W przyrodzie jest wiele zwierząt, które muszą odbywać bardzo dalekie podróże i to wcale nie dlatego, że muszą uciekać przed wrogiem. Dla nich problem energetyczny jest sprawą szczególnie ważną. Przykładem tego jest tworzenie szyku kluczowego przez duże ptaki wędrowne, takie jak gęsi szare, pelikany, żurawie, siewki złociste, kuliki wielkie czy czajki.

Podróżnicy ci przebywają ogromne odległości, częściowo nawet bez lądowania po drodze. Siewka złocista, która nie umie pływać, leci 4 tysiące km z Alaski do swego zimowiska na Hawajach. Niewiele krótsza jest pokonywana bez odpoczynku przez wiele innych ptaków trasa z Europy do Afryki Środkowej, prowadząca nad Morzem Śródziemnym i Saharą. Jak to jest możliwe, ażeby bez tzw. dodatkowego tankowania,  "paliwo" wystarczyło na całą tę drogę.

Bardzo dobrym przykładem jest siewka złocista. Zamieszczone poniżej dane w pełni odpowiadają również ptakom odlatującym na zimę z naszego kraju.

Pierwsza decyzja ptaków wędrownych musi dotyczyć wyboru najbardziej ekonomicznej prędkości lotu. Jeśli ptak leci za wolno, zużywa zbyt wiele "materiału napędowego" na unoszenie. Jeśli leci za prędko, traci zbyt wiele energii na pokonywanie oporu powietrza. A więc między nazbyt wolnym i nazbyt szybkim lotem istnieje znamienne minimum zużycia materiału napędowego.
Ta najbardziej ekonomiczna pod względem zużycia energii szybkość jest inna dla każdego gatunku ptaka w zależności od aerodynamicznej charakterystyki skrzydeł i tułowia. Dla mewy z gatunku Larus atricilla, krewnej naszej mewy srebrzystej, wynosi 45 km/h, dla papużki falistej – 41,6 km/h.

Ptaki bardzo dokładnie przestrzegają tych prędkości. Skąd wiedzą, jaka jest ich najoszczędniejsza prędkość, pozostaje nie do końca rozwiązaną sprawą.
W chwili startu siewka złocista waży 200 g, z tego 70 g to podściółka tłuszczowa. Gram tłuszczu daje tyle energii, co gram benzyny. Nieprzerwany lot trwa 88 godzin, a więc mniej więcej 3,5 doby i wymaga 250 000 uderzeń skrzydłami. W każdej godzinie 0,6% ciężaru ciała zostaje zamienione w energię ruchu i ciepła. Na początku podróży stanowi to 1,2 g, a ilość ta zmniejsza się odpowiednio do czasu lotu wraz z ubytkiem wagi. Według tych obliczeń ptak, gdy doleci do celu podróży, musiałby ważyć już tylko 117,7 g. Teoretycznie nie mógłby więc dolecieć na miejsce, ponieważ już 18 godzin wcześniej "materiał napędowy" byłby wyczerpany. To, że tak się nie dzieje, to zasługa innego działania oszczędnościowego – lotu w szyku kluczowym.

Przez wiele lat ornitolodzy toczyli dyskusję nad przyczyną tego, że tak wiele ptaków wędrownych leci w ściśle uformowanym szyku. Stwierdzono, że w każdym szyku zwierzęta utrzymują możliwie najlepszy kontakt wzrokowy i jednocześnie taki porządek ciągu, który zapobiega zderzeniem w powietrzu.
Oszczędność lotu w szyku zależy od liczby członków. Im więcej towarzyszy podróży leci w gromadzie, tym lepiej się wszystkim powodzi. Stąd dążeniem ptaków jest tworzenie związków liczących możliwie wiele osobników. Ale gdy jest ich zbyt wiele, nastręcza to trudność w utrzymaniu łańcuchów, które się wtedy łatwo rozrywają.

Ptak lecący na wierzchołku, szuka kontaktu z inną lecącą formacją i ciągnie za sobą całą grupę niby na niewidocznej gumce. Przy każdym zakręcie i przy każdym najmniejszym nawet zwiększeniu tempa grozi zaraz rozerwanie się szyku, zwłaszcza gdy "ogon" jest długi.

Kąt klina, a więc to, czy jest on ostry, czy rozwarty, nie odgrywa żadnej roli w bilansie energetycznym całej gromady. Ptaki o krótkich szyjach, a więc na przykład czajki, siewki złociste i mewy śmieszki obierają zawsze kąt rozwarty. Natomiast ptaki o długich szyjach, a zatem gęsi szare (gęgawy) i żurawie – kąt ostry. Prawdopodobnie bierze się to stąd, że ptak lecący na  początku musi tego, co leci za nim, widzieć z prawej bądź z lewej strony obok końców swoich skrzydeł. Od oka przez koniec skrzydła do sąsiada prowadzi zawsze linia prosta, ponieważ nie tylko ten, co z tyłu, musi mieć na oku tego, co leci przed nim, ale i odwrotnie.

Jednakże oszczędność energii jest zawsze taka sama, czy chodzi o czajki, czy o żurawie. Różny natomiast, a to jest tutaj bardzo ważne, jest w czasie lotu rozdział ułatwień między pojedyncze zwierzęta gromady.

Zawsze najmniej zyskuje ten, który leci pierwszy. W szyku ostrokątnego klucza – zaledwie 4%, w szyku z "zaokrąglonym czołem" lub przy kącie bardzo rozwartym – nieco więcej, bo do 12%. Nawet w najkorzystniejszym wypadku ptak czołowy osiąga mniej więcej połowę przeciętnej korzyści wszystkich pozostałych ptaków.

Najsłabszym ptakom ułatwia się lot. Według odkrytych reguł większe, mniej wydłużone i cięższe ptaki wspierają mniejsze, bardziej wydłużone i lżejsze. Innymi słowy, słabi i mali towarzysze podróży automatycznie korzystają w gromadzie z większych przywilejów.

Skoro tylko pojawiają się oznaki, że jakiś ptak nie nadąża za szykiem, działać zaczyna tak zwany "efekt gumki", kto nie całkiem może dotrzymać "kroku", otrzymuje dodatkowy ciąg w formie ssącego prądu całej wspólnoty.

Wróćmy na chwilę do siewek złocistych lecących z Alaski na Hawaje. Proste obliczenie zużycia energii wykazało, że ptaki nie mogą dolecieć do zbawiennych wysp na zimowe kwatery, lecz już 18 godzin przed końcem podróży powinny runąć do morza.

Teraz już wiadomo, że skoro lecą kluczem, należy uwzględnić dwudziestotrzyprocentową "oszczędność paliwa". Rzeczywiście siewka traci nie 82,3 g tłuszczu ustrojowego, co byłoby śmiertelne, lecz tylko 63,4 g. A więc po dotarciu do celu dysponuje jeszcze rezerwą w ilości 6,6 g, która mogłaby jej wystarczyć na dalsze 10 godzin lotu. Jest to niezwykle ważne na wypadek, gdyby wiatr zaczął wiać w stronę przeciwną.

Każdy gatunek zwierząt albo przystosowuje swoje zużycie energii do istniejących możliwości, albo wymiera. Zatem w świecie zwierzęcym oszczędna gospodarka cenną energią została w nadzwyczajny sposób podniesiona do rangi ogólnie obowiązującej reguły przetrwania.

Opracował: Paweł Wiśniewski

Źródło fotografii: wikipedia.pl