Птицы настоящие властелины космоса? Настоящее охлаждение идёт от перепелов и соек — вы выходите на улицу и даже не подозреваете

Каждый день наша планета отправляет в космос огромное количество энергии. И немалую долю этих выбросов обеспечивают… птицы. Да-да, обычные пернатые. Земное тепло улетучивается через атмосферу, и этот процесс идет постоянно. Но мало кто подозревал, насколько важную роль в нем играют крылатые.

Проблема в том, что климат меняется. Человеческая деятельность нагревает планету и искажает природный теплообмен. Поэтому понимание того, как именно птицы регулируют температуру собственного тела, становится критически важным. Это нужно не только для их защиты, но и для нашего будущего.

Спектрометры вместо телескопов

Биологи и инженеры объединились, чтобы разобраться в птичьей термодинамике. Они измерили, сколько тепла и электромагнитного излучения пернатые поглощают, отражают и выпускают наружу. Свежее исследование появилось в журнале Integrative Organismal Biology.

Сначала команда изучила музейные образцы. В ход пошли пять видов:

большая рогатая сова

обыкновенный ворон

северная перепелка

сойка Стеллера

певчий воробей

Экспонаты предоставил Музей естественной истории округа Лос-Анджелес. Ученые отобрали по три-четыре подвида каждого вида из разных климатических зон Северной Америки.

Дальше — дело техники. Исследователи использовали УФ-видимый спектрофотометр. Прибор измерял количество поглощаемого света в диапазоне от ультрафиолета до видимого излучения. Для орнитологии это важно: окраска помогает птицам маскироваться, общаться и… охлаждаться.

Но тепло — штука коварная. Инфракрасное излучение не видит ни человек, ни сама птица. Кстати, эти самые волны JWST использует для изучения далеких галактик.

Нет, ученые не наводили космический телескоп на воробьев. Зато они применили ту же методику, чтобы понять реакцию перьев на инфракрасный свет. Для этого и понадобились спектрометры.

«Доступ к такому оборудованию получить сложно, — признается Эллисон Шульц из Музея естественной истории. — Многие инженеры боятся, что грязные биоматериалы испортят их дорогие приборы».

Жарко? Смени оперение

Результаты оказались показательными. У птиц из теплых регионов или низких широт (ближе к экватору) снижена поглощательная способность в УФ- и ближнем инфракрасном диапазоне. Это классическая термическая адаптация: так организм избегает перегрева.

Есть и другая гипотеза. Пернатые, которые живут на открытых пространствах, должны рассеивать тепло эффективнее лесных собратьев. Перепела — отличное подтверждение. Эти птицы предпочитают луга и прерии. И они же продемонстрировали максимальное излучение в среднем инфракрасном диапазоне.

«Выходите на улицу без крыши над головой — и ваше тепло уходит в космос, — объясняет Шульц. — Там гораздо холоднее, чем на Земле. Луговая птица постоянно находится под открытым небом. Это создает мощное селективное давление».

Неожиданные исключения

Совы удивили исследователей. Они поглощают меньше излучения по широкому спектру волн. А еще у них самая переменчивая отражательная способность среди всех дневных птиц. Почему? Вероятно, из-за ночного образа жизни — давление отбора здесь слабее.

А вот вороны сломали стройную теорию. В более жарком климате они показывают более высокое поглощение излучения. Хотя часто живут на открытых местах, как перепела. Секрет — в темном оперении. Оно собирает больше солнечной радиации, но удерживает тепло близко к перьям. Оттуда оно легче уходит наружу, не перегревая тело. К тому же темный цвет выгоден для птиц, которые много и быстро летают.

Некоторые виды, например перепела, подтверждают принцип «лучшего из двух миров». Они отлично маскируются в видимом свете и одновременно снижают тепловой стресс. Как? Адаптируя свойства перьев к инфракрасному излучению.

Чему природа учит инженеров

Главный вывод звучит обнадеживающе. Мы можем учиться у природы, чтобы ее же и сохранить.

«Одна из горячих тем в теплотехнике — создание пассивных охлаждающих конструкций, — говорит соавтор Томас Ли из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. — Для инженеров не секрет, что самые оптимизированные и многофункциональные адаптации существуют именно в живой природе. Мы лишь пытаемся их повторить».