Парящий полет грифов

Восточноафриканские грифы могут пролетать до 200 км, умело используя восходящие воздушные потоки. Изучение этих птиц проводилось при помощи планера, снабженного двигателем.

Достаточно посмотреть на грифов, часами легко парящих над головой, чтобы убедиться, что эти птицы принадлежат к числу самых лучших масте­ров пилотажа. Однако бывают моменты, когда грифы вообще не могут летать. Ранним утром на равнинах восточной Африки часто можно увидеть небольшие группы этих птиц, которые накануне ве­чером слетелись к пище и заночевали около нее. Ес­ли грифов вспугнуть, они взлетают, но очень скоро вновь опускаются на землю. Повторив это несколь­ко раз подряд, птиц можно настолько утомить, что их легко будет поймать голыми руками. Таким способом ничего не стоит ловить, например, пред­ставителей двух весьма распространенных видов: африканских сипов (Gyps africanus) и сипов Рюппеля (Gyps ruppellii). Позже – около девяти утра – так удается иногда поймать грифа, отяжелев­шего от пищи. Чаще же птица некоторое время ле­тит прямо вперед, а затем круто сворачивает в сто­рону и в то же время начинает набирать высоту. Временами взмахивая крыльями, гриф делает не­сколько небольших неправильных петель, после че­го начинает парить, описывая широкие круги. При этом он продолжает подниматься, не работая крыльями, и постепенно смещается в направлении ветра.

Трудности, возникающие при полете за счет мускульной энергии, связаны у грифов с чересчур большим весом тела. Существует соотношение между мощностью, необходимой для полета, мощ­ностью мышц и весом тела, которое ограничивает размеры животного, способного подняться в воздух за счет энергии мышц. Крупные грифы, аисты и пеликаны вплотную приближаются к этой границе, и они вряд ли могли бы долго держаться в воздухе, если бы не научились извлекать энергию для полета из атмосферных процессов.

Траектория птицы, планирующей с постоянной скоростью и не машущей крыльями, неизбежно от­клоняется вниз. Поэтому скорость имеет состав­ляющую, направленную вертикально вниз, - ско­рость снижения. Если скорость восходящего пото­ка, пересекаемого птицей, превышает скорость снижения, то птица набирает высоту и накапливает тем самым потенциальную энергию, которая может быть использована при планировании в неподвиж­ном воздухе. Любая система маневров, основанных на использовании атмосферных процессов, назы­вается парением.

В технике парения можно выделить несколько вариантов соответственно характеру атмосферных процессов, приводящих к возникновению восходя­щих потоков. Однако существование восходящего потока достаточно интенсивное и – это лишь внешняя предпосылка, необходимая для парения. Птица должна, прежде всего, обнаружить поток, а найдя его – выполнить нужные маневры, чтобы им воспользоваться. После ошибочного ма­невра она чаще всего теряет эту возможность. Парящая птица может использовать несколько видов восходящих потоков, например потоки обте­кания, возникающие, когда ветер набегает на склон горы; термические потоки, когда воздух, нагретый горячей землей, столбом поднимается вверх; вол­новые потоки, когда воздух, совершая колеба­тельные движения, поднимается с подветренной стороны препятствия. При использовании потока обтекания подходящим маневром служит челноч­ное курсирование над наветренным склоном. Если же птица попадает в термический поток, ее тактика меняется: она описывает круги, смещаясь в направ­лении ветра. В отличие от этого участок волнового потока не изменяет положения относительно земли, и птица должна использовать его так же, как поток обтекания, с той лишь разницей, что основной ориентир – склон здесь отсутствует.

Парящие птицы отнюдь не самая удобная для изучения группа, отчасти потому, что обычный на­блюдатель, в традиционных резиновых сапогах и с биноклем, часто теряет птицу из виду, так как за­метно уступает ей в подвижности; кроме того, с зе­мли очень трудно судить, какой воздушный поток использует в данный момент птица. Даже самые тщательные наблюдения с земли позволяют делать лишь ограниченные выводы, и, в общем-то, со вре­мени выхода в 1913 г. классического труда Э. Хэнкина «Полет животных» этот подход лишь немногое добавил к нашим познаниям в данной области.

Обычно птицы восточной Африки парят в пото­ках обтекания и в термических потоках. Первые, разумеется, можно использовать только в хол­мистых районах и на относительно небольшой вы­соте, так что главный источник подъемной силы для этих птиц – термические потоки. Наблюдая за взлетом грифов, легко заметить, что они исполь­зуют какие-то вполне определенные атмосферные возмущения, а не энергию турбулентных завихре­ний, распределенных случайным образом. Как только один гриф начинает набирать высоту, к не­му сразу присоединяются другие (а часто и птицы других видов), так что скоро уже целая группа птиц кружится вокруг общей оси. Эта ось соответствует центру термического потока, который на неболь­ших высотах может быть колончатого типа или ти­па «песчаных чертиков». Название «песчаные черти­ки» связано с тем, что над сухой землей интен­сивные потоки такого типа поднимают крутящиеся столбы пыли. В более высоких слоях могут обра­зовываться вихрекольцевые потоки. Термические потоки часто бывают увенчаны кучевыми облака­ми. С позиций парящей птицы или пилота термиче­ский поток любого типа можно рассматривать как цилиндрический восходящий поток, смещающийся в направлении ветра. Наилучшее маневрирование в этом случае сводится к движению по окружности наименьшего возможного радиуса, чтобы оставать­ся все время вблизи центра потока, где его подъем­ная сила максимальна.

Способность птицы использовать термические потоки для того, чтобы удерживаться в воздухе или перемещаться над землей, зависит от ее аэродина­мического качества.

Многие хищные птицы пользуются термическими потоками главным образом для того, чтобы с воздуха разыскивать пищу. Африканский воин­ственный орел (Polemaetus bellicosus), питающийся птицами, использует восходящие потоки так же, как более мелкие орлы и ястребы-скалы или теле­графные столбы. В поисках пищи он поднимается в термическом потоке на умеренную высоту, обыч­но 300-600 м и, опустив голову, медленно плани­рует, высматривая жертву.

Грифы разыскивают падаль примерно таким же способом, но их тактика связана с необходимостью быстро оказаться там, где появилось мертвое жи­вотное. Поочередно то поднимаясь в термических потоках, то планируя в разных направлениях, они осматривают территорию с высоты 200-500 м. С высоты 300 м гриф может в течение шести минут достичь любого места в радиусе около 4,5 км. В бо­лее близких точках он может, круто спланировав, оказаться еще быстрее, чем больше угол планиро­вания, тем быстрее скользит вниз гриф. Питающие­ся падалью звери, в частности пятнистые гиены (Crocuta crocuta), тоже внимательно следят за актив­ностью животных в окружающем районе (в том числе и за снижающимися грифами), но им гораздо труднее вовремя добраться до нужного места, предельная скорость четвероногих много меньше. Таким образом, грифы, хотя они и не смогли бы отогнать гиен от падали в случае прямого столкно­вения, все же успешно конкурируют с ними благо­даря огромному преимуществу – возможности бы­стро оказаться возле неожиданно появившегося источника пищи.

У африканских грифов и сипов выработались две различные стратегии поиска пищи. Одна стра­тегия состоит в том, чтобы хорошо изучить опреде­ленную местность и все время тщательно обследо­вать ее. В районах, где дичи мало, других возможностей просто нет. Однако для фауны вос­точной Африки характерны крупные популяции мигрирующих копытных, а это открывает другую ни­шу для питающихся падалью животных, способных использовать такую ситуацию. Например, в Серенгети сотни тысяч антилоп гну в течение года пере­мещаются по кругу длиной около 500 км; такие же миграции совершают и не уступающие им по чис­ленности популяции зебр и газелей.

Для питающегося падалью оседлого животного мигрирующие стада временно обеспечивают избы­ток потенциальной пищи, но они перемещаются не­сколько хаотично и часто исчезают так же неожи­данно, как появляются. Поэтому животное, приспо­собившееся к питанию за счет мигрирующей дичи, вынуждено обходиться без постоянного района обитания и следовать за стадом, а значит – не мо­жет изучить территорию так основательно, как его оседлые конкуренты.

По-видимому, из четырех видов крупных восточноафриканских грифов и сипов два являются оседлыми, а два – странствующими. К такому выво­ду несколько лет назад пришел Ганс Круук, изучав­ший особенности поведения этих птиц при кормеж­ке. Представители двух оседлых видов-ушастый гриф (Torgos tracheliotus) и африканский белого­ловый гриф (Trigonoceps occipitalis) – никогда не со­бираются в большом числе; редко можно увидеть около одного трупа более восьми ушастых или двух белоголовых грифов. Эти птицы прилетают к месту кормежки первыми гораздо чаще, чем мож­но было бы ожидать, исходя из их малочисленно­сти; это указывает на то, что они используют стра­тегию «тщательного поиска». Напротив, африкан­ские сипы и их сородичи, сипы Рюппеля, часто собираются возле крупных трупов сотнями, хотя очень редко прилетают первыми. Было бы преуве­личением сказать, что они никогда не находят пищу сами. Однако эти птицы, видимо, больше пола­гаются на наблюдение за хищными зверями и гри­фами, чем на самостоятельный поиск. В отличие от грифов они никогда не дерутся в воздухе. Террито­риальное поведение у них, очевидно, тоже отсут­ствует, хотя стычки между сипами во время кор­межки – дело обычное.

Различное поведение в воздухе можно наблюдать и с планера. Когда есть термические потоки, ушастые и белоголовые грифы встречаются почти повсеместно, обычно парами, тогда как африкан­ские сипы и сипы Рюппеля концентрируются, часто в весьма внушительных количествах, над мигри­рующими стадами (особенно над стадами гну). Ес­ли эти сипы встречаются в стороне от стад, это обычно связано с перелетами между меняющимися местами кормежки и постоянными районами гнез­дования. Именно такая пространственная разоб­щенность и требует от сипов способности исполь­зовать термические потоки не только для парения над одним местом, но и для длительных путеше­ствий.

Самые дальние перелеты приходится совершать сипам Рюппеля, которые гнездятся колониями на скалах. Эта особенность, отличающая их от афри­канских сипов (гнездящихся на деревьях), возможно, отражает тот факт, что ареал этих птиц приурочен главным образом, к более северным засушливым районам, и Серенгети является, по существу, его границей. В окрестностях парка для гнездования пригодны только восточные склоны гор Голь, где насчитывается около 500 гнезд сипов Рюппеля. Птенцов эти птицы обычно выкармливают в сезон дождей-с февраля по май. В это время основная масса копытных концентрируется на равнинах Се­ренгети и Салеи, поблизости от гнездовий на ска­лах. Однако сезон дождей часто прерывается пе­риодами засухи; зебры и гну в это время мигри­руют на юг и на запад. В результате сипам прихо­дится пролетать по 100 и более километров в один конец, чтобы ежедневно кормить птенцов.

В благоприятную для парения погоду (пре­обладающую во время засухи) сипы могут двигаться со средней скоростью около 45 км/ч. Значит, путь от гнезд к месту кормежки или обратно должен за­нимать у них два-три часа. В ветреную погоду сипы начинают парить около скал в потоках обтекания с первыми лучами солнца. Преобладающие вос­точные ветры помогают им двигаться на запад от склона к склону до края равнины Серенгети. Здесь они вынуждены дожидаться первых слабых терми­ческих потоков, которые появляются обычно в 8-9 часов утра. С появлением восходящих потоков птицы начинают перемещаться по ветру над равни­ной.

Наиболее удобно для парения время между 11 часами утра и 4 часами дня, когда часто встре­чающиеся термические потоки обеспечивают подъем со скоростью 2-4 м/с в большом диапазоне высот: почти от земли (примерно 1600 м над уров­нем моря) до слоя облаков (обычно около 3500 м над уровнем моря). Подъем на такую высоту тре­бует около 10 минут, после чего сип может плани­ровать в любом направлении.

Скорость прямолинейного планирования обыч­но достигает 70-85 км/ч. При таких скоростях уклон планирования составляет примерно 1: 10, т. е. на каждые 10 м горизонтального полета птица сни­жается на 1 м. Если общего подъема воздушных масс нет, то за 15 минут сип может пролететь около 18 км, прежде чем возникнет нужда в очеред­ном термическом потоке. Общее время, затрачивае­мое на такой перелет, составит 25 минут, включая время, необходимое для набора высоты; это дает среднюю скорость горизонтального передвижения 43 км/ч. На самом деле птицы обычно не исполь­зуют весь доступный диапазон высот; чаще всего они ограничивают подъем 2500-3000 метрами над уровнем моря. Кроме того, они существенно умень­шают угол планирования, снижая скорость в восхо­дящих потоках и повышая ее в промежутках. Од­нажды я сопровождал на планере сипа Рюппеля, который, используя эту тактику, вообще обходился без круговых полетов на протяжении 32 км пути. За это время он снизился всего на 520 м, т. е. достиг среднего уклона планирования менее 1: 60!

Способность сипов добывать пищу на расстоянии около 100 км от гнезда дает им еще одно пре­имущество перед таким серьезным конкурентом, как пятнистая гиена. На протяжении первых не­скольких месяцев жизни детеныши гиены не поки­дают норы; поэтому, когда поблизости нет стад, матери приходится иногда пробегать много кило­метров в поисках пищи, причем она вынуждена пе­риодически возвращаться, чтобы кормить детенышей своим молоком. Радиус зоны поисков у гиен в точности не известен, но он, без сомнения, гораздо меньше, чем у сипов, из-за меньшей скорости передвижения по земле и большей затрате энергии.

Основное преимущество, которое дает птице малая нагрузка на крыло, - это возможность парения в начале дня, когда термические потоки еще слабы. При поисках пищи это очень важно: чем раньше утром гриф сможет подняться в воздух, тем больше у него шансов обнаружить останки погибших или растерзанных хищниками за ночь животных. В жаркое время дня термические потоки становятся шире и мощнее, и преимущество скорости подъема, связанное с малой нагрузкой на крыло, теряет смысл: средняя скорость полета возрастает из-за более медленного планирования. В известном смысле у птиц оптимизированы оба элемента парения, так как для ускорения планирования они могут уменьшать площадь крыльев. Но, несмотря на это, по средней скорости они все же уступают планерам.

Если, используя двойную логарифмическую шкалу, графически сопоставить нагрузку на крыло с весом тела у разных птиц, будет видно, что грифов можно разделить на две группы. У оседлых ушастых и белоголовых грифов нагруз­ка на крыло небольшая: они специализированы для парения в очень слабых восходящих потоках. У Gyps ruppellii и G. africanus, совершающих дли­тельные перелеты, нагрузка на крыло больше.

Об экологии двух видов мелких грифов-стер­вятника Neophron perhopterus и африканского стер­вятника - известно немногое. Эти птицы посещают человеческое жилье и свалки, что нехарактерно для крупных видов. Они также часто собираются возле павших и убитых хищниками животных, подбирая остатки от пиршества более крупных сородичей. Стервятников можно отнести к группе птиц с высо­кой нагрузкой на крыло. Их сближает с сипом Рюппеля и то, что они строят гнезда на скалах, хо­тя и не образуют колоний. Африканские стервятни­ки, относящиеся к группе птиц с малой нагрузкой на крыло, часто собираются у останков в большом числе, но гнездятся на деревьях отдельными пара­ми.

Даже при сильных конвекционных потоках ни птица, ни планерист не могут позволить себе просто скользить в одном направлении, надеясь случайно встретить следующий термический поток. При такой тактике столкновение с землей слишком часто происходит раньше, чем попадается нужный поток. Термические потоки, за исключением сильных «песчаных чертиков», обычно невидимы, но вероятность встречи с ними можно повысить, ес­ли летать под собирающимися кучевыми облаками или над участками земли, которые могут нагре­ваться на солнце больше, чем окружающая поверх­ность.

Грифы и орлы прекрасно умеют отыскивать луч­шие восходящие потоки, и похоже, что при этом они используют те же видимые признаки, что и планеристы. Например, для восточной Африки характерно объединение термических потоков в своего рода «улицы», которые отмечены цепочками кучевых облаков. В этих случаях восходящие потоки иногда располагаются так близко друг к другу, что птица или планер может, обходясь без круговых полетов, просто планировать от одного потока к другому и, не теряя высоты, пролетать та­ким образом до 80 км. Грифы даже отклоняются от своего маршрута, чтобы воспользоваться подобной «улицей».

Грифы следуют также за другими птицами (или планерами), которые уже начали подниматься в термическом потоке, так что иногда образуются довольно большие группы. Группы эти, однако, не­льзя назвать стаями из-за непродолжительности их существования. Когда отдельные птицы набирают достаточную для их целей высоту, они выходят из потока независимо от других, и группа исчезает.

Совершенно другое поведение можно наблю­дать у белых аистов (Ciconia ciconia). Эти птицы со­вершают самые дальние по сравнению с другими парящими видами перелеты - из северной Европы в южную часть Африки, причем они почти всецело полагаются на парение в термических потоках. Этот вид относится к группе с высокой нагрузкой на крыло. В некоторые годы сотни аистов зимуют в восточной Африке, вместо того чтобы продви­гаться дальше на юг. Там часто можно видеть, как они разыскивают места для кормежки.

В поисках термических потоков белые аисты по­лагаются на координированное стайное поведение. Поодиночке эти птицы встречаются очень редко; обычно стаи состоят, по меньшей мере, из 20 особей, но часто их число достигает нескольких сотен. Между термическими потоками птицы держатся из­бранного направления независимо от видимых при­знаков атмосферных процессов. Они могут сделать крюк, чтобы избежать ливня, но не для того, чтобы следовать направлению «улицы» или двигаться от облака к облаку. В полете птицы рассредотачиваются в боковом направлении и планируют парал­лельными курсами. Как только часть птиц наталки­вается на термический поток, эта группа начинает подниматься относительно остальной стаи. Тогда другие аисты меняют направление полета, прибли­жаясь к тем, которые поднимаются быстрее всех. Скоро все они собираются в колонну, где, двигаясь по спирали, все время изменяют положение описы­ваемых кругов, следуя за птицами, набирающими высоту с наибольшей скоростью. В верхней части термали птицы одновременно начинают планиро­вать и вновь образуют широкий фронт для поисков следующего восходящего потока. Подобная такти­ка повышает вероятность нахождения потока, так как поиск идет в полосе шириной 200-300 м.

Белые аисты обычно проводят больше времени на больших высотах, у основания облачного слоя, чем грифы. Меньшая плотность воздуха дает здесь примерно тот же эффект, что и увеличение нагрузки на крыло; при достаточной ширине и мощности термических потоков это увеличивает среднюю ско­рость полета. Планеристы нередко поднимаются в кучевые облака, но для успешного использования этой тактики требуются компас и хотя бы один ги­роскоп. Точно неизвестно - могут ли аисты прони­кать достаточно глубоко в облака. В нижней части облака они иногда (а возможно, и всегда) прекра­щают спиральный подъем и летят параллельно ос­нованию до края облака. Одна из самых интересных парящих птиц в во­сточной Африке - марабу (Leptoptilos crumeniferus). Эти птицы много времени проводят в болотах и на отмелях, но, кроме того, они питаются и падалью, разыскивая ее подобно грифам. Их полет кое в чем сходен с полетом белых аистов; иногда, например, они путешествуют стаями. Однако можно отметить очень интересное отличие: хотя во время прямоли­нейного планирования марабу, как и белые аисты, строго поддерживают определенный строй, они обычно рассредотачиваются не поперек, а вдоль на­правления полета. Это позволяет предположить, что при поиске термических потоков марабу в меньшей степени, чем белые аисты, полагаются на стайное поведение. В пользу этого говорит и то, что марабу, подобно грифам, часто парят пооди­ночке и движутся по термическим «улицам».

Роль стайного поведения в поиске термических потоков наиболее ярко выражена у розового пели­кана (Pelecanus onocrotalus). В промежутках между потоками стая, часто насчитывающая несколько со­тен птиц, вытягивается в длинную ломаную линию. Когда пеликаны набирают высоту, они собираются плотной группой, которая кружится как одно целое, так что издалека видны периодические белые вспышки: солнце отражается от перьев множества птиц. Таким образом, стаи пеликанов кочуют с озе­ра на озеро в пределах восточноафриканской зоны разломов.

Главный источник энергии при парящем полете это, несомненно, атмосферные процессы. Однако парение требует энергетических затрат и от птиц. Их крылья не просто закреплены в горизонтальном положении, а удерживаются при помощи грудных мышц. У всех парящих птиц независимо от их эволюционного происхождения грудная мыш­ца подразделяется на две части, одна из которых — тоническая - приспособлена к длительному напря­жению. Пока еще не совсем ясно, сколько для этого требуется энергии, но, без сомнения, намного мень­ше, чем для машущего полета. У мелких птиц эко­номия энергии при парении не очень значительна, так как интенсивность метаболизма у них и в покое весьма высока, так что затраты на полет относи­тельно невелики. У крупных птиц удельная интен­сивность обмена гораздо ниже, поэтому парение позволяет им сберечь большую долю всей энергии. Некоторые мелкие птицы, например стрижи, тоже парят в полете, но парение как основной способ передвижения всеже характерен главным образом для крупных видов, у большинства которых возможности обычного полета весьма ограниченны. Подобно человеку, парящие птицы используют для передвижения внешние источники энергии; возмож­но, в этом отношении они составляют уникальную группу в животном мире.