«У животных размер тела играет важную роль в выяснении суммы энергии, необходимой для движения», говорит Деррик Грум, ведущий автор исследования и бывший студент доктора философии в лаборатории профессора Кена Уэлча.«Мы нашли, что более крупные колибри более экономичны, чем меньшие разновидности, и это может иметь отношение, как меньшие колибри должны разбить крылья более быстро, чем большие разновидности».
Цель исследования, которое опубликовано на Слушаниях Королевского общества B, состояла в том, чтобы исследовать связь между морфологическими чертами как масса тела и размах крыла к скоростям метаболизма – уровень, по которому птицы расходуют энергию. Исследование также исследовало, как хорошо колибри превратили продовольственную энергию в движение, также названное mechanochemical эффективностью.«Мы хотели исследовать, как эффективные колибри различных размеров находятся в получении движения от глюкозы и другого сахара», говорит Жених, который недавно стал postdoc в Массачусетском университете Амхерст.Само собой разумеется, что более крупным животным нужно больше энергии, чем меньшие животные переместиться, но это не от 1 до 1 отношения.
Другими словами, животное, которое является в 100 раз более крупным, не требует в 100 раз большего количества энергии переместиться.«Это – что-то названное увеличением mechanochemical эффективность», говорит Уэлч, эксперт по колибри и соавтор на исследовании.В предыдущих исследованиях было показано, что есть большая эффективность у животных, когда Вы увеличиваетесь в размере. «В основном, для данной суммы произведенной механической энергии, требуется меньше метаболического входа, чтобы заставить его произойти», отмечает Уэлч.
Метаболизм колибри – чудо эволюционной разработки. Им нужна невероятная сумма энергии махать их крыльями 50 раз или более в секунду, чтобы поддержать колеблющийся полет. Если бы они были размером человека, они расходовали бы энергию по уровню больше чем в 10 раз больше чем это Олимпийского марафонца. Прошлое исследование, проведенное в лаборатории валлийцев, даже нашло, что они одинаково владеют мастерством горения и глюкоза и фруктоза, которые являются отдельными компонентами сахара – уникальная черта, которой не могут достигнуть другие позвоночные животные.
В то время как вычисление эффективности было изучено у некоторых наземных животных и насекомых в прошлом, это – первый раз, когда это было измерено у птиц. Но понимание, как размер тела определяет, сколько энергии необходимо для полета, технически очень трудное, так как большинство птиц летит прямо. К счастью, использование колибри, колеблющееся полет, облегчая измерять скорости метаболизма с доступным оборудованием.
Для данных об исследовании из 25 видов колибри, располагающихся в размере от три до 10 граммов, были сравнены. Чтобы собрать данные для некоторых разновидностей, Жених обучил их есть от едоков, где они будут дышать в оборудование для переспирометрии, которое могло измерить производство CO2 и потребление кислорода.Исследование поднимает некоторые интересные вопросы. Для одного это могло помочь объяснить, почему определенные виды колибри сочтены в особенности местоположениями.
Вычисление эффективности может объяснить, почему более крупные колибри найдены при более высоких возвышениях, потому что они требуют меньшего количества еды, чтобы выдержать парение в менее плотном, кислород бедный воздух, отмечает Уэлча.Это может также помочь объяснить, почему самые большие колибри только настолько большие, который мог свестись к пониманию эффективности, в которой колибри могут произвести механическую энергию и сколько необходимо.«Как Вы расширяетесь, все больше власти необходимо и мускульно-скелетная структура, с которой построены все животные, просто не может принять вызов», говорит он.
То же самое могло запросить колибри на противоположном конце спектра. Самые маленькие разновидности не меньше, чем 2 к 2,5 граммам, и причина могла состоять в том, что механическая эффективность зависит от минимального размера.«Управляя Вашими мышцами, который быстро или быстрее просто не практичен с энергичной точки зрения», добавляет Уэлч.
Исследование получило финансирование из Естественных наук и Технического Совета Канады, Американского музея естественной истории, Национального научного фонда и Гранта Инфраструктуры Исследования от Исследовательского фонда Онтарио.