ПЛАВАНИЕ И ПОЛЕТ

  Энергетическую цену плавания или полета можно выражать в тех же величинах, что и в случае бега, и при этом тоже оказывается, что цена движения зависит от размеров тела.

Если при беге потребление кислорода возрастает' неуклонно и линейно с увеличением скорости (рис. 6.15), то у птиц при полете дело обстоит иначе. Опыты на волнистых попугайчиках (фото 6.2) показали, что существует оптимальная скорость полета, при которой птица потребляет наименьшее количество кислорода (рис. 6.19); при ускорении или замедлении полета потребление

'Фото 6.2. Волнистый попугайчик (Melopsittacus undulatus) сфотографирован во время полета в аэродинамической трубе. Для того чтобы определить потребление кислорода при полете, выдрессированную птичку снабжают пластиконой маской с трубкой, через которую отводится весь выдыхаемый воздух. (Фото предоставлено V. A. Tucker, Duke University.)


"кислорода будет возрастать. Поэтому кривая, отражающая зависимость метаболической цены полета от его скорости, имеет U- образную форму.
Хотя у волнистого попугайчика потребление кислорода в единицу времени будет наименьшим при горизонтальном полете со скоростью 35 км/ч, однако при расчете затрат энергии на единицу .расстояния наиболее экономичной будет несколько большая скорость полета, для волнистого попугайчика — 40 км/ч. Это связано с тем, что чем больше скорость, тем быстрее птица преодолевает данное расстояние. Наиболее экономичную скорость полета можно вычислить, но можно также найти ее и непосредственно из графика, проведя из начала координат касательную к кривой. Точка касания дает минимальное отношение потребления 02 к скорости полета, т. е., как ранее указывалось, цену движения [в л 02/(кг- •км)ф (Цена движения, определяемая с помощью касательной к кривой на рис. 6.19, является общей ценой перемещения, а не ценой движения как такового, которую мы вычислили для млекопитающих. Однако для птиц это не имеет существенного значения, так как интенсивность их метаболизма во время полета примерно в 10 раз выше, чем в покое, и вычитание величины для покоя не скажется заметным образом на результате. У млекопитающих разность между общей и «чистой» ценой движения значительно больше.)

О 10              20              30              40              50
Скорость полета, км/ч
Рис.

6.19. Зависимость потребления 02 волнистым попугайчиком от скорости полета. (Schmidt-Nielsen, 1972b, по данным Tucker, 1968.)
Минимальное потребление кислорода наблюдается при скорости около 35 км/ч, но цена перелета на определенное расстояние будет минимальной при скорости около 40 км/ч (см. текст).


На рис. 6.20 сопоставлены данные о цене движения при плавании, полете и беге. Интересно, что при одном и том же весе тела полет оказывается гораздо более экономичным способом преодоления больших расстояний, чем бег. На первый взгляд это может показаться странным: интуитивно нам кажется, что при полете нужны будут значительные усилия уже для одного того, чтобы просто держаться в воздухе. Вспомним, однако, что перелетные птицы преодолевают без отдыха более 1000 км, тогда как трудно представить себе небольшое млекопитающее, например мышь, которое пробежало бы это расстояние без остановок для еды и питья.
Плывущая рыба тратит еще меньше энергии, чем летящая птица. Опять-таки это может показаться • странным, если учесть большую вязкость воды и ее значительное сопротивление движущемуся телу. Однако следует принять во внимание два обстоятельства. Во-первых, обычно рыбы не плавают слишком быстро, а обтекаемая форма их тела хорошо приспособлена к передвижению в среде с относительно большой плотностью и вязкостью. Во-вторых, рыбы находятся практически во взвешенном состоянии: их тело целиком поддерживается водой и они не тратят усилий на преодоление силы тяжести.
19-1873

Иначе обстоит дело, если животное менее приспособлено для плавания. Если вычислить дену передвижения плывущей утки, она окажется примерно равной цене бега млекопитающего тех же размеров. Для человека плавание еще менее экономично. По сравнению с рыбой он с трудом передвигается в воде; форма и особенности строения тела делают человека плохим пловцом, и цена его движения в воде в 5—10 раз больше цены передвижения па

°ис. 6.20. Сравнение энергии, необходимой для переноса единицы веса тела на расстояние 1 км при беге, полете и плавании. (Schmidt-Nielsen, 1972а.)


земле. Неприспособленность человека к плаванию ясно видна из того, что если представить цену его движения в воде на графике (рис. 6.20), то соответствующая линия окажется намного выше линии регрессии для бега. 

Еще по теме ПЛАВАНИЕ И ПОЛЕТ:

1. Мечта о полете
2. ПОЛЕТ И ПЕРЕЛЕТЫ ПТИЦ
3. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПОЛЕТА И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ИМАГО И ЛИЧИНОК
4. ПОЛЕТ ЗАДНИМ ХОДОМ
5. птицы И ИХ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ К ПОЛЕТУ
6. ЕСЛИ ЧАСТО-ЧАСТО МАХАТЬ РУКАМИ...
7. Глоссарий
8. Высший уровень
9. ПРОЦЕСС ДЫХАНИЯ
10. Влияние ионизирующего излучения
11. Отряд РУКОКРЫЛЫЕ
12. Адаптивные особенности водных животных. 
13. Проблемы современной биоастронавтики
14. Влияние гиподинамии
15. V УСТОЙЧИВОСТЬ К ГИПЕРТЕРМИИ
16. Декоративные птиЦЫ
17. Часть 2. Биологические особенности нутрий
18. ЭП ГРОЗОВЫХ РАЗРЯДОВ