Қамаудағы Анна колибриі тәжірибелік мақсатта оптикалық иллюзия арқылы ауада қалықтай қоректеніп жүр. Бұл тәжірибе колибридің ұшуы көру арқылы қабылдауына қаншалықты тәуелді екенін көрсетеді. Мына шиыршық айналып, құс алға қарай ұшып бара жатқандай иллюзия тудырған сәтте колибри керісінше кері қарай ұшып, тұмсығын астаудан суырып алады.

ДЕРЕККӨЗ: БЕННИ ГОЛЛЕР ЖӘНЕ ДАГ АЛТШУЛЕР, БРИТАНДЫҚ КОЛУМБИЯ УНИВЕРСИТЕТІ, ВАНКУВЕР

Олардың жылдам ұшатыны соншалық, адамға ауада қалықтаған сағым секілді бұлдыраған қанаттары ғана көрінеді. Жоғары жылдамдықты камералардың объективіне «ілінген» колибрилер құпиясы енді ашылды.

Авторы: Брендан Боррел фото: Ананд Варма

Кубаның Пальпите ауданында орналасқан қоқиқаз түстес алқызыл үйдің ауласына әлемдегі ең кішкентай құсты іздеп келген болатынбыз. Орнитолог Кристофер Кларктың көлігі керек-жараққа толы: камералар, дыбыс құрылғылары және сымнан өрілген тор. Мамыр айының мамыражай таңы болатын. Келгенімізге бірер минут өтпестен Кларк бір жерді айналшықтап жүріп алды. Көздегені – қызғылт бұта гүлдерінің бірінен келесісіне оқтай атылған қанатты тіршілік иесінің ұшу бағытын анықтау. Колибри гүлдерден шырын жинау үшін кідірген сәтте қанаттарын көз ілеспес жылдамдықпен қағады. Ауада оның сұрғылт сұлбасы ғана еміс-еміс көрінеді.

Ең кішкене колибрилердің көлемімен алып қарағанның өзінде Кубаның ара колибриі (Mellisuga helenae) ергежейлі болып есептеледі. Ол – әлемдегі ең кішкентай құс. Оның құбылмалы жасыл түсті денесінің салмағы – орташа бадам жемісінен сәл ғана ауыр. Жергілікті тұрғындар оны ызылдаған дыбысына қарап zunzuncito – «білінер-білінбес шуыл» деп атайды. Ол тіпті өзінің zunzun, яғни «зүмірет-колибри» деген тұқымдасынан да кішкентай.

Бұл құс дене тұрқының кішкентай болу «кемістігін» өз аумағына келген «қонақты» көрген сәттегі ерекше көңіл күйімен толтырады. Бұл – сүйкімді аналық колибри. Кларк оны өрілген тордың ішіне салып, гофрлі металл шатырдың үстіне әкеліп қойған. Егер аталық колибри аналықты байқап қойса, темір тор оның құлшынысын кеміте алмайды. Бұтағындағы бақанынан көтерілген тік­ұшақтай ауада қалықтап, аналық колибриге қарап дауысын құбылта шиқылдай бастайды.

Ұшу кеңістігін зерделеу

Ванкувер Британдық Колумбия университетінің ғалымдары Анна колибриінің мына туннельдегі проекторлармен түсірілген алуан түрлі өрнектер, түстер алдында ұшқан кездегі траекториясы мен жылдамдығын қадағалап, бұл құстың шықылықтау арқылы «әлемді қалай танитыны» туралы көбірек дерек алуға үмітті. Жалпы, құстар соғылудан сақтану үшін көз алдындағы объектілердің, мәселен, мына көлденең жолақтардың өлшемін түйсіне алады деген тұжырым бар.

Ол бұлтты аспанға тақалғанға дейін жоғарыға қарай биіктеп, ұша береді. Сосын ұшар басына кідірген Америка әткеншегі сияқты алға еңкейеді де, жерге қарай зулай жөнеледі. Жүрек жұтқан құс қас-қағым сәтте бұл қимылды сан мәрте қайталайды: жоғары ұшады, «сүңгиді» және екпіндеп кеп ұшады. Бұл қимылдар бірер секундқа ғана созылады. Сосын ол көзден ғайып болады. Артында ұшып өткенінің жалғыз белгісіндей жапырақтар судырап қалады.

Осынау көрініске қанша тесіле қарасам да, ұшу мәнерін байқай алмадым.

Кларк та байқай алмады. Есесіне, ол бір айла ойлап тапты: ол құстың ұшуын секундына 500 кадр түсіретін жоғары жылдамдықты камераға түсіріп алды. Кларк сүңгу бейнежазбасын (бұл осы құстың тарихта алғаш рет жоғары жылдамдықты камераға түсірілуі болатын) ноутбугіне жүктегеннен кейін, құны алтынға пара-пар әр кадрды сыртылдатып көрсете бастады. Тек сол сәтте ғана ұшу жылдамдығын жасырған колибридің жан еліктірер қимылына куә болдық.

Соңғы сегіз жылда Кларк Аризона шөлінен бастап Эквадордағы жаңбырлы орманға және Кубаның ауылдық аймақтарына саяхаттап, аналықтың көңілін өзіне аудару кезіндегі аталық колибридің әрекеттерін түсіруге тырысты. Профессор Риверсайд қаласындағы Калифорния университетінің зертханасына оралған кезде ғана колибридің ұшу мәнеріне қатысты бейнежазбаларды зерттемек. Ал оның тұжырымдары құстардың ұшуымен колибридің шағылысу жү­йесі жайлы нақты түсінігімізді молайта алады.

Ғалымдар Куба ара колибриін зерттеу мақсатында олардың салмағын және қанатының көлемін өлшеді. Мына колибри таразының үстінде тапжылмай жатты. Себебі колибрилер арқасына қарай аударылып түскенде бағдардан уақытша жаңылып қалады. Ал аяғына тік тұрған сәтте лезде қалпына келіп, зыта жөнеледі.

ДЕРЕККӨЗ: К. КЛАРК, КАЛИФОРНИЯ УНИВЕРСИТЕТІ, РИВЕРСАЙД

Зымырандай жылдам және жалт-жұлт еткен қауырсындарымен ерекшеленетін колибрилер құдды бір тәннің, қауырсынның және отшашудың қосындысы іспетті. Кей түрлері қанаттарын секундына жүз рет қағады. Олардың жүрек қағысы минутына мыңнан асуы мүмкін және шырынды көзге көрінер-көрінбес тілімен сорып алады. Олар бақтардағы немесе үйдің артқы аулаларында ілулі тұратын жем-астау айналасындағы қас-қағым сәттік сұлулықтың белгісі болып табылады. Сондықтан олардың қозғалысын баяулатып, қимылдарын анықтаудан және аз ғана уақыт болса да колибрилер әлеміне саяхат жасаудан бас тартуыңыз екіталай.

Колибрилер тек қана Америкада тіршілік етеді. Нақтырақ айтқанда, ол құсты Алясканың оңтүстігінен бастап Отты жер архипелагіне (Tierra del Fuego) дейін кездестіруге болады. Оның ғылымға таныс 340 түрі бар. Олардың ішінде 27 түрі АҚШ-та жиі кездеседі. Сан алуан колибри түрлерінің отаны – Солтүстік Анд таулары болып есептеледі. Оның төменгі жағындағы жаңбырлы ормандарында 290 түрі тіршілік етеді. Ең кішкентайының салмағы екі грамға да жетпейді екен. Ал Перу мен Чилиден табылған ең үлкен колибри таразыда 20 грамнан аспаған. Салыстырмалы түрде айтсақ, мұндай салмақтағы затты бірінші класты марка жапсырылған хатқа салып, АҚШ поштасымен жіберуге болады.

Қанат қағысы

Көптеген құс қанаттарын төменге қарай қағу арқылы қарама-қарсы бағыттағы күш, яғни көтеру күшін тудырады. Колибридің әуеде қалықтай алу қабілетінің сыры – қанаттар қозғалысының жақын симметриясында. Бұл оның қанатын жоғарыға қаққанда да, төмен қаққан кезде де қайта көтерілуіне мүмкіндік береді. Ғалымдар ультрадыбысты құрылғының көмегімен кеңістіктегі ауаны тұманмен толтыру арқылы Анна колибриінің қанаттарын 90 градусқа бұрып, қайта қалпына келтірген сәтте есетін торнадо тәрізді ұйытқыма желді зерттей алады.

Әлемдегі ең кішкентай құстар – бұл колибри құсының бірқатар ерекшелігінің біреуі ғана. Ол – тымық ауада отыз секундтан ұзақ қалықтап тұра алатын жалғыз құс. Сондай-ақ олардан басқа құстарда «кері қозғалыс механизмі» болмайды, яғни олар, шынымен, артқы бағытта да ұша алады. Сонымен қатар, ол метаболизм жылдамдығының жоғары болуы бойынша әлемдегі кез келген омыртқалымен салыстырғанда рекордтық көрсеткішке ие. 2013 жылы Торонто университеті жүргізген зерттеуге сәйкес, колибрилердің дене тұрқы адамдікімен бірдей болса, әуеде қалықтау кезінде әр минут сайын 330 миллилитрге тең шырын ішуге тиіс болады екен. Себебі олардың ағзасына қант тез сіңеді. Сондықтан олардың шырынды гүлдерге толы аумақты бақылауда ұстау үшін әуеде шайқасуы таңғаларлық жағдай емес.

Гүлдерден шырын соратын тілі әйнектей мөлдір деуге болады және целлофан бумасы сияқты оралған қос түтіктен тұрады. Су ішкенде тілі өте жылдам қозғалады. Ағылшын натуралисі Уильям Чарльз Линней Мартин өзінің 1852 жылы жазған жазбасында айтып өткендей, сұйықтық көзді ашып-жұмғанша жоқ болып кетеді. Бұл капеллярлық тартылыс әсерінен болса керек.

Беркли қаласындағы Калифорния университетінің ғылыми қызметкері Алехандро Рико-Гувара колибрилерді жоғары жылдамдықты камерамен түсіріп қарағанда олардың айыр тілдері сусын ішуге арналған қатты түтіктен гөрі ойыншының былғары қолғабына көбірек ұқсайтынын анықтады. Ол колибридің тілі әр секундтың жүзден біріндей ғана уақытта шырынды сорып алу үшін бүгіліп отыратынын көрген. Содан кейін тұмсықтарын қысу арқылы сұйықтықты өңештеріне қарай айдайды. XIX ғасырда жасалған ғалымның болжамын ХХІ ғасырдағы бейнекамера бір минуттың ішінде бүге-шігесіне дейін көрсетіп берді.

Бар жылдамдықпен алға қарай

Колибрилерді желді туннельде емін-еркін ұстау ғалымдарға ауа жылдамдығы сағатына 56 шақырымнан асып жығылған кездегі ұшу механикасын зерттеуге мүмкіндік береді. Риверсайд Калифорния университетіндегі мына қара тамақты колибри – тәжірибенің бір бөлігі, бұл тәжірибе колибридің шағылысу алдындағы қимыл-қозғалысы оның физикалық қабілетінің қырларын толық ашатын-ашпайтынын анықтауға бағытталған. Сонда аналықтың назарын өзіне аудару үшін акробатикалық қимылдар жасайтын аталық құс бәрінен жылдам ұшуға қабілетті болғаны ма? Бұл суретті түсіру барысында жел қозғалысы көзге көрінуі үшін ауаға бу жіберілді.

Колибридің ұшу мәнерін талдаудың алғашқы талпынысы 1930 жылдардың соңында нацистік Германияда болған деседі. Танымдық фильмдер түсіру бойынша Рейх кеңсесінің қолдауымен қос неміс орнитологі әскери зерттеу институтынан секундына 1500 кадр түсіретін камераны сұрап алады. Олар оның көмегімен Берлин зообағындағы колибридің екі түрін камераға түсіреді. «Билік алғашқы тікұшақтарды жасатып жатқан болатын, – дейді Бонн қаласындағы Александр Кениг атындағы зоологиялық зерттеу музейінің құстар бөлімінің бұрынғы жетекшісі Карл Шухманн, – осы орайда, олар құстардың бір орында қалай қалықтайтынын білмек болған».

Суреттерде колибрилер құстардан гөрі ара немесе шыбын сияқты көрінді, өйткені олар қанаттарының жоғары қағысында да, төмен қағысында да көтерілетін. Орнитологтар 1939 жылы жариялаған мақалаларында колибрилерді немістің Focke-Wulf тікұшағымен салыстырады.

Америка Құрама Штаттарында Кроуфорд Гринуолт есімді азамат АҚШ үкіметі үшін ғылымға қызмет етті. Ол АҚШ-тың алғашқы ядролық қару шығару туралы бағдарламасы аясындағы «Манхэттен» жобасының инженері болды. Неміс орнитологтарының мақаласынан кейін арада он шақты жыл өткенде Гринуолт олардың зерттеу жұмысын жалғастыруды қолға алды. Оның Маргарета есімді жұбайы Делавэрдегі үйлерінде құстарды тамашалауды әдетке айналдырды. Кейін тіпті Гринуолт та әйеліне еліктеп, өзі атағандай, «колибри безгегіне» шалдығады. Оның колибрилер бейнеленген суреттері «National Geographic» журналының 1960 жылы қараша айындағы санында жарияланды.

Сол уақыттағы қолда бар жоғары жылдамдықты камераларға көңілі толмаған Гринуолт өз аппаратын ойлап тапты. Ол үй жағдайында жасалған аэродинамикалық құбырдың ішінде колибрилердің сағатына 43 шақырымға дейін ұшқан сәтін түсіріп алады. Құстар қалықтаған күйі ұша бастаған сәтте Гринуолт олардың тарту күшінің бағытын өзгерте отырып, көлдеңнен тіке қисаятын қанаттарын суретке түсіріп алды.

Айыр тіл

Мына Анна колибриі жасанды шырын ішіп жатыр. Әйнек ыдыстан оның айыр тілі көрінеді. Колибрилер жылдам ұшу қарқынын жоғалтпас үшін секундына15 ретке дейін сұйықтықты өзіне тартып қозғалатын тілінің көмегімен күніне өз дене салмағынан артық сұйықтықты іше алады. Қамаудағы құстардың дені сау болуы үшін жасанды шырынның құрамында ақуыз ұнтағы және өзге де қоректік заттар қосылған. Олар мұнда ақ дақ түрінде көрінеді.

ДЕРЕККӨЗ: АЛЕХАНДРО РИКО-ГУВАРА, КАЛИФОРНИЯ УНИВЕРСИТЕТІ, БЕРКЛИ

Мұндай суреттер бұрын болмаған еді. Алайда олар колибрилердің қанаттарын өте жылдам қағуының сырын аша алмады. Әдетте, бұлшық ет тезірек жиырылған сайын оның тудыратын күші соғұрлым аз болатыны белгілі. Сонда колибрилер ауада қалықтап тұруға жеткілікті күшті қайдан алады?

2011 жылы Тайсон Хедрик пен оның әріптес­тері бұл сұрақтың жауабын анықтаудың жолын тапты. Чапел-Хилл қаласындағы Солтүстік Каролина университетінің жануарлар биомеханикасы саласын зерттеумен айналысатын Хедрик колибридің қанаттары ең жақын тұқымдастары – сұр қарлығаштарға қарағанда өзгеше екенін білетін. Колибридің қанат сүйектері анағұрлым майда және қанатының басым бөлігі қол сү­йекке ұқсас сүйектерден тұратынын анықтаған. Хедрик колибри қанаттарының шапшаң қозғалған кездегі көрінісін анықтап көру үшін секундына мың кадр түсіретін цифрлық рентген жүйесі бар камераны пайдаланды.

Жаңбыр тамшыларын сілку

Колибрилер аштықтың алдын алу үшін нөсер жауын кезінде керекті шырынды жинауға жиі «бел буады». Мына Анна колибриі үсті су болған ит сияқты басын және денесін шайқап, жаңбыр тамшыларын сілкіп жатыр. Беркли Калифорния университеті ғалымдарының зерттеуі бойынша, әр бұрылған сайын 40 миллисекунд уақыт кетеді және басына 34 есе ауыр салмақ түседі. Тағы бір айта кетерлігі, колибрилер мұны ұшу кезінде де, қонақтаған күйінде де істей алады.

Хедрик кадрларды рет-ретімен көрген сәтте қанат сүйектерінің көз ілеспес қозғалыстары өрнектерге айналып, ары қарай үздіксіз қимылға ұласты. Осылайша, қанаттың қозғалу мәнері байқалды. Хедрик колибри қанаттарын қағуда иығын жоғары-төмен қозғалту орнына шыр айналып қағатынын анықтады. Бұл модификация оларды «жоғары жылдамдықты қозғалтқышпен» қамтамасыз етеді. Сондықтан бұлшық еттің бір миллиметрге жиырылуының өзі қанаттарының кең доға бойымен қозғалуына мүмкіндік береді.

Бір кездері жоғары жылдамдықты камералар алып жүруге ыңғайсыз болды. Оларды қолдану және түсірілім алаңына апару қиынның қиыны еді. Бүгінде олар қалтаға сыйып кетеді.

Ғалымдар уақытты баяулату арқылы биологияның физика заңдарымен бетпе-бет келген сәтте не болатынын тереңірек түсінеді. «Жай көзге мүлде көрінбейтін дүниелер бар. Жоғары жылдамдықты камераны қосқанда: «Құдайым-ау! Мына құс осындай екен ғой!» – деп таңдай қағарыңыз сөзсіз», – дейді Кларк.

Оның айтуынша, кейбір түрлері сағатына 97 шақырымға дейін «сүңгіген» сәтте құйрықтары айқара ашылып, шықылықтаған дыбыс шығады. Алайда бұл дауыс желбезегінен шыққан дыбыс емес. Бұл – ауада пырылдап ұшқан сәтте құйрық қауырсындарының бір-біріне үйкелуінен шығатын дыбыс.

Ванкувердегі Британдық Колумбия университетінің салыстырмалы физиологі Даг Алтшулер: «Колибрилер кәдімгі құстар пайдаланатын құрылыс кірпіштерінен ерекше дүние­лер жасай алады», – дейді. Олардың тіршілігін зерттеу бізге биологияның жалпы қағидалары негізінде бірталай мағлұмат бере алады.

Әуедегі кедергілер

Қалың өскен өсімдіктер арасында колибрилер бұтақтар мен жүзім сабақтарының айналасында иіліп, сүйретіле ұшуға мәжбүр. Беркли Калифорния университетінің қызметкері Марк Баджер зертханада осындай акробатикалық қимылдар жасатады. Мұнда фотограф жабайы табиғаттағыдай етіп жасаған. Құстар кішкентай тесіктер арқылы ұшып өтеді. Мына Анна колибриі дөңес пішінді тесіктен өту үшін бүйірлеп ұшады. Кедергіге жанаспас үшін қанат қағысын өзгертеді. Осынау қимылды бір кадрға сыйғызу үшін стробоскопиялық шам 0,4 секундтық экспозиция кезінде үш рет жарқылдады.

Жазғы таңда бөлме есігінен бозарып атқан күннің сәулесі енді. Рослин Дакин есімді қызметкер бізді қарсы алғанда маңдайынан тер шыпшып тұрды. Саунадағыдай атмосфера бөлме бойына созылып жатқан туннельдің қабыр­ғаларында жарқырап тұрған тік жолақтар – алты бірдей LCD проекторының әсерінен туындаған. Туннельдің ішінде аталық Анна колибриі отыр. Айналасы сегіз камерадан құралған паноптикуммен қоршалған.

Дакиннің анықтағысы келгені – құстар ұшуды қалай басқаратындығы. Бұған дейін ғалымдар ұшатын құстардың миында көру аясы бойынша тепе-теңдікті сақтауға көмектесетін «саяхатты бақылау түйсігі бар» деп болжайтын.

Дакин тәжірибелерінің бірінде олар визуалды түрде жүгіруге арналған құрылғы болып табылатын нәрседен «тесіп» өтеді. Қызығы сол, олар тік жолақтар өздеріне қарама-қарсы бағытта қозғалған кезде де жылдамдығын түсірмеді.

Қанатты кеңге жаю

Анна колибриі Стэнфорд университетіндегі арнайы камераның ішінде ұшып жүр. Мұнда әрбір қанат қағысынан туындайтын майда толқын құрылғыға жазылады. Риверс Ингерсолл мен Дэвид Лентинк бұл құрылғыны жасап шығарардан бұрын зерттеушілер ұшатын құстардың күшін бағалайтын аэродинамика теорияларын қолдануға мәжбүр.

Бақылап отырған сәтте экранда жасыл нүкте пайда болды. Бұл колибридің қараңғыда ешнәрсе істемей қимылсыз отырғанын білдіреді. «Олар сенің ойыңдағыны істемеген кезде ашуланып кетесің. Көбіне солай», – дейді ол.

Дакин колибрилерде соғылудан сақтайтын үлкен денеден үрку инстинкті бар деп есептейді. Ол осы мәліметті компьютеріне енгізіп көріп еді экранда мыңдаған координат кемпірқосақ сияқты түрлі-түсті түске боялып, колибридің шапшаң өмір салтының он бес секундтық үш өлшемді түйіндемесімен тұтасып кетті.

Қызмет жолын зерттеуші-биолог болып бастаған ­ Б. Боррел жазушы, «Outside» журналының тілшісі. А. Варма – фотограф және «National Geographic» қоғамының перспективті зерттеуші грантының иегері.