Чи може джміль підкорити Еверест?

Для більшості птахів та комах політ на великих висотах — там, де повітря розріджене та бракує кисню, — заняття складне. Робота крил створює підіймальну силу завдяки опору повітря, і чим більша його розрідженість, тим меншою буде ця сила. Проте джмелі, як показало нещодавнє дослідження, здатні долати ці труднощі та підійматись на дійсно вражаючі висоти — навіть вище за Еверест.

У високогірних районах джмелів досить багато. Вчених давно цікавило, як ці крихітні створіння змогли подолати труднощі високогірного польоту та наскільки високо вони взагалі можуть злетіти. «Нас зацікавило, чи зможуть ці перешкоди — зниження щільності повітря та кількості кисню — обмежити висоту польоту джмелів», — розповідає Майкл Діллон з Вайомінгського університету в Ларамі. Щоб знайти відповідь на це питання, Діллон разом з колегами вирушили до Китаю — ловити джмелів на висоті 3 250 метрів над рівнем моря.

«Здавалось би — ні, не зможуть, — продовжує він. — Але насправді джмелі здатні літати високо, дуже високо». Як з’ясувалось в результаті досліджень, спіймані джмелі могли літати при тиску повітря, еквівалентному висоті 7 400 метрів над рівнем моря — таку висоту мають нижні вершини гірського масиву Аннапурна в Непалі. Більше того, двоє з досліджуваних джмелів спромоглись літати на висоті 9 000 метрів — а це вже вище за Еверест.

У розрідженому повітрі

Комах для досліджень вчені ловили в горах китайської провінції Сичуань — в регіоні з одним з найбільших у світі різноманіттям видів джмелів. «Оскільки ми люди, нам було холодно, ми мали проблеми з диханням, але ми були змушені бігати з сачками, намагаючись зловити джмелів, які з легкістю літали навкруги, ніби це було так просто», — згадує Діллон.

За його словами, збір та проведення експериментів з джмелями на великих висотах — єдиний спосіб, в який вчені могли провести ці дослідження. Коли джмелі потрапляють в полон, вони перестають літати і просто чекають, коли їх випустять. Тому важливо було відразу поміщати їх в спеціальну камеру для дослідження польоту та негайно розпочинати експерименти.

В польових умовах вчені саджали джмелів у спеціальну камеру з плексигласу і, використовуючи ручний насос, поступово викачували з неї повітря. В результаті цієї процедури тиск в камері зменшувався до значень, з якими джмелі стикнулись би на великих висотах. Діллон та його колеги продовжували викачувати повітря, симулюючи тим самим збільшення висоти, до тих пір, поки джмелі вже були не в змозі літати.

Рекордна висота, на якій вчені раніше знаходили джмелів, рівна близько 5 600 метрів над рівнем моря. Керуючись цими даними, під час першої поїздки в гори Діллон з колегами недооцінили необхідну товщину плексигласу, з якого були виготовлені камери для дослідження польоту, — він починав тріскатись раніше, ніж джмелі переставали літати, розповідає Діллон. Довелось повертатись за іншими, міцнішими камерами.

Ширше, а не швидше

Джмелі адаптувались до польотів у розрідженому повітрі завдяки збільшенню не частоти помаху крил, а його амплітуди. «Своїми крилами вони майже торкаються носа та кінчика черевця», — говорить Діллон. Вчений вважає, що завдяки цьому джмелі захоплюють більше повітря, створюючи достатню підйомну силу на великих висотах.

Найкращі «пілоти» дослідження мали найбільше співвідношення м’язової маси до маси тіла, тому, можливо, вони могли розмахувати крилами з більшою амплітудою, ніж інші спіймані джмелі. «Можна сказати, що це справжні джмелі-важкоатлети», — коментує Діллон. Він разом з іншим співавтором дослідження, Робертом Дадлі з Каліфорнійського університету в Берклі, опублікував результати їх праці в журналі Biology Letters.

Тим не менш, всупереч таким вражаючим можливостям, джмелі не мають ніяких підстав підніматись на Еверест, адже на таких великих висотах немає квітів. Так навіщо ж їм потрібні такі сильні крила? Вчені вважають, що надлишкову потужність джмелі використовують, наприклад, для транспортування нектару та пилку, під час якого маса тіла комахи збільшується майже вдвічі. Також екстраординарні здібності стають в нагоді, коли тікаєш від хижаків.

Далі Діллон планує дослідити, яким чином джмелям вдається дихати та забезпечувати тканини киснем в настільки розрідженому повітрі. «Вони літають на таких висотах, де кількість кисню приблизно вчетверо менша, ніж на рівні моря, — пояснює він. — За такої низької подачі кисню рівень їх метаболізму приблизно в сто разів вищий, ніж у нас з вами».