вниз птичье крыло производит достаточно силы, чтобы поднять в воздух двойную массу тела птицы.) Изучив гены, задействованные в формировании скелетной системы птиц, биологи обнаружили в два раза больше генов, отвечающих за реконструкцию и резорбцию костей, чем у млекопитающих. Бóльшая часть птичьих костей полые и тонкостенные, но поразительно жесткие и прочные. Иногда это приводит к парадоксальным результатам: у фрегата с размахом крыльев более двух метров скелет весит меньше, чем оперение.
Эволюция нашла и другие способы упростить или полностью устранить ненужные части тела. У птиц нет мочевого пузыря[9]. Печень сократилась до полуграмма. Сердце у птиц, как и у млекопитающих, четырехкамерное и с двумя желудочками, но очень миниатюрное и бьется несравнимо быстрее (от 500 до 1000 ударов в минуту у черношапочных гаичек по сравнению с 78 ударами у человека)[10]. Их дыхательная система пропорционально намного больше, чем у млекопитающих, и составляет одну пятую от объема тела по сравнению с одной двадцатой у последних, и она намного эффективнее. Их «сквозные» легкие, заключенные в жесткий каркас туловища, всегда сохраняют одинаковый объем (в отличие от легких млекопитающих, которые расширяются и сокращаются внутри подвижной грудной клетки) и соединены со сложной сетью воздушных мешков, в которых находится воздух за пределами легких. В отличие от большинства рептильных родственников, птицы оставили себе только один яичник с левой стороны; правый был утерян в процессе эволюции[11]. Половые органы птиц увеличиваются только в сезон размножения; в течение большей части года их семенники, яичники и маточные трубы уменьшаются до минимальных размеров.
Сокращение птичьего генома также может быть следствием адаптации к полету. Птицы обладают самым маленьким геномом среди всех амниот — так называется группа животных, включая рептилий и млекопитающих, которые первоначально откладывали яйца на суше. Геном типичного млекопитающего содержит от одного до восьми миллиардов пар оснований, тогда как у птиц эта цифра колеблется на уровне миллиарда, что получилось в результате значительного уменьшения количества повторяющихся фрагментов и множества делеций, то есть утрат участков ДНК в ходе эволюции. Вероятно, сокращение генома позволило предкам птиц гораздо быстрее корректировать свои гены, адаптируясь к сложности полета.
ЭТА ЭКОНОМИЧНАЯ во всех аспектах структура сформировалась в результате уникального эволюционного процесса, который начался еще у динозавров и привел к их превращению в современных птиц.
Томас Гексли был одним из первых, кто проследил этот эволюционный путь, что, кстати говоря, нисколько не улучшило имидж птиц в глазах людей и не добавило им интеллекта. Гексли — «старика с желтым лицом, квадратной челюстью и пронзительными маленькими карими глазами», как описал его ученик Герберт Уэллс, — считали «цепным псом Дарвина». В его распоряжении был довольно ограниченный ископаемый материал, но, тщательно изучив его, он сумел увидеть в динозаврах признаки птиц, а в древней, только что тогда описанной птице — так называемом археоптериксе возрастом 150 млн лет — признаки динозавров. «Если бы задняя четверть, от подвздошной кости до пальцев ног невылупившегося цыпленка вдруг могла многократно увеличиться в размерах, окостенеть и окаменеть, — писал Гексли, — это обеспечило бы нас последним переходным звеном между птицами и рептилиями; в их характере нет ничего, что могло бы помешать нам отнести их к динозаврам».
Конечно, Гексли был прав. Птицы произошли от динозавров в Юрский период от 150 до 160 млн лет назад. На самом деле, как говорит палеонтолог Стивен Брусатте из Эдинбургского университета: «Мы не нашли четкого разграничения между „динозаврами“ и „птицами“. Динозавры превратились в птиц не за один день; преобразования начались очень рано, и птичье тело формировалось постепенно, по частям на протяжении более чем ста миллионов лет непрерывной эволюции».
Также в птицах есть многое от рептилий: такие же глаза-бусинки и резкие отрывистые движения; у малайского калао (птицы-носорога) такие же крылья, как у птеродактилей
В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.
Книга посвящена жизни и творчеству выдающегося советского кристаллографа, основоположника и руководителя новейших направлений в отечественной науке о кристаллах, основателя и первого директора единственного в мире Института кристаллографии при Академии наук СССР академика Алексея Васильевича Шубникова (1887—1970). Классические труды ученого по симметрии, кристаллофизике, кристаллогенезису приобрели всемирную известность и открыли новые горизонты в науке. А. В. Шубников является основателем технической кристаллографии.
Нильс Бор — одна из ключевых фигур квантовой революции, охватившей науку в XX веке. Его модель атома предполагала трансформацию пределов знания, она вытеснила механистическую модель классической физики. Этот выдающийся сторонник новой теории защищал ее самые глубокие физические и философские следствия от скептиков вроде Альберта Эйнштейна. Он превратил родной Копенгаген в мировой центр теоретической физики, хотя с приходом к власти нацистов был вынужден покинуть Данию и обосноваться в США. В конце войны Бор активно выступал за разоружение, за интернационализацию науки и мирное использование ядерной энергии.
Джеймс Клерк Максвелл был одним из самых блестящих умов XIX века. Его работы легли в основу двух революционных концепций следующего столетия — теории относительности и квантовой теории. Максвелл объединил электричество и магнетизм в коротком ряду элегантных уравнений, представляющих собой настоящую вершину физики всех времен на уровне достижений Галилея, Ньютона и Эйнштейна. Несмотря на всю революционность его идей, Максвелл, будучи очень религиозным человеком, всегда считал, что научное знание должно иметь некие пределы — пределы, которые, как ни парадоксально, он превзошел как никто другой.
Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал.
«Занимательное дождеведение» – первая книга об истории дождя.Вы узнаете, как большая буря и намерение вступить в брак привели к величайшей охоте на ведьм в мировой истории, в чем тайна рыбных и разноцветных дождей, как люди пытались подчинить себе дождь танцами и перемещением облаков, как дождь вдохновил Вуди Аллена, Рэя Брэдбери и Курта Кобейна, а Даниеля Дефо сделал первым в истории журналистом-синоптиком.Сплетая воедино научные и исторические факты, журналист-эколог Синтия Барнетт раскрывает удивительную связь между дождем, искусством, человеческой историей и нашим будущим.
Эта книга – захватывающий триллер, где действующие лица – охотники-ученые и ускользающие нейтрино. Крошечные частички, которые мы называем нейтрино, дают ответ на глобальные вопросы: почему так сложно обнаружить антиматерию, как взрываются звезды, превращаясь в сверхновые, что происходило во Вселенной в первые секунды ее жизни и даже что происходит в недрах нашей планеты? Книга известного астрофизика Рэя Джаявардхана посвящена не только истории исследований нейтрино. Она увлекательно рассказывает о людях, которые раздвигают горизонты человеческих знаний.