Женщина-астронавт вырастила самых высоко летающих птиц в мире

Фото: ShutterStock
ГЛАВНАЯ / Новости науки

Москва, 05.02.2023, 11:59:42, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Чтобы понять, как горные гуси пересекают Гималаи, астронавту Джессике Меир пришлось вырастить их самой.

 

Кто такая Джессика Меир

 

Позже в этом месяце, когда Джессика Меир отправится в небо из Байконура, Казахстан, она быстро поднимется дальше, чем любая птица, пройдя через атмосферу Земли на Международную космическую станцию. Из обычной команды инженеров МКС она будет редким физиологом, который будет наблюдать за реакцией организма на космические путешествия.

 

Меир всегда интересовалась экстремальными условиями и тем, как с ними справляются самые выносливые животные планеты. В начале 2000-х годов она координировала эксперименты в космическом центре имени Джонсона в НАСА, посвященные тому, как человеческие кости, мышцы и легкие реагируют на суровость космического полета. Она получила докторскую степень, изучая императорских пингвинов и морских слонов, ныряя в антарктических водах так же, как и они. А летом 2010 года, за несколько лет до того, как она осуществила свою давнюю мечту стать астронавтом, она вырастила вручную дюжину горных гусей — самых высоко летающих птиц в мире.

 

Кто такие горные гуси

 

Два раза в год горные гуси мигрируют из мест размножения в Китае и Монголии в места зимовки в Индии — путешествие в 8000 километров, которое проходит через Гималаи, самый высокий горный массив на Земле. Возможно, они впервые совершили этот путь в глубокой предыстории, когда Гималаи были еще молоды и низки. Горы поднялись, гуси должны были преодолевать все более высокие барьеры. Один из ранних исследователей, находясь в лагере на высоте 4500 метров, утверждал, что слышал «отдаленный гул этих птиц, летящих надо мной за невидимыми звездами милями». Другой наблюдал со склонов Эвереста, как стая гусей пролетела над 8800-метровой горой. Этот случай является спорным, но ученые, которые оснастили гусей GPS-трекерами, показали, что птицы действительно достигают высот до 7315 метров.

Планирующий полет является наименее энергетически требовательным стилем движения, но горные гуси должны делать это в чрезвычайно тонком воздухе, который обеспечивает вдвое меньшую подъемную силу, чем на уровне моря, и содержит в три раза меньше кислорода. Горные гуси справляются, потому что их тела имеют множество приспособлений, которые делают их чрезвычайно эффективными при извлечении и использовании кислорода.

По сравнению с другими гусями их легкие больше, а дыхание глубже и эффективнее. Как только кислород попадает в их кровь, он связывается тем же красным пигментом — гемоглобином, который используют другие птицы, но гемоглобин горных гусей связывает газ гораздо крепче. Кровеносные сосуды в их мышцах плотнее упакованы, что позволяет им быстрее доставлять кислород. Даже клетки в этих мышцах имеют особые изменения: митохондрии — небольшие структуры, где вырабатывается энергия — более многочисленны и расположены ближе к поверхности, что облегчает доступ кислорода к ним.

Эти уловки были обнаружены в течение десятилетий исследований, но почти всегда с горными гусями, которые отдыхали или ходили на беговых дорожках. Только одна группа ученых изучала птиц, когда они летали в аэродинамической трубе, но они использовали воздух с нормальным уровнем кислорода. Меир хотела продублировать условия низкого уровня кислорода при пересечении Гималаев и измерить характеристики летящих гусей с помощью инструментов, установленных на масках и рюкзаках. Дикий гусь никогда не будет летать в туннеле с таким оборудованием.

 

«Вы бы просто изучали реакцию страха», — говорит Меир.

 

Единственное решение состояло в том, чтобы вырастить несколько птиц самой.

 

Современная гусиная мама

 

В птичьем парке, в котором живут горные гуси, она выбрала дюжину яиц. Когда появились молодые гусята, они немедленно запомнили Меир, навсегда психологически классифицируя ее как своего родителя. Она кормила их, ухаживала за ними и учила их летать, катаясь на скутере по проселочным дорогам, в то время как птицы хлопали крыльями рядом с ней.

Изредка встречная машина пугала птиц, и они теряли Меир из виду. Тогда гусята ​​преследовали любого, кто мог бы быть их матерью. Один приземлился на хоккейном поле и побежал за игроками. Другой нашел продуктовый магазин и проследовал за людьми в автоматические двери.

В течение нескольких недель она скрепляла свою связь с гусятами, выводя их на прогулку, играя с ними и позволяя им спать рядом.

 

«Я пошутила, что когда мне было тридцать с небольшим, у меня вдруг появились 12 таких детей», — говорит она. «Я была современной матерью гусей. Это был исключительный опыт».

 

Когда птицы стали достаточно большими, Меир отвезла их в Университет Британской Колумбии — одно из немногих сооружений с подходящей аэродинамической трубой. Большинство туннелей, используемых в исследованиях на животных, слишком малы для гусей, в то время как достаточно большие туннели предназначены для самолетов и производят ветры на уровне Маха. Туннель похож на невидимую беговую дорожку: помощник поднимал каждого гуся в быстротекущий поток воздуха, в то время как маска прокачивала азот через клюв, чтобы имитировать низкий уровень кислорода в гималайском полете. Две трубки в маске записывали, сколько кислорода гуси потребляли и сколько углекислого газа они производили, в то время как рюкзаки измеряли частоту сердечных сокращений. Меир, со своей стороны, стояла в стороне, хлопая и крича.

Несмотря на это, многие птицы отказались летать.

 

«Они все способны, но не могут», — говорит Меир. «Они не очень обучаемы, как собаки. Вы можете подкрепить их свежим салатом, но это не такое животное».

 

Сотрудничали только семь птиц, но они предоставили множество данных. Для начала они доказали, что горные гуси действительно могут летать в условиях серьезного недостатка кислорода, с которым они сталкиваются на самых высоких пиках Гималаев.

Можно предположить, что, когда кислород исчезает, птицы будут компенсировать это, увеличивая свой метаболизм и посылая больше богатой кислородом крови, проходящей через их тела. На самом деле, они делают наоборот. Когда кислород вокруг них исчезает, они сохраняют газ, резко замедляя свой метаболизм.

 

 «Полеты — это самая дорогостоящая форма передвижения, поэтому невероятно, что они могут снизить уровень метаболизма и все еще существовать», -говорит Меир.

 

Она подозревает, что гуси достигают этого умения, изменяя свои схемы полета, чтобы способствовать более эффективным ударам крыльями. Они могут также выборочно отключать несущественные органы, чтобы сосредоточиться на своих летающих мышцах — уловка, которую ныряющие животные также используют при спуске на бедные кислородом глубины.

 

 

Испытать негативные условия космоса на себе

 

После завершения исследований в области гусей Меир сосредоточилась на своем полете на МКС 25 сентября как в качестве исследователя, так и предмета исследования.

 

«Я ждала этого всю свою жизнь», — говорит она.

 

Люди не приспособлены к космическому пространству, как гуси на больших высотах, и наши тела странно реагируют на невесомость. Артерии имеют тенденцию сгущаться в космосе, накапливая двухлетнее старение всего за шесть месяцев. Глазные яблоки становятся более плоскими, затуманивая зрение астронавтов. Если люди хотят путешествовать в такие далекие миры, как Марс, нам нужно понять, почему происходят эти изменения и как их исправить. Оказавшись на борту МКС, Меир проведет ряд физиологических экспериментов, чтобы помочь найти эти ответы.

 

«Это своего рода примерка», — говорит она. «Пришло время мне платить свои взносы».

Подпишись на канал FTimes в Яндекс.Дзен

Комментарии

Ваше мнение

Это интересно