Nowe badania: mechanika płuc ptaków szybujących poprawia ich wydolność lotu

WarsawTakie ptaki jak rybołowy, orły i sępy potrafią długo unosić się w powietrzu, wykorzystując prądy wstępujące, bez potrzeby machania skrzydłami. Naukowcy odkryli nową metodę, jaką te ptaki stosują, aby poprawić swój lot: wykorzystują swoje płuca. Międzynarodowy zespół kierowany przez biologa z Uniwersytetu Florydy, Emmę Schachner, dokonał tego odkrycia, a ich badania opublikowano w czasopiśmie „Nature”.

Ptaki oddychają inaczej niż ssaki. Ssaki korzystają z tej samej drogi do wdychania i wydychania powietrza. U ptaków płuca pozostają nieruchome, a powietrze przemieszcza się w jednym kierunku, wspomagane przez worki powietrzne. Jeden z nich, zwany subpectoral diverticulum (SPD), zwiększa siłę mięśni odpowiedzialnych za lot.

Kluczowe informacje z badania:

• Płuca ptaków posiadają worki powietrzne, które ułatwiają lot.
• Unikalny worek powietrzny zwany SPD zwiększa zdolność do szybowania.
• SPD występuje tylko u ptaków szybujących.

Tomografia komputerowa jastrzębia rdzawosternego doprowadziła do przypadkowego odkrycia SPD. Schachner zauważyła duży zgrubienie między mięśniami piersiowymi a supracoracoideus, które są kluczowe dla machania skrzydłami. Wysunęła przypuszczenie, że ten worek pomaga jastrzębiowi lepiej szybować.

Schachner i Andrew Moore z Uniwersytetu Stony Brook przeanalizowali 68 gatunków ptaków. Odkryli, że SPD występuje u ptaków, które wznoszą się przynajmniej siedem razy, a brakuje go u tych, które nie szybują. To wskazuje na ważność SPD w lotach szybowcowych.

Schachner współpracował z Karlem Batesem z Uniwersytetu w Liverpoolu, aby zbadać, jak SPD wpływa na jastrzębie. Stworzyli komputerowy model ciała ptaka. Model wykazał, że SPD wspomaga działanie mięśnia piersiowego, utrzymując skrzydło stabilne i w poziomie. Gdy w modelu usunęli SPD, lot ptaka się pogorszył.

Zobacz również:

Dzisiaj · 19:21

Nowatorskie rozwiązanie wspierające planowanie przyszłości rzeki Kolorado

Wyniki ich badań wskazują, że SPD ma znaczenie dla ptaków szybujących w powietrzu. Odkryli również, że mięśnie piersiowe tych ptaków różnią się od mięśni u ptaków, które nie szybują. Ta różnica pozwala ptakom generować większą siłę.

To odkrycie zmienia nasze postrzeganie związku między ruchem a oddychaniem. Wiedzieliśmy już, że ruch poprawia oddychanie u ptaków. Teraz wiemy, że płuca mogą również wpływać na sposób, w jaki te ptaki poruszają się podczas lotu na dużej wysokości.

Zespół stwierdził, że SPD nie ma innych zastosowań. Obserwowali tomografię komputerową spokojnego jastrzębia rdzawosternego podczas oddychania. Odkryli, że jastrząb był w stanie oddychać, nawet gdy worek powietrzny był zapadnięty. Był również w stanie samodzielnie kontrolować otwieranie i zamykanie worka.

Zespół badawczy uważa, że płuca ptaków mogą mieć funkcje, których jeszcze nie znamy. Ptaki występują w wielu odmianach, takich jak strusie, kolibry czy pingwiny. Ich płuca mogą wykonywać wiele interesujących rzeczy, które wciąż pozostają dla nas tajemnicą.

Badanie zostało sfinansowane przez Program Wspierania Badań na Uniwersytecie Stanowym Luizjany oraz Uniwersytet Florydy w ramach przyznania nagrody Gatorade.