У каждого вида свои способы полета. Есть птицы, например павлины, для которых летать – тяжкий труд, и они поднимают свое тело в воздух, чтобы отлететь совсем недалеко, только если нужно спастись от хищников, а потом опускаются на безопасном расстоянии. То же самое в море делают летучие рыбы. В этих случаях полет можно рассматривать как прыжок с поддержкой. Между тем есть хищники, которые тоже умеют летать. Воздушная гонка разворачивается на эволюционных промежутках времени: добыча становится проворнее, чтобы ее не поймали, и хищники в ответ тоже становятся ловчее. Добыча учится хитроумным маневрам, а хищники – контрмерам. Прекрасный пример – состязание ночных бабочек и летучих мышей. Летучие мыши прокладывают путь в темноте и находят добычу при помощи необычайного органа чувств. Мозг рукокрылых анализирует эхо их собственных ультразвуковых (слишком высоких для нашего слуха) импульсов. Обнаружив в поле своего сонара бабочку, летучая мышь начинает испускать импульсы чаще, переходя с медленного “тик-тик-тик” на дробное “ра-та-та-та”, а затем, уже на последней стадии атаки, на “т-р-р-р-р-р-р-р-р-р-р-р”. Если считать, что каждый звуковой импульс – это проба окружающей обстановки, легко понять, почему повышение частоты повышает точность обнаружения добычи. Миллионы лет эволюция оттачивала эхо-технологию летучих мышей, в том числе сложное мозговое программное обеспечение, которое ее обслуживает. Одновременно хитроумные эволюционные процессы шли и у ночных бабочек: у них появились уши, настроенные точно на нужную ультравысокую частоту, чтобы слышать вопли врага, развились автоматические защитные приемы, выполняемые рефлекторно, как только бабочки слышат летучую мышь – насекомые виляют, ныряют, петляют в воздухе. Летучие мыши, в свою очередь, выработали у себя стремительные рефлексы и большую маневренность полета. Кульминация охоты напоминает воздушный бой “спитфайров” с “мессершмиттами” во время Второй мировой. Эта драма разворачивается ночью, для нас в полной тишине, поскольку наши уши глухи к пулеметным очередям звуковых импульсов, которые издают летучие мыши. Уши бабочек, кроме них, почти ни на что не настроены. Вероятно, летучие мыши – главная причина, по которой у бабочек есть уши.

Кстати, пушистыми ночные бабочки стали, вероятно, тоже для защиты от летучих мышей. Когда инженеры-акустики хотят избавиться от эха в помещении, они обшивают стены звукопоглощающим материалом с такими же свойствами, как и пушок ночных бабочек. Но у некоторых ночных бабочек есть дополнительный трюк. Их крылья покрыты крошечными чешуйками-камертонами, резонирующими с ультразвуком летучих мышей, в результате чего они “исчезют с радаров”, совсем как стелс-бомбардировщик. Некоторые бабочки сами издают ультразвук, вероятно, чтобы сбить радар летучей мыши. Причем довольно много видов ночных бабочек применяют ультразвук в брачных играх.

Птицам, которые ищут корм на земле, нужно летать, чтобы быстро перемещаться из той зоны, где пищи уже нет, в следующую. Хищные птицы и падальщики осматривают окрестности с высоты. Добыча падальщиков уже мертва, им ни к чему спешить, поэтому они могут позволить себе взлетать в вышину и осматривать огромные площади в поисках знаков, указывающих, скажем, на тушу убитого львами зверя. Такими знаками могут быть другие падальщики. Заметив труп, птицы плавно планируют вниз. Хищники, например орлы и соколы, ищут живую добычу, поэтому высматривают ее с меньшей высоты и пикируют оттуда часто с огромной скоростью.

“ЮНКЕРСЫ” ИЗ МИРА ПТИЦ

Олушевые – мастера ловить рыбу с воздуха. Здесь показана только одна олуша, но огромная стая, пикирующая в воду одновременно, – это незабываемое зрелище.

К подобной тактике прибегают и многие птицы-рыболовы вроде крачек и северных олуш – они пикируют в воду и ныряют. Северные олуши осматривают большие участки открытого океана в поисках признаков рыбьих косяков, возможно, темных пятен на поверхности или присутствия других птиц, которые успели первыми. Плотная стая северных олуш или их близких родственников, других олушевых, пикирует с огромной высоты и бомбардирует косяк рыб со скоростью 100 км/ч – это одно из самых великолепных зрелищ, которые дарит нам природа. Их беспощадный блицкриг снова напоминает Вторую мировую войну – пикирующие бомбардировщики “юнксрсы” или японские самолеты-камикадзе. С той поправкой, что олушевые вовсе не идут на смерть. Точнее, обычно они не погибают, но при неудачном нырке все-таки могут и сломать шею. К тому же, если нырять с огромной скоростью всю жизнь, в конце концов испортишь себе зрение, и жизнь многих олуш обрывается именно из-за слепоты^[1]. Поэтому можно сказать, что ныряние сокращает им жизнь. Однако, если бы они не ныряли, они умерли бы от голода. Олушевые – настолько узкие специалисты по нырянию, что, утратив это умение, не смогли бы конкурировать с другими птицами, в том числе с чайками, которые высматривают добычу с поверхности воды.

Кстати, подобные наблюдения – это интересный урок по истории эволюции, с которым мы будем сталкиваться на протяжении всей книги, – урок компромисса. Естественный отбор иногда вынуждает животное сокращать свою жизнь в старости, если при этом оно успешнее размножается в молодости. Как мы только что видели, “успех” на дарвиновском языке означает именно возможность оставить много копий своих генов. Гены, которые помогают олуше лучше ловить рыбу в молодости, успешно передаются следующему поколению, даже если приближают смерть птицы в старости. Такого рода логика поможет нам понять, почему мы стареем, хотя сами не ныряем за рыбой. Мы унаследовали гены многих поколений предков, которые хорошо умели быть молодыми. Им необязательно было хорошо уметь быть старыми: обычно к этому времени они успевали покончить с размножением.

Олушевые очень проворны, однако чемпионы по пикированию все-таки соколы, которые ловят птиц в полете. Когда сапсан устремляется к жертве, то есть камнем падает вниз, он может развивать неимоверную скорость – 320 км/ч. Чтобы пикировать в воздухе с такой скоростью, оптимальная форма тела должна быть совсем не такой, как для горизонтальных полетов: пикирующий сапсан складывает крылья, как истребитель с изменяемой геометрией крыла. Такая колоссальная скорость чревата трудностями и опасностями. Птицы не смогли бы дышать, если бы у них не было специально видоизмененных ноздрей (устройство которых отчасти было скопировано в реактивных двигателях очень быстрых самолетов). На такой головокружительной скорости сопротивление воздуха могло бы буквально сломать птице шею. Как и у олушевых, налицо компромисс между краткосрочными преимуществами: успехом в размножении с одной стороны и риском безвременной гибели с другой.

Для чего еще нужно летать? Отвесные скалы – прекрасное место, чтобы строить гнезда и выводить птенцов, не опасаясь наземных хищников. Чайки-моевки мастерски строят гнезда на таких недоступных утесах, что хищникам, даже другим летающим птицам, нужно сильно постараться, чтобы разорить их. Многие птицы ради безопасности строят гнезда на деревьях. Крылья позволяют быстро попасть на верхушку дерева и доставить туда материалы для гнезда, а в дальнейшем и пищу для птенцов. Многие деревья дают плоды – пищу для туканов, попугаев, других птиц и крупных видов летучих мышей. Конечно, обезьяны, в том числе человекообразные, тоже собирают плоды и для этого лазают по деревьям, но даже самая спортивная обезьяна не может тягаться с птицей в гонке по веткам. Самые ловкие из всех обезьян, лазающих по деревьям, – гиббоны, и они освоили технику так называемой брахиации, очень похожей на полет.

КУЛЬМИНАЦИЯ ЭВОЛЮЦИОННОЙ ГОНКИ ВООРУЖЕНИЙ

Сапсаны пикируют на летающую добычу (своего противника по гонке вооружений) со скоростью до 320 км/ч.

Брахиация (от brachium, лат. – рука) – это способ перемещения по деревьям, при котором гиббоны раскачиваются на очень длинных руках, перебирая ими, будто ногами, бегущими по воздуху. Гиббон несется по лесу на головокружительной скорости, перелетая – здесь я применяю это слово практически буквально – с ветки на ветку на расстояние в несколько метров. Строго говоря, это не полет, но результаты приблизительно те же. Вероятно, и наши предки практиковали брахиацию на каком-то этапе истории, но я уверен, что тягаться с гиббоном мы не могли бы никогда.

Цветы производят нектар – главное авиатопливо колибри и нектарниц, бабочек и пчел. Пчелы выкармливают свои личинки пыльцой, которую тоже собирают с цветов. Без цветущих растений невозможно существование целого семейства пчел в пределах более широкого класса насекомых, и они эволюционировали вместе (коэволюционировали), начиная еще с мелового периода, примерно 130 миллионов лет назад. Когда нужно быстро перепархивать с цветка на цветок, что может быть лучше крыльев?

Летает и большинство насекомых, и ловить их в воздухе – искусство, которым владеют ласточки и стрижи, мухоловки и мелкие виды летучих мышей. Умело ловят насекомых на лету и стрекозы, которые высматривают их своими огромными глазами.

ЦЕЛАЯ ЖИЗНЬ В ПОЛЕТЕ

Стрижи довели идею жизни в полете до совершенства. Они даже спариваются, не приземляясь. Возможно, ходить по земле для них так же непривычно, как для нас – плавать под водой.

Стрижи поедают насекомых и ловят их исключительно в воздухе. Они настолько преданы полету, что на землю не спускаются. Стрижи даже освоили непростое мастерство спаривания в воздухе. Подобно тому как морские черепахи покинули сушу, чтобы жить в воде, предки стрижей покинули сушу, чтобы жить в воздухе. И те, и другие возвращаются, только чтобы отложить яйца. А в случае стрижей – чтобы высидеть их и выкормить птенцов. Складывается впечатление, что, если бы можно было откладывать яйца на лету, стрижи бы так и делали, подобно тому, как киты ушли на шаг дальше черепах, и теперь им больше незачем возвращаться на сушу.

Стрижи славятся проворством и напоминают нам, что главное преимущество полета – это необычайная скорость перемещения. Сто лет назад огромные океанские лайнеры пересекали Атлантику за много дней. Теперь мы перелетаем ее за считаные часы. Разница в основном объясняется тем, что сила трения в воде больше, чем в воздухе. Даже в воздухе она меняется в зависимости от высоты. Чем выше взлетает самолет, тем ниже лобовое сопротивление в разреженном воздухе – вот почему современные авиалайнеры летают так высоко. Почему же они не взлетают еще выше?

Прежде всего, им не хватило бы кислорода, необходимого двигателю для сжигания топлива. Ракетные двигатели, разработанные для полетов вне пределов земной атмосферы, несут запас кислорода с собой. На устройство самолетов, летающих на очень большой высоте, влияют и другие факторы. Как мы узнаем из 8-й главы, им нужен воздух, чтобы обеспечить подъемную силу, а на очень больших высотах воздух так разрежен, что им нужно лететь быстрее, чтобы получить необходимую подъемную силу. Самолеты, предназначенные для полетов на небольшой высоте, плохо летают на большой, и наоборот. Ракетам не нужна подъемная сила воздуха, поэтому им не нужны крылья. Их двигатель толкает их в направлении, противоположном силе гравитации. А как только они набирают первую космическую скорость, двигатели можно отключить, и ракета начинает невесомо парить, продолжая перемещаться невероятно быстро.

В детстве я не понимал, как ракетные двигатели работают в космосе, ведь там позади них нет воздуха и не от чего “отталкиваться”. Я был неправ. “Отталкивание” тут ни при чем. Приведу две-три более приземленные аналогии. Когда стреляет большое артиллерийское орудие, ощущается мощная отдача. Когда снаряд вылетает из дула, орудие откатывается назад. Никто не считает, что отдача вызвана тем, что снаряд “толкает” воздух перед орудием. На самом деле внутри гильзы взрывается порох, газ оказывает сильное давление во всех направлениях, силы, стремящиеся в стороны, уравновешивают друг друга. Сила, направленная вперед, выталкивает снаряд из дула, почти не встречая сопротивления. Сила, действующая в противоположном направлении, воздействует на само орудие, отчего оно и откатывается на колесах. Та же сила отдачи позволяет вам ехать по льду на санках, стреляя из ружья в направлении, противоположном желаемому движению. Если вам интересно физическое объяснение этого явления, на сей счет у нас есть третий закон Ньютона: сила действия равна силе противодействия. Дело не в том, что пули отталкиваются от воздуха и поэтому санки приходят в движение. В вакууме вы бы ехали еще быстрее. То же самое происходит в вакууме и с ракетным двигателем.