Tytuł oryginału: Wonder of Birds

Redaktor prowadzący: Katarzyna Nawrocka, Maria Zalasa
Przekład: Anna Binder
Redakcja: Katarzyna Nawrocka
Korekta: Maria Zalasa

Projekt okładki: Joanna Wasilewska/Katakanasta

Copyright © 2017 by Jim Robbins
Illustrations copyright © 2017 by D.D. Dowden
This translation published by arrangement with Spiegel & Grau, an imprint of Random House, a division of Penguin Random House, LLC
Copyright for Polish edition and translation © Wydawnictwo JK, 2018

Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część tej publikacji nie może być powielana ani rozpowszechniana za pomocą urządzeń elektronicznych, mechanicznych, kopiujących, nagrywających i innych bez uprzedniego wyrażenia zgody przez właściciela praw.

ISBN 978-83-7229-748-8
Wydanie I, Łódź 2018

Wydawca: JK
ul. Krokusowa 1-3 92-101 Łódź
tel. 42 676 49 69
fax 42 676 49 29
www.wydawnictwofeeria.pl

Konwersję do wersji elektronicznej wykonano w systemie Zecer.

Dla Chere
Dla Betty,
z wielką miłością i wdzięcznością
Dla Jima,
który został odwołany z tego świata
Dla Matthew i Anniki,
dzięki którym nie przestaję się śmiać
I dla ptaków,
które nigdy nie sprawiają mi zawodu

Wpatrz się głęboko w naturę,
a wtedy wszystko lepiej zrozumiesz.

– przypisywane Albertowi Einsteinowi

WSTĘP

WSTĘP

Żadne inne dzikie zwierzęta nie czują się wśród ludzi tak swobodnie i nie występują w naszym otoczeniu tak licznie i w takiej różnorodności, jak ptaki. Choćby z tego względu nasz związek z ptakami różni się od relacji z wszelkimi innymi dzikimi stworzeniami. Ale są też inne powody. Z całego świata zwierząt właśnie umysł ptaków wydaje się najbliższy naszemu. Ptaki urzekają nas nieziemskim śpiewem, który różni się zupełnie od odgłosów innych zwierząt; co ciekawe, najpiękniejsze dźwięki natury zawdzięczamy najmniejszym z ptaków. Ptaki występują praktycznie wszędzie, w Arktyce i Antarktyce, w tropikach i na pustyniach, w betonowych labiryntach światowych metropolii i na zielonych skrawkach ziemi przed naszymi domami. Są wykrzyknikiem natury, wnoszą podmuch energii w nasze życie. Jak głosi australijska legenda, ptaki pojawiły się na Ziemi, kiedy roztrzaskała się tęcza. Odłamki kolorów pofrunęły wówczas na wszystkie strony. Tak powstały mieniące się niczym klejnoty czerwienie, zielenie i błękity kolibrów, jaskrawa czerwień, biel i czerń dzięciołów, głęboki błękit błękitników i łuszczyków indygowych, pręga czerwieni na ramionach epoletników krasnoskrzydłych i całkowicie czerwony strój kardynałów.

Jestem oczarowany ptakami. Kiedy zabierałem się do pisania tej książki, miałem sporą wiedzę na temat ptaków i doceniałem ich rolę, ale po ponad dwóch latach czytania artykułów naukowych, rozmów z naukowcami i zwykłymi ludźmi oraz wizyt u winiarzy, hodowców, obserwatorów ptaków, sokolników, artystów, projektantów kostiumów, Indian i obrońców praw zwierząt odkryłem, że ptaki przenikają niemal każdą dziedzinę ludzkiego życia.

Interesuje mnie to, w jaki sposób rozumiemy ptaki i jak moglibyśmy wzbogacić naszą wiedzę, żeby lepiej rozumieć samych siebie i świat wokół nas. Przez wieki na przykład ptaki pomagały nam pojąć, na czym polega latanie, i tworzyć coraz doskonalsze machiny latające. Biegające i wspinające się pisklęta kuropatwy dają nam wyobrażenie, jak oderwały się od ziemi pierwsze latające dinozaury, a ślady molekularne w mózgu młodego ptaka śpiewającego pozwalają pośrednio zrozumieć biologię gaworzenia ludzkiego niemowlęcia. Chcecie dowiedzieć się, jak wyewoluowały makiaweliczne relacje władzy wśród ludzi? Przyjrzyjcie się oszustwom i sojuszom w stadzie przebiegłych kruków. Dlaczego ludzkie rodziny patchworkowe są bardziej narażone na ryzyko kazirodztwa i innych dysfunkcji niż rodziny biologiczne? W znalezieniu odpowiedzi na to pytanie pomóc mogą zamieszkujące pustynne tereny Kenii rodziny żołn białoczelnych, którym nieobce są występne pragnienia. Zagadkowe formacje szpaków, które hipnotyzują nas synchronicznym przetaczaniem się po niebie w jesienne popołudnia, mogą skrywać tajemnicę nieodkrytej podstawowej siły fizyki.

Przede wszystkim ptaki przypominają nam o naszej głębokiej i nieprzemijającej więzi emocjonalnej z naturą. W Waszyngtonie widziałem, jak myszołowce i orły bieliki zmieniają dilerów narkotykowych i nastolatków, którzy porzucili naukę, w zapalonych sokolników. Co dzieje się w naszych sercach i mózgach, kiedy patrzymy na te stworzenia? Co skłania ludzi do wydawania setek dolarów rocznie na dokarmianie ptaków w ogródku lub tysięcy na jeżdżenie po świecie, żeby je obserwować? Na przestrzeni dziejów ptakom przypisywano rozmaite właściwości mistyczne. Może więc mają nam one do powiedzenia coś, czego nie obejmuje jeszcze nauka? Ptaki przesuwają jej granice, zmuszając nas na przykład do postawienia wielkiego pytania, czy te bardzo złożone istoty mają swój własny umysł. Koncepcja istnienia czującego świata poza królestwem człowieka nie jest tak kuriozalna, jak sądzono. Panpsychizm (dosłownie: „dusza wszędzie”), czyli pogląd, że świat i wszystko, co się w nim znajduje, jest świadome, to jedna z najstarszych doktryn filozoficznych. Panował aż do XX wieku, kiedy górę wzięło myślenie „logiczne”, które wpoiło nam przekonanie o wyjątkowości człowieka. Niektórzy naukowcy poddają je jednak rewizji.

Jak możemy uzyskać wgląd w rozumienie takiego świadomego świata? W dużej mierze dzięki ptakom. Etnoornitologowie, którzy badają relacje rdzennych ludów świata z ptakami, oraz nieliczni naukowcy, którzy kwestionują podstawowe założenia na temat mechanizmów funkcjonowania naszego uniwersum, opowiadają nam o alternatywnych światach i radykalnie odmiennych sposobach postrzegania rzeczywistości, w których ludzie są wpleceni w kobierzec natury, a ptaki nie są jedynie przedmiotami, lecz towarzyszami, a niekiedy nawet rodziną.

Nasze społeczeństwo docenia rolę nauki, po mistrzowsku tworzy wiedzę materialną, wypełniając nią twarde dyski, chmury i katalogi. Ale wiedza dzieli świat na kawałki, podczas gdy mądrość go scala. Odnosząc się do lotu ptaka, można analizować prądy powietrzne, szybkość i obciążenie skrzydeł, ale można też widzieć w nim coś niewymiernego, coś transcendentnego i cudownego. Dotkliwie brakuje nam mądrości, nie wiemy, jak połączyć te wszystkie kawałki wiedzy, by uczynić świat lepszym.

„Tym, co obserwujemy, nie jest przyroda sama w sobie – ostrzegał fizyk Werner Heisenberg – lecz przyroda, jaka nam się jawi, gdy zadajemy jej pytania we właściwy nam sposób”. W ujęciu etnoornitologicznym ptaki mówią nam, że zachodni model naukowy jest jedynie maleńkim okienkiem, przez które patrzymy, wyobrażając sobie cały sobie świat; istnieje wiele skrajnie odmiennych perspektyw, które mają swoją rację bytu. Jak sugeruje Heisenberg, wydaje się nam, że wiemy, jak działa świat, ale przekonanie to jest niebezpieczną iluzją. Najwyższa pora, byśmy przestali pracować i dyskutować wyłącznie w ramach naszej własnej kultury, naszego własnego modelu. Czas, abyśmy stali się bardziej otwarci i twórczy, abyśmy zajrzeli pod powierzchnię, zdecydowanie poszerzyli swój horyzont, uwzględnili inne sposoby patrzenia na świat i bycia w świecie oraz zrewidowali swój pogląd na naturę, co ostatecznie uczyni nas dużo bardziej odpornym gatunkiem.

„W ostatecznym rozrachunku będziemy chronić tylko to, co kochamy. Będziemy kochać tylko to, co rozumiemy. Będziemy rozumieć tylko to, co poznamy” – napisał Baba Dioum, leśnik z Senegalu. Niniejsza książka jest skromną próbą opisu tego, jak różne grupy ludzi ujmują ptaki, i przedstawienia kilku moich własnych interpretacji, przekazania czegoś na temat tej wspaniałej planety, którą nazywamy swoim domem, oraz istot, z którymi ją dzielimy, stworzeń, które potrafią przelecieć pół świata bez postoju, nurkować w oceanie dziesięć razy głębiej niż człowiek lub latać do tyłu i do góry nogami i robić wiele innych rzeczy, które wymykają się naszemu pojęciu.

Książka ta ma w zamierzeniu przyczynić się do zmiany naszego sposobu postrzegania ptaków, wydobyć je z tła na pierwszy plan naszego życia, z powszedniości do cudowności. Mam przy tym nadzieję podzielić się swoim własnym wzruszającym zachwytem i liczę, że okaże się on zaraźliwy. Właśnie wspólny zachwyt nad cudowną naturą ptaków może stać się przyczynkiem do nadania nowego kształtu naszej relacji z tymi stworzeniami, z Ziemią i samymi sobą.

CZĘŚĆ I. Co ptaki mówią nam o świecie przyrody

CZĘŚĆ I

Co ptaki mówią nam o świecie przyrody

ROZDZIAŁ 1. Ptaki: dinozaury, które przetrwały

ROZDZIAŁ 1

Ptaki: dinozaury, które przetrwały

Jaki jest pożytek z połowy skrzydła?

St. George Jackson Mivart

Skąd wziął się pierwszy latający ptak? Czy zrodził się – w pełni ukształtowany, z doskonałymi skrzydłami – z zamysłu Boga? A może było inaczej: jakiś mały, pierzasty dinozaur odważył się zeskoczyć z drzewa, łagodnie poszybował w powietrzu i wylądował na ziemi jak dziecięcy samolocik z balsy? Jest też możliwe, że pierzasty dinozaur gnał w podskokach za brzęczącym owadem, chcąc go połknąć, aż w pewnej chwili znalazł się w powietrzu… Okoliczności pierwszego lotu pozostają zagadką. Właśnie w żyjących wokół nas ptakach, które są jedyną ocalałą linią dinozaurów, szuka się jednak czasem odpowiedzi na pytanie, jak dinozaury nauczyły się latać i jak wyglądały te pradawne stworzenia.

Hipotezy na temat tego, jak pierwsze zwierzę wykształciło zdolność latania – wysunięte w XIX wieku i utrzymujące się do dzisiaj – dzielą się na arborealne i kursorialne. Według teorii arborealnej (od łacińskiego słowa arbor oznaczającego drzewo) około 125 milionów lat temu żyły małe, gadopodobne stworzenia z czterema kończynami, pokryte czymś w rodzaju piór. Pierzasta okrywa nie służyła im do latania, lecz była płaszczem zapewniającym ciepło lub czymś, co miało przyciągnąć partnerów seksualnych bądź pomóc w kamuflażu, a może wszystkim naraz. Prawdopodobnie zwierzęta te przeskakiwały z drzewa na drzewo w gęstym lesie deszczowym w taki sposób, jak czyni to latająca wiewiórka polatucha – nie było to prawdziwe latanie, tylko raczej ślizg.

Aż pewnego dnia, jak wyobrażają sobie arborealiści, pierwsze latające zwierzę, z wysuniętymi do przodu przednimi kończynami i rozciągniętą po bokach pierzastą okrywą, poszybowało lotem ślizgowym z drzewa na ziemię, machając kończynami, aby zwiększyć siłę ciągu. Możliwe, że zwierzę to było dość szczególne. Przypadkowa mutacja genetyczna obdarzyła je większymi niż u innych kończynami przednimi, dając dodatkowy napęd. Tu teoria „z drzew na ziemię” ujawnia jednak pewne słabości, które dyskwalifikują ją w oczach krytyków, na przykład to, że nie istnieją dzisiaj zwierzęta poruszające się lotem ślizgowym, które machałyby kończynami, aby nabrać rozpędu.

Zwolennicy teorii kursorialnej, czyli „z ziemi w górę”, genezy lotu upatrują w zdolności zwierząt do biegania. W tym scenariuszu pierwsze latacze były znakomitymi biegaczami, które pragnęły wzbić się w niebo i unosić w powietrzu. Śmigając po ziemi i wykonując serie podskoków, na przykład żeby złapać ważkę lub przeskoczyć strumyk, istoty te zaczęły w końcu unosić się w powietrzu dzięki upierzonym kończynom przednim, które – być może w rezultacie przypadkowych mutacji – stały się tak duże i lekkie, że były w stanie utrzymać zwierzęta w górze. Nie wyjaśniono, skąd ciężki dinozaur miałby czerpać energię do biegu z prędkością trzy razy większą niż prędkość poruszania się współczesnych ptaków, aby zerwać więzy grawitacji i wzlecieć do góry, machając kończynami, które zaczynały przypominać skrzydła. Może, jak sądzą niektórzy, były to zaczątkowe skrzydła na dwunożnej istocie, ale po co jakieś zwierzę miałoby mieć pół skrzydła, skoro tylko pełne skrzydło pozwoliłoby mu latać?

To dobre pytanie, zadawane często w kontekście rozważania genezy lotu. „Jaki jest pożytek z połowy skrzydła?” – zapytał w 1871 roku angielski biolog St. George Jackson Mivart. Na początku był on zwolennikiem Darwinowskiej teorii doboru naturalnego, zgodnie z którą w toku ewolucji przeżywały tylko stworzenia najlepiej przystosowane. Z czasem zwrócił się jednak przeciwko swojemu mentorowi i stał się jednym z najzagorzalszych krytyków jego koncepcji, a wszystko za sprawą ptasiego skrzydła. Nie ma powodów, by jakiekolwiek zwierzę na całym Bożym świecie miało zaczątkowe skrzydła. Takie skrzydła byłyby bowiem bezużyteczne. A skoro tak, teoria ewolucji nie ma sensu – Bóg musiał stworzyć ptaki już w pełni ukształtowane. Do dziś kreacjoniści niezłomnie twierdzą, że pół ptasiego skrzydła obala ewolucję.

Spory o pierwszą latającą istotę utknęły w tym miejscu na jakiś czas – dwie główne szkoły toczyły ze sobą spór o zasadność wyznawanych koncepcji, a przedstawiciele trzeciego, odrębnego kierunku wyrażali przekonanie, że ptasie skrzydło jest rezultatem aktu Bożego stworzenia, a nie misternego i stopniowego formowania przez eony ewolucji.

Na początku XXI wieku Ken Dial zaproponował nowe ujęcie, łączące aspekty obu teorii ewolucyjnych. Ten wybitny specjalista w dziedzinie badań nad mechaniką ptasiego lotu zdał sobie sprawę, że jego podejście stwarza szczególną możliwość zgłębiania ewolucji lotu. „Badajcie dinozaury, które przetrwały, czyli ptaki” – apelował. Dzięki studiowaniu żyjących zwierząt możemy lepiej zrozumieć ewolucję latania, z nowej perspektywy spojrzeć na ekologię i biologię ptaków i dinozaurów, uzyskać informacje, których nie da się zdobyć w inny sposób. „Takich rzeczy – mówi Dial – nigdy nie dowiedzielibyśmy się z badań nad skamieniałościami”.

Ogolony na łyso Dial, który nosi kozią bródkę i błyszczące awiatorki, gra na gitarze i lata jako pilot odrzutowcami, znakomicie nadaje się do roli renegata. Ma bzika na punkcie ptaków. Jak wielu ludzi zajmujących się ornitologią, z wielkim ożywieniem i entuzjazmem opowiada o swoich badaniach. Nie przejmuje się, że jako biolog jest intruzem na terytorium zdominowanym przez paleontologów. Teoretycy zajmujący się genezą lotu opierają swoją wiedzę na badaniach skamieniałych kości dinozaurów. Z konieczności zdani są więc w dużej mierze na domysły, ponieważ zwierzęta te wyginęły bardzo dawno, a ich zastygłe w kamieniu szczątki pod względem anatomicznym zupełnie nie przypominają dzisiejszych ptaków. Podstawą pracy Diala są nagrania wideo setek żyjących ptaków (robią one w jego laboratorium rzeczy, o które nikt ich nie podejrzewał) oraz badania mięśni, kończyn i innych elementów układu ruchu. Obejrzałem kilka takich filmów razem z Dialem w jego gabinecie w laboratorium lotu na University of Montana w Missouli i zapytałem go, jak jego zdaniem doszło do pierwszego ptasiego lotu. Fascynująca koncepcja Diala opiera się częściowo na wskrzeszonej przez niego teorii rekapitulacji, która jest w dużej mierze odrzucana przez naukę.

Korzenie teorii rekapitulacji sięgają starożytnego Egiptu, ale formalny kształt zyskała ona dopiero w XIX wieku za sprawą niemieckiego biologa Ernsta Haeckela. Teoria ta głosi, że wczesny rozwój osobniczy zwierzęcia odzwierciedla ewolucyjną historię gatunku. Na przykład bardzo młody embrion człowieka wygląda jak ryba, ponieważ tak wyglądali odlegli przodkowie naszego gatunku. Dial nie uważa, by teoria ta miała charakter uniwersalny, niemniej jednak sądzi, że w niektórych przypadkach się sprawdza.

Do wstąpienia na drogę badań nad genezą lotu zachęcili Diala uczestnicy seminarium, które prowadził pod koniec lat dziewięćdziesiątych. W ramach przydzielonego zadania studenci badali historię lotu i przeprowadzali wywiady z autorami artykułów naukowych ze szkoły arborealnej i kursorialnej. Ostatecznie doszli do wniosku, że obie te teorie cierpią na niedostatek rzetelnych danych. Na zakończenie seminarium rzucili więc Dialowi wyzwanie. Dlaczego on, morfolog funkcjonalny, nie przeprowadzi badań, by zaproponować nowe ujęcie kwestii pochodzenia lotu? Dial uznał to za dobry pomysł, bo badania poświęcone temu zagadnieniu rzeczywiście są „bardzo ograniczone przez to, że zamiast zwierzęcia mamy kamień, a ten się nie porusza. Zostaje nam więc jedynie anatomia, na podstawie której możemy podejmować próby interpretacji”. Dwie teorie, oparte na skamieniałościach i bardzo nielicznych namacalnych dowodach, stanowią zdaniem Diala „dużo gołosłowia i mało danych”. „Łatwo wymyślić hipotezę na podstawie prostej martwej struktury, którą chcemy dopasować do swojej opowieści. To tylko snucie przypuszczeń. Musimy głębiej zrozumieć anatomię i fizjologię żywych istot”. Dial wierzył, że bardzo szybkie kamery i inne wyrafinowane urządzenia pomogą mu wysunąć nowe koncepcje na temat pochodzenia lotu.

Dial ma wszelkie podstawy ku temu, by podejść do tej kwestii z innej strony. Od kilkudziesięciu lat obserwuje setki gatunków dzikich ptaków, prowadzi też kursy terenowe na temat ptaków w Afryce. Jako naukowiec od dawna szczegółowo bada anatomię ptaków – każdą część składową, mięsień, nerw i kość – jak i fizjologię, czyli to, jak owo wyposażenie determinuje sposób latania i biegania. Jako gospodarz cenionego programu dokumentalnego All Bird TV na Discovery Channel podróżował też po Ameryce Północnej i Środkowej, filmując ptaki w terenie i prowadząc wywiady z rozmaitymi ptasimi ekspertami.

Dial znalazł zaskakujące źródło informacji na temat prawdopodobnego pochodzenia lotu: pisklęta. Ich pierwsze tygodnie życia dają nam jego zdaniem szczegółowy wgląd w miliony lat, w trakcie których ewoluowała zdolność latania. To tylko jeden z przykładów, jak współczesne ptaki poszerzają naszą wiedzę na temat zamierzchłej przeszłości.

Trudno sobie wyobrazić, że te pierzaste stworzonka, które przylatują do naszych karmników, są współczesnymi dinozaurami, ale tak właśnie jest. Wszystkie ptaki nimi są, choć kury i indyki należą do najbliżej spokrewnionych. Naukowcy za pomocą manipulacji genetycznych wyhodowali nawet kurczaki z dziobami, stopami i nogami dinozaura. Aby obalić pogląd, że dinozaury były gadami, potrzebna była rewolucja naukowa, która zrodziła się ponoć pewnego wieczora 1868 roku, kiedy biolog Thomas Henry Huxley, gorliwy wyznawca koncepcji doboru naturalnego nazywany buldogiem Darwina, jadł kolację pogrążony w rozmyślaniach nad kością dinozaura, którą zajmował się tego dnia w laboratorium. Kończąc obgryzanie pałki indyka, dostrzegł jej uderzające podobieństwo do kości skokowej dinozaura.

Nie bez znaczenia było też szczególne niemieckie znalezisko paleontologiczne z 1861 roku: odkrycie archeopteryksa. To osobliwe stworzenie wielkości kruka miało szerokie skrzydła oraz długie pióra i potrafiło latać albo przynajmniej szybować ślizgiem. Mimo tych ptasich cech w rzeczywistości archeopteryks miał więcej wspólnego z małym dinozaurem niż z ptakiem, był na przykład wyposażony w ostre zęby i długi kostny ogon. Archeopteryksy zalicza się do teropodów – nazwa ta wywodzi się z greki i oznacza „stopę bestii” – grupy, do której należą rozmaitej wielkości dinozaury, w tym Tyrannosaurus rex, ze stopami podobnymi do ptasich. Teropody odznaczały się wieloma innymi cechami ptasimi: wysiadywały jaja, miały puste kości z workami powietrznymi, co zmniejszało ich wagę, ciała wielu z nich pokryte były piórami, a ich układ kostny zawierał typowe dla ptaków widełki (łac. furcula).

Huxley uznał, że ptaki i dinozaury łączy pokrewieństwo. Było to wyraźne odejście od dominującej w XIX wieku koncepcji, że ptaki wywodzą się od gada sprzed epoki dinozaurów. Oznaczało to również, że przodkowie ptaków byli stało-, a nie zmiennocieplni. Pomysł Huxleya wzbudził pewne kontrowersje i tym samym koncepcja związku ptaków z dinozaurami popadła w zapomnienie. Jednak w latach sześćdziesiątych XX wieku John Ostrom z Yale University dopatrzył się w szkieletach dinozaurów dwudziestu dwóch cech wspólnych z ptakami i wysunął raz jeszcze dawną hipotezę. W tym czasie trwała już tzw. wojna dinozaurowa, której kulminacja nastąpiła w latach osiemdziesiątych. Eksperci toczyli wówczas batalie o to, czy dinozaury miały cechy ptasie czy gadzie. W latach dziewięćdziesiątych sprawa była już w dużej mierze przesądzona.

Naukowcy wykorzystują spokrewnione z dinozaurami ptaki, aby dowiedzieć się czegoś o ich przodkach. Dial wybrał zaskakujący obiekt badań – pisklęta kuropatwy górskiej. „Pracowałem w laboratorium ze wszystkim ptakami, od gołębi, przez szpaki, papużki, sroki, zięby, kaczki, po gęsi i łabędzie – mówi – ale kuropatwy górskie nadają się najlepiej”.

Ptaki można podzielić na dwie grupy pod względem stopnia ich samodzielności po wykluciu z jaja. Pierwsza grupa to gniazdowniki. Ptaki gniazdownicze, takie jak na przykład drozd, są słabe, nagie i bezradne po opuszczeniu jaja i potrzebują wielu dni, aby wykształcić upierzenie i umiejętność latania pod czułą opieką rodziców, którzy zapewniają im ciepło i wkładają pokarm do stale otwartych szeroko dziobów. Zupełnie inaczej rzecz ma się z zagniazdownikami, które po pojawieniu się na świecie są zdumiewająco dojrzałe, potrafią chodzić lub biegać, uciekać przed drapieżnikami i samodzielnie szukać pokarmu. Zagniazdownictwo ma różne stopnie nasilenia i jest szczególnie wyraźne wśród ptaków gniazdujących na ziemi, które są najbardziej narażone na ataki drapieżników. Pewne niezwykłe ptaki, takie jak nogale z Australii i Nowej Zelandii, są superzagniazdownikami, co oznacza, że po wykluciu są wyjątkowo dojrzałe. Mistrzami zachowań superzagniazdowniczych są nogale brunatne.

Nogale brunatne są odważne, w ogóle nie boją się ludzi. Można je dzisiaj spotkać w parkach, w pobliżu centrów handlowych i na terenach podmiejskich. Przypominają nieco dzikie indyki żyjące w Ameryce Północnej – granatowo-czarne z jaskrawą czerwono-żółtą głową i płaskim ogonem. Grzebią w ściółce, poszukując wśród listowia nasion, owoców, myszy, żab i innych małych zwierząt. Z liści i gałązek budują ogromne wspólne gniazda – o szerokości nawet 3,5 metra i wysokości prawie 2 metrów. Gniazda te są swoistymi inkubatorami, bo gdy samice złożą swoje duże białe jaja – zazwyczaj w liczbie od osiemnastu do dwudziestu czterech sztuk – ogrzewa je ciepło wydzielane przez zgromadzony pod spodem kompost. Samce ostrożnie doglądają jajek, sprawdzają dziobem temperaturę kompostu i w razie potrzeby rozkopują go lub przysypują, aby schłodzić jaja lub je ogrzać.

Zaraz po opuszczeniu skorupki pisklę nogala jest gotowe do działania. Osiągnąwszy wiek jednego dnia – jednego dnia! – jest już w pełni upierzone i z szeroko otwartymi oczami energicznie zabiera się do eksplorowania otoczenia. Wyposażone w niezwykle silne nogi i stopy potrafi fruwać i wspinać się pionowo po drzewach i skałach, dzięki czemu może uciec przed wężami, dingo i innymi drapieżnikami. „Pisklęta świetnie sobie radzą na znacznych pochyłościach, wspinają się na nie wciąż od nowa zupełnie bez wysiłku” – mówi Dial. Tego pierwszego magicznego dnia młody nogal potrafi wlatywać i wbiegać na strome i skaliste urwiska lepiej niż osobnik dorosły.

Badane przez Diala kuropatwy górskie też są zagniazdownikami – choć nie superzagniazdownikami – składającymi jaja na ziemi. Dorosłe osobniki są małe i przysadziste. Należą do rzędu grzebiących, który obejmuje również kury i bażanty. Mają charakterystyczną białą twarz z czarną kryzą (kołnierzem). Zamieszkują suche tereny o surowym klimacie, a na ich mieszaną dietę składają się między innymi owady, nasiona traw i korzenie roślin. Do Stanów Zjednoczonych sprowadzono je z pustyń i gór Pakistanu, ponieważ są szybkie i zaciekle machają skrzydłami podczas podrywania się do lotu, co czyni je atrakcyjnym łupem dla myśliwych.

Kuropatwy górskie, podobnie jak bażanty i strusie, składają jaja w zagłębieniach w ziemi. Po paru tygodniach wykluwają się młode, które dwanaście godzin później biegają i samodzielnie szukają pożywienia, choć rodzice nadal ich sporadycznie doglądają. Dial dostrzegł w kuropatwach cechę wspólną z dinozaurami – sposób używania czterech kończyn, który nazywa „kooperacyjnym wykorzystywaniem skrzydeł i nóg”. Poza tym ptaki te zachowują dzikość w laboratorium. Przepiórki japońskie, które są popularnymi zwierzętami laboratoryjnymi, były dla odmiany potulne i spokojnie pozwalały mu się brać do rąk i głaskać. Kuropatwy, choć dawały się hodować, pozostawały płochliwe i uciekały, kiedy się do nich zbliżał – to połączenie cech czyni je idealnym modelem do badania nauki lotu i wyciągania wniosków, jak sztukę latania mogły opanować dinozaury.

Dial i jego współpracownicy umieścili gromadkę pokrytych puchem piskląt kuropatwy górskiej na podłodze i jedno z nich odsunęli nieco od pozostałych. Za pomocą szybkich kamer – tych samych, które służyły Dialowi i Bretowi Tobalske, dyrektorowi laboratorium lotu, do badania kolibrów – filmowali kuropatwę instynktownie gramolącą się w stronę sióstr i braci, aby przeanalizować, w jaki sposób ptak posługuje się nogami oraz krótkimi, kształtującymi się dopiero skrzydłami. Z czasem odsuwano ptaka coraz dalej od rodzeństwa. Pewnego dnia eksperymentom przyglądał się hodowca, który sprzedawał Dialowi pisklęta. „Co u licha one robią na podłodze? – zapytał farmer, kręcąc w osłupieniu głową. – I pan nazywa się doktorem? One lubią być nad ziemią”. Był to kolejny element układanki. Ptaki musiały mieć możliwość – tak jak to jest w naturalnych warunkach – wspinania się na różne wysokości po szorstkich powierzchniach zapewniających przyczepność. Być może to właśnie była podstawowa sprawa w nauce latania. Dial pozbył się więc używanych dotychczas gładkich desek i sprowadził do laboratorium bele siana. Codziennie odsuwał bele trochę dalej i wyłożywszy na wszelki wypadek podłogę pianką, obserwował i filmował, jak ptaki pokonują drogę między nimi. Pierwszego dnia bele siana znajdowały się w odległości pięciu centymetrów, po tygodniu zaś dzieliły je trzy metry. „Staraliśmy się codziennie dokumentować postępy tych zwierząt w nabywaniu umiejętności latania” – mówi Dial.

Najbardziej nieoczekiwaną obserwację przemawiającą za teorią Diala, że pisklęta są idealnym obiektem zastępczym do badania dinozaurów, poczynił czternastoletni syn naukowca. Chłopak pracował u taty w laboratorium lotu w Missouli, wypełnionym w owym czasie przez Diala seniora belami siana. Pewnego razu ojciec musiał w sprawach zawodowych udać się do Harvardu. Zadzwonił stamtąd do syna, który pod jego nieobecność obsługiwał kamerę filmującą kuropatwy. „Jak idzie?” – zapytał Terry’ego. „Robi się słabo – odparł syn. – One już nie latają, tato. Oszukują”.

„Oszukują?” – zdziwił się Dial. Syn przytaknął, tłumacząc, że ptaki nie próbują przelatywać między stertami siana, ale wbiegają pionowo po bokach bel. Dial podrapał się po ogolonej głowie. Jak to możliwe? Nikt wcześniej nie udokumentował tego typu zachowań u ptaków.

Stało się to osią jego teorii i centralnym zagadnieniem badawczym: odpowiedź na pytanie, jak ptaki wykształciły umiejętność latania, kryje się w bieganiu po pionowych powierzchniach. Dial sprowadził do laboratorium z sianem inne gatunki, które poddał szczegółowym testom, i okazało się, że wiele różnych ptaków z łatwością wbiega pionowo po tego typu przeszkodach.

Dial filmował też różne gatunki ptaków wspinających się po drzewach, skałach, sprasowanym sianie i innych pochyłościach – pisklęta, osobniki młode i dojrzałe, nawet sowę, która chodziła pionowo po pniu drzewa. To właśnie podczas obserwacji tego niezwykłego zachowania „doznał olśnienia, dlaczego ptaki mają pół skrzydła”.

Podczas biegu młode kuropatwy machają krótkimi, rozwijającymi się skrzydełkami – wyjaśnił Dial – w sposób, który poprawia przyczepność ich nóg, czyli kończyn tylnych. Dzięki temu mogą wspinać się po stromej pochyłości, goniąc za pasikonikiem lub uciekając przed lisem. Uciekające zwierzę usiłuje schronić się wyżej, ale jeśli pochyłość terenu przekracza sześćdziesiąt stopni, spada. Rozwijające się protoskrzydło pełni jednak podobną funkcję jak spojler w samochodzie wyścigowym i w połączeniu z silnymi nogami pozwala ptakowi utrzymać pozycję. Dzięki temu może on wspinać się nawet po pionowych zboczach, a nawet chodzić z głową na dół po przewieszeniach. Niezależnie od tego, co robi, utrzymuje skrzydło pod kątem około dwudziestu stopni, zarówno zwiększa ono bowiem prędkość poruszania się, jak i zapewnia stabilność. Potem, kiedy ptak dorasta i zaczyna latać, ustawia skrzydło pod takim samym kątem. Dial uważa, że „wspomagane skrzydłami bieganie po pochyłości” (wing-assisted incline running) jest fundamentalnym i spektakularnym zachowaniem ptasim, które do tej pory uchodziło uwadze przyrodników i ornitologów.

Wbrew temu, co sądził Mivart i wielu innych, połowiczne skrzydło nie było więc kończyną bezużyteczną, lecz potrzebną, ponieważ poprawiało umiejętności wspinaczkowe młodych dinozaurów, zwiększając ich szanse na przeżycie. Zagniazdownicze lub superzagniazdownicze dinozaury, podobnie jak młode kuropatwy górskie, prawdopodobnie używały skrzydeł, aby pomagać sobie podczas biegania – kiedy czmychały przed drapieżnikiem lub goniły uciekający posiłek – zanim w toku ewolucji wykształciły zdolność latania. „Jeśli młode po przyjściu na świat jest praktycznie zdane na siebie, musi po prostu robić to, co konieczne, albo będzie czyimś obiadem” – mówi Dial.

Jego syn Terry, obecnie doktorant na Brown University na kierunku biologia historii życia, badał kacze pisklęta podczas nauki latania. Wykształcenie dojrzałych skrzydeł zajmuje kaczce dużo czasu, ponieważ skrzydła te muszą być wyjątkowo mocne i przystosowane do długodystansowych migracji. Zanim młode kaczki odlecą, muszą chronić się przed drapieżnikami, w czym, jak mówi starszy Dial, pomagają im rosnące skrzydła. Służą one pisklętom do zwiększenia szybkości pływania, tak samo jak pomagają kuropatwom uciekać na lądzie.

Kiedy kuropatwy Kena Diala dorosły, już nie tylko wspinały się po belach, pomagając sobie skrzydłami, ale zaczęły też latać po laboratorium, machając skrzydłami i szybując ślizgiem ze szczytu bel na podłogę wyłożoną linoleum. Tak właśnie, zdaniem Diala, prawdopodobnie wyglądały pierwsze stadia rozwoju umiejętności latania u dinozaurów. Wczesne formy skrzydeł zagniazdowniczych dinozaurów najpierw wspomagały bieganie i wspinanie się, a dużo później – być może miliony lat później – w miarę jak dinozaury, machając skrzydłami, wspinały się po skałach i zeskakiwały z powrotem na ziemię, przekształciły się w skrzydła lotne, a te dinozaury, które miały większe i lepsze skrzydła, mogły skuteczniej unikać drapieżników. Istotne były też pióra. Dinozaury z największymi i najlżejszymi skrzydłami – najlepiej nadającymi się do ucieczki przed drapieżnikami, latania i znajdowania pożywienia – miały bowiem największe szanse na przetrwanie.

Ta hipoteza, której Dial nadał niezbyt wdzięczną nazwę „ontogenetyczna hipoteza skrzydła przejściowego” (ontogenetic transitional wing hypothesis), została dobrze przyjęta przez środowisko naukowe.

Jednym z naukowców, którzy znajdują z Dialem płaszczyznę porozumienia, jest Richard Prum, ornitolog z Yale Peabody Museum of Natural History, zwolennik szkoły arborealnej, czyli koncepcji „sfruwania z drzew”. Jak mi wyjaśnił, „przy dużej prędkości wznoszenie wymaga mniejszych nakładów. Działanie siły aerodynamicznej, dzięki której możliwe jest latanie, polega na tym, że powietrze porusza się z inną prędkością nad skrzydłem i pod skrzydłem. Obie składowe tej siły są tym większe, im szybciej przesuwa się powietrze. Zwierzęta, które potrafią ślizgać się w powietrzu – jaszczurki draco, zwane latającymi smokami, czy polatuchy – skaczą w dół, a kiedy spadają, w pewnej chwili osiągają prędkość, która umożliwia wznoszenie. O wiele bardziej prawdopodobne jest więc, że wznoszenie z wykorzystaniem piór nastąpiło po raz pierwszy przy okazji upadku z drzewa, upadku z wysokości”.

Teoria Diala w pewnym sensie dostarcza poparcia obu szkołom, zarówno „z ziemi w górę”, jak i „z drzew na ziemię”. Opisuje prawdopodobny sposób, w jaki pierwsze latające prehistoryczne zwierzęta wspinały się na drzewa, machając kończynami, i szybowały ślizgiem w dół, co postulują arborealiści. Dial uważa jednak, że żaden z obozów nie ma racji. We współczesnym świecie, jak twierdzi, nie ma absolutnie żadnych przykładów zwierząt latających ślizgiem, które machałyby swoimi fałdami skórnymi, żeby unosić się w powietrzu. Nie sądzi więc, by ślizgacze mogły się stać lataczami. Jego badania dowodzą również, że ptaki posiadają duże zdolności biegania, co przemawia za argumentacją kursorialistów. Dial nie wierzy jednak, by pierwsze latacze z rozbiegu wzniosły się w niebo, ponieważ i na to nie ma współcześnie przykładów. „Dzisiaj żaden ptak nie bierze rozpędu, żeby wzbić się w powietrze – tłumaczy. – Nigdzie na świecie. Ale ptaki machają skrzydłami, kiedy pokonują wzniesienia i kiedy sfruwają na ziemię. Zachowanie, jakie postuluję w odniesieniu do pierwszych istot latających” – czyli wspinanie się na skałę lub drzewo i zeskakiwanie połączone z machaniem kończynami – „występuje powszechnie u wszystkich ptaków”.

Najczęściej skupiamy się na skrzydłach ptaków, ale Dial zwraca uwagę, że najbardziej niedocenianym elementem ich cudownej anatomii są stopy, mimo że nie są one szczytem elegancji. „Stopy ptaków są niesamowitym, wielofunkcyjnym narzędziem w stylu scyzoryków Leathermana – mówi Dial, kiedy kończymy oglądać nagrania wspinających się ptaków. – Ptasia stopa potrafi zrobić, co tylko ptak zechce”.

Dial opowiada o trzech rodzajach chodu. Podnosi pierwszy palec i zaczyna wyjaśniać. „Ty i ja, i niedźwiedzie jesteśmy stopochodni. Inaczej mówiąc, stawiamy na ziemi pięty i palce, wybijając się z palców. – Podnosi drugi palec. – Kot i pies są palcochodne. Chodzą na palcach. Wreszcie koń, antylopa gnu lub koza chodzą na paznokciach. Są to zwierzęta kopytne – dodaje, podnosząc trzeci palec. – Ptaki – konkluduje z uznaniem – chodzą na każdy z tych sposobów”.

„Oto moja wersja – ciągnie z zapałem Dial. – Spójrz na to zwierzę. W dniu, w którym wykluwa się z jaja, używa wszystkich czterech kończyn, aby wspiąć się jak jaszczurka w bezpieczne miejsce. A sześć dni później, choć nie umie latać, za pomocą skrzydeł kontroluje opadanie i idealnie ląduje. Mniej więcej po tygodniu sfruwa w dół, machając skrzydłami, i robi to coraz sprawniej. Po kolejnym tygodniu potrafi wznieść się pionowo do góry i polecieć. Uważam, że stadia te ilustrują metaforycznie ewolucję lotu. Z tym że ptakowi może to zająć jakieś trzydzieści dni, a ewolucja trwała prawdopodobnie wiele milionów lat”.

Paleontologom i innym zbieraczom informacji na temat odległej przeszłości Dial radzi: „Badajmy stałocieplne żyjące dinozaury, a nie tylko ich zimne, skamieniałe szczątki. Skupmy się na najbardziej przekonujących danych, nie zaś na tym, kto najlepiej umie lać wodę czy ubierać w słowa swoje argumenty. Najlepszą metodą jest badanie żyjących zwierząt. Proszę mnie źle nie zrozumieć – jak najbardziej popieram badanie przeszłości na podstawie skamienielin. Na kolanach dziękuję Bogu za paleontologów, którzy kopią w ziemi. Ale wszyscy zachwycają się dinozaurami, bo tyranozaury lub welociraptory są sexy, a ptaki to takie małe, ćwierkające dokuczniki. Naukowiec, który bada ptaki, jest nerdem od ptaków, tamten zaś macho paleontologiem. Ale ptaki to dinozaury, które przetrwały, bo potrafiły się dostosowywać do okoliczności i zmieniać z biegiem czasu. To właśnie decyduje o ich niezwykłości”. Ptaki dają nam pojęcie o wielu innych rzeczach z ery dinozaurów, powiada. Od ptaków możemy uzyskać informacje na przykład na temat tego, jak rodzice dinozaurów karmili i pielęgnowali swoje potomstwo albo jak wyglądało ich siedlisko. „Obserwatorzy ptaków, dostrzeżcie w pisklętach wspaniałe źródło wiedzy. Przestańcie skupiać się tylko na dorosłych osobnikach. Są fajne, ale spójrzcie na młode, one są naprawdę bardzo fajne. Mówią nam najwięcej o ewolucji, ekologii oraz formie i funkcji, ponieważ zmieniają się z dnia na dzień, wchodząc w interakcje ze swoim otoczeniem”.

Choć codziennie widujemy ptaki – fruwają wokół naszych domów, budują gniazdo w garażu lub wygrzebują robaki na podwórku – to nie dostrzegamy w nich żyjących potomków tajemniczych olbrzymów, które chodziły po ziemi ponad sto milionów lat temu, i nie podejrzewamy, że dają nam wgląd w ten zamierzchły świat.

ROZDZIAŁ 2. Kolibry: magia latania

ROZDZIAŁ 2

Kolibry: magia latania

Gdybym miał wybierać, wolałbym ptaki niż samoloty.

Charles Lindbergh

Dlaczego ludzie z różnych epok pragnęli oderwać się od ziemi i wznieść w przestworza? Ptaki i latanie działały na naszą wyobraźnię od zarania dziejów, budząc uczucia wzniosłości i transcendencji. Wielu z nas tęskni za tym, żeby uwolnić się, w sensie fizycznym i emocjonalnym, od przyziemnego życia, a ptaki urzeczywistniają to marzenie. Ich lot, przepojony niewyobrażalną lekkością, ma uniwersalną moc wzruszania; przyjemność, jaką budzi w patrzącym, przenika do głębi jestestwa.

Jedną z pierwszych odnotowanych prób latania na ptasią modłę podjął żyjący w IX wieku na terenie dzisiejszej Hiszpanii muzułmański polihistor Abbas Ibn Firnas. W szacownym wieku sześćdziesięciu pięciu lat Ibn Firnas – wynalazca takich urządzeń, jak zegar wodny i soczewki korekcyjne, które nazywał „kamieniami do czytania” – skonstruował prymitywny kombinezon do latania ze skrzydłami z piór sępa na drewnianym stelażu, który przymocował do barków i ramion. Odziany w ten strój zeskoczył z wysokiej góry na oczach zebranego tłumu. Choć relacje z przebiegu tego skoku różnią się między sobą, to większość podaje, że śmiałek przez chwilę utrzymywał się w powietrzu, a potem zaczął spadać i zaliczył twarde lądowanie. „Okrutnie poturbował sobie plecy – napisał pewien historyk – nie wiedząc bowiem, że ptaki przy schodzeniu do lądowania używają ogona, zapomniał wyposażyć weń siebie”.

Jedenastowiecznego „latającego mnicha” Eilmera z opactwa Malmesbury w hrabstwie Wiltshire w Anglii najwyraźniej zaś urzekła historia mitycznego Dedala, który dla siebie i swojego syna Ikara zrobił skrzydła z wosku i ptasich piór. Ikar zbliżył się za bardzo do Słońca, a wtedy promienie roztopiły wosk wiążący pióra i młodzieniec spadł do morza. Eilmer znał też poglądy ówczesnych myślicieli, według których ptasi lot nie jest czymś magicznym, lecz opiera się na prawach fizyki. Przymocował więc sobie do dłoni i stóp skrzydła domowej roboty i – podpatrzywszy, jak latają kawki – zeskoczył z dachu opactwa. Pokonał 45 metrów w pionie i 180 metrów w poziomie, by w końcu rozbić się na bagnach, wskutek czego, jak podaje historyk z XII wieku, „złamał obie nogi i kulał do końca życia. Mawiał później, że przyczyną niepowodzenia było to, że nie pomyślał o ogonie”.

Pragnieniem latania ogarnięty był także Leonardo da Vinci, który na różne sposoby starał się uchwycić istotę ptasiego lotu, ale jako artysta i uczony podszedł do sprawy o wiele bardziej metodycznie niż Ibn Firnas czy Eilmer. Leonardo przesiadywał na wzgórzu niedaleko swojego domu we Florencji i szkicował fruwające nad nim kanie czarne i szczygły. Szkice te ostatecznie złożyły się na traktat O locie ptaków, pierwszy znany zapis badań nad ptasią aerodynamiką. Traktat zawiera około pięciuset eleganckich czarno-białych ołówkowych szkiców ptaków w locie, studiów ich skrzydeł oraz rysunków latających maszyn wzorowanych na ptasiej budowie.

Obserwacje Leonarda na temat lotu ptaków były w XV wieku niezwykle odkrywcze. O niskim stanie ówczesnej wiedzy na temat ptaków świadczy choćby powszechna w tamtych czasach opinia, iż stworzenia te z nastaniem chłodów zamieniają się w kamienie i spadają na dno jeziora, gdzie w stanie hibernacji spędzają zimę. Pojawiały się też koncepcje, że jesienią zapadają w letarg albo nawet migrują na Księżyc. Nikt nie miał pojęcia o ptasich wędrówkach do ciepłych krajów. Dopiero na przełomie XVII i XVIII wieku, kiedy ukazała się dwutomowa książka Thomasa Bewicka A History of British Birds (Historia ptaków brytyjskich), zaczęto przyjmować do wiadomości, że jaskółki i inne ptaki migrują. W 1822 roku wiedza na temat migracji ptaków zyskała w Niemczech spektakularną ilustrację. Pewien myśliwy, który zastrzelił bociana białego, zobaczył w jego szyi afrykańską strzałę. Bocian przyleciał zraniony z Afryki do Europy.

Podczas obserwacji charakterystycznej sylwetki ptaków oraz ich sposobu poruszania się w powietrzu Leonardo stwierdził, że powietrze zachowuje się podobnie jak woda, co stanowi klucz do zrozumienia tego, jak latają ptaki. Zauważył, że lecącego ptaka opływa strumień powietrza, a pod skrzydłami i ogonem tworzy się siła nośna. Uświadomił sobie, że ciśnienie działające na górną powierzchnię skrzydeł jest mniejsze niż siła nośna pchająca skrzydła od spodu, co stanowi podstawową zasadę aerodynamiczną, która utrzymuje ptaki – i samoloty – w górze. Zdał sobie także sprawę ze znaczenia ogona. „Zrozumiał istotę lotu ptaków – mówi Prum, ornitolog z Yale University. – To fantastyczne, niesamowite wręcz, jak wielkiego dokonał postępu”.

Genialny wynalazca Leonardo na podstawie swoich licznych szkiców zbudował nawet kilka latających maszyn. Najsłynniejszy był ornitopter (skrzydłowiec), czyli napędzana siłą ludzkich mięśni konstrukcja z mechanicznymi drewnianymi skrzydłami, które naśladowały ruch ptasich skrzydeł w locie. Leonardo testował swoje maszyny na wzgórzu nieopodal Florencji, ale nie udało mu się sprawdzić ich działania w powietrzu.

Żarliwe pragnienie ludzkości, by przezwyciężyć siłę grawitacji, miało zyskać urzeczywistnienie dopiero ponad trzy wieki później, kiedy prawdziwy lot – trwający całe dwanaście sekund – odbyli bracia Orville i Wilbur Wright, którzy pierwszych wskazówek, jak zaprojektować latającą maszynę, szukali właśnie w kodeksie Leonarda (i jego pismach na temat ptaków). Obserwując myszołowy szybujące nad rzeką Miami w pobliżu rodzinnego domu w Ohio, Wilbur spostrzegł, że ptaki utrzymują pozycję w powietrzu za pomocą niewielkich korekt kąta i położenia niemachających skrzydeł. Dlatego pierwszy szybowiec zaprojektowany przez braci miał skrzydła, którymi można było minimalnie sterować za pomocą bloczków i linek. Dzięki temu wynalazkowi ludzie zyskali wstęp w przestworza.

Choć badania nad ptasim lotem trwają od stuleci, naukowcy dopiero zaczynają w dostrzegać skalę lotniczych umiejętności ptaków. „Ptaki potrafią robić niezwykle widowiskowe rzeczy – mówi Ken Dial, który badania nad ptasim lotem prowadzi od ponad trzydziestu lat. – Potrafią w ciągu paru sekund całkowicie wyhamować z 65 kilometrów na godzinę i wylądować na kołyszącej się gałęzi. Ich umiejętności są naprawdę inspirujące. Wciąż bardzo nam do nich daleko”.

Zdecydowanie najbardziej wyjątkowymi lotnikami są kolibry. Na świecie jest 350 gatunków tych ptaków i wszystkie żyją na terenie Ameryk. Są one prawdziwym skupiskiem mocy w miniaturze. Najmniejsze koliberki liliobrode ważą dwa gramy – tyle co dwa spinacze do papieru – a waga wielkich kolibrów z Ameryki Południowej dochodzi do dwudziestu gramów. Jaja przeciętnego kolibra, składane w gnieździe wielkości filiżanki, są mniejsze od ziaren czerwonej fasoli. Kolibry są najbardziej kolorowymi spośród wszystkich gatunków ptaków, a ich pióra wyglądają, jakby się żarzyły. To dlatego, że w przeciwieństwie do większości ptaków kolibry mają w piórach nie pigment, lecz komórki podobne do kryształów, które łapią i odbijają światło jak szklane koraliki. Pierwsi podróżnicy z Europy, którzy natknęli się na te jaskrawo ubarwione ptaszki furkoczące w szmaragdowozielonej dżungli Ameryki Południowej, oczarowani ich widokiem nazwali je joyas voladoras, latające klejnoty.

Jak na tak maleńkie, ważące tyle co nic ptaszki, kolibry są zadziwiająco wytrzymałe – często odbywają wędrówki na bardzo długich dystansach w nader niesprzyjających warunkach. Rudaczki liliobrode pokonują rocznie niemal 5 tysięcy kilometrów z północy Stanów Zjednoczonych do Meksyku, lecąc z prędkością sięgającą 50 kilometrów na godzinę pomimo huraganowych wiatrów wiejących z naprzeciwka i zacinającego deszczu, którego krople są prawie tak duże jak one same. Są pierwszymi ptakami, które wracają do północnych stanów na wiosnę, pod koniec marca lub w kwietniu, na długo przed tym, zanim zakwitną kwiaty, i żywią się pająkami, roztoczami i innymi owadami wygrzebywanymi spod śniegu. W Andach są symbolem zmartwychwstania, ponieważ w zimne noce wpadają w stan torporu, spowalniając metabolizm do tego stopnia, że zdają się martwe. Kiedy rankiem słońce ogrzeje las, następuje cud mniemany – kolibry budzą się do życia i zaczynają furkotać wśród kwiatów.

Serce, które napędza tę latającą machinę, ma wielkość zaledwie ziarna groszku, ale w stosunku do wielkości ciała jest to największe serce na świecie. Bije setki razy na minutę – rekordzistą jest malachicik ciemny, który osiąga oszałamiające tętno 1260 uderzeń na minutę. W stanie torporu tętno kolibrów waha się między 50 a 200 uderzeń na minutę.

Kolibry są niezrównanie lekkie, szybkie i zwrotne, potrafią latać do góry nogami i do tyłu, a jako ptaki żywiące się nektarem, którego zbierają dziennie nawet dwanaście razy więcej, niż same ważą, są mistrzami długotrwałego zawisania w powietrzu. Tankują w locie o wiele sprawniej niż jakikolwiek statek powietrzny. Unoszą się bez wysiłku przed kwiatem i spijają nektar, nie roniąc przy tym ani kropli, nawet gdy targa nimi gwałtowny wiatr czy zacinający deszcz.

Aby dokonywać tych wyczynów lotniczych, kolibry machają skrzydłami z prędkością dochodzącą do 90–100 razy na sekundę, a w okresie godowym – jeszcze większą. Dla porównania zwykły gołąb podczas lotu uderza skrzydłami około 9–10 razy na sekundę. Kolibry trzepocą skrzydłami tak szybko, że kiedy skrzydła zaczynają się unosić, mózg tych ptaków już wysyła sygnał elektryczny nakazujący ruch w dół. Co prawda większe ptaki mają większą moc całkowitą, ale kolibry ze swą ogromną szybkością machania skrzydłami są, proporcjonalnie do swej masy, najsilniejsze spośród wszystkich ptaków. „To jest taka różnica jak między samochodem sportowym a ciężarówką” – mówi Dial.

Kolibry wykształciły specjalne przystosowania, które pozwalają im na taką wirtuozerię lotu. Jak wszystkie ptaki mają pneumatyczne kości, które są puste bądź wypełnione workami powietrznymi, a zamiast zębów mają bardzo lekki, keratynowy dziób. Móżdżek, który odpowiada za umiejętności motoryczne ptaków, niezbędne do złożonej choreografii powietrznych akrobacji, u kolibra jest w stosunku do wielkości tego ptaka wyjątkowo duży.

Choć mięśnie piersiowe stanowią największą część masy ciała wszystkich ptaków – około 80 procent – umożliwiając tym zwierzętom wytwarzanie olbrzymiej mocy potrzebnej do latania, to u kolibrów są one proporcjonalnie największe. Kolejna różnica jest taka, że podczas gdy większość ptaków macha odpowiednikiem całej ręki, te maleństwa wykorzystują jedynie partię skrzydła przy nadgarstku, dzięki czemu mogą wznosić się, machając skrzydłami w dół, jak inne ptaki, ale potem odwróciwszy skrzydło, maksymalnie wykorzystują także ruch skrzydła w górę. Ponadto komórki kolibrów odznaczają się niezwykle dużą liczbą mitochondriów, odgrywających zasadniczą rolę w działaniu silnika napędzającego mięśnie. „[Mitochondria] są jak gaźniki – mówi Bret Tobalske, który bada ptasi lot razem z Dialem. – W tkance kolibrów jest ich więcej niż u jakichkolwiek innych ptaków”.

Zaprojektowane przez Diala laboratorium lotu należy do czołówki światowych instytucji w dziedzinie badań nad ruchem zwierząt. Mieści się w dziewiętnastowiecznej stajni kawaleryjskiej w stylu neomisyjnym, podzielonej na kilkanaście pomieszczeń rozmieszczonych na dwóch piętrach. W labiryncie gabinetów znajdują się pracownie, które przypominają magazyny sprzętu elektronicznego, aparatów rentgenowskich i urządzeń laserowych, dwa tunele aerodynamiczne oraz mała sala zabiegowa, w której można wszczepiać ptakom urządzenia do pomiaru takich parametrów, jak wydajność mięśni i zużycie tlenu.

Tobalske – wysoki, szczupły i wysportowany ciemnowłosy brodacz o łagodnym głosie – żyje i oddycha lataniem. Jest ekspertem od lotu dzięciołów, zwanego lotem przerywanym ze składaniem skrzydeł (intermittent bounding flight), który polega na tym, że ptak szybko macha skrzydłami, a potem składa je wzdłuż tułowia i szybuje. Tobalske badał też umiejętności latania chrząszczy rohatyńców. Obecnie z radością skupia się na kolibrach. „Żaden inny ptak nie zbliża się nawet do ich biegłości w lataniu – mówi naukowiec. – One są fabrycznie zaprojektowane na latanie. Wszystkie inne ptaki lubią sobie przycupnąć w nagrodę za wysiłek w laboratorium, a kolibry rozpiera energia i po prostu fruwają cały czas, najwyraźniej nie są zainteresowane odpoczynkiem” – co jest wielką zaletą z punktu widzenia badacza.

Kolejnym argumentem na rzecz pracy z tymi ptakami jest ich osobowość. Tobalske opisuje „niesamowitą serdeczność i spolegliwość” kolibrów, ich gotowość do wykonywania przewidzianych zadań. „Mają taki ssaczy mózg – powiada. – Są bardzo bystre. Trzymamy wodę z cukrem poza ich zasięgiem, a one uczą się, tak jak pies czy kot, że wkrótce w nagrodę dostaną swój pokarm i po prostu robią to, czego od nich oczekujemy”.

Podczas jednej z wizyt obserwowałem eksperyment z rudaczkiem liliobrodym, którego Tobalske złapał na swoim podwórku. Z odtwarzacza sączyła się piosenka Rolling Stonesów. Tobalske delikatnie wziął w dłonie opalizującego czerwono-brązowego ptaszka i wpuścił go do boksu z przezroczystego pleksiglasu o podstawie metr na metr, który wypełniony był mgiełką z oliwy. Nowo złapany koliberek początkowo wyglądał na zaniepokojonego i próbował frunąć do góry, wielokrotnie uderzając w sufit. W międzyczasie Tobalske nakierował laser tak, aby jego wiązka była wycelowana w miejsce przed pojnikiem ze słodzoną wodą, ulubionym pokarmem ptaka. Kiedy pojnik zostanie otwarty, a ptak przyleci po jedzenie, miała go oświetlić pulsująca wiązka zielonego lasera.

Głodny koliber szybko znalazł maleńki pojnik, zanurzył dzióbek w nektarze i wisząc w powietrzu, pił słodzoną wodę. Tobalske roześmiał się, obserwując w zdumieniu, jak ptak wielokrotnie powtarza tę samą czynność. „Spróbuj skłonić do tego owada! – powiedział. – Nie da rady. Owady kierują się jedynie wskazówkami chemicznymi; nie zachowują się jak inne zwierzęta. Kolibry są jak roboty. Będą ciągle od nowa wracać do pojnika. Nie można tego zrobić z żadnym innym z dziesięciu tysięcy gatunków ptaków”.

Laser został włączony i na jakieś cztery, pięć sekund ptaka rozświetliły szmaragdowozielone błyski. Nic sobie z tego nie robiąc, koliber spokojnie kontynuował posiłek. Jego lot przez cały czas rejestrowała specjalna superszybka kamera, która nagrywa tysiąc klatek na sekundę – tego typu kamer używa się w wojsku do filmowania detonacji ładunków wybuchowych, aby badać przebieg eksplozji. Dzięki tym nagraniom Tobalske i jego doktoranci mogą potem wychwycić najdrobniejsze i najszybsze ruchy ptaka, których nie da się dostrzec gołym okiem. Leonardo da Vinci musiał wyobrażać sobie siły działające na jastrzębie i zięby. W oświetlonej wiązką lasera mgiełce rozpylonej oliwy wszystko staje się widoczne. Rozjarzona mgiełka – tak jak powietrze w normalnych warunkach – opływa skrzydła i ciało kolibra, a uchwycona okiem kamery, wyraźnie pokazuje złożone siły działające nieustannie podczas lotu ptaka.

Potem Tobalske umieścił rudaczka liliobrodego w tunelu aerodynamicznym – ptasim odpowiedniku bieżni stacjonarnej. Na końcu tunelu znajdował się pojnik, za nim zaś wielki wentylator. Ptak skierował się prosto do źródła pożywienia, a w miarę jak się zbliżał, stopniowo wzrastała prędkość obrotów wentylatora, aż wiejący z naprzeciwka wiatr osiągnął prędkość ponad 30 kilometrów na godzinę. Skoncentrowany na słodkim soku koliber bez wysiłku zwiększał szybkość ruchu skrzydeł, byle tylko utrzymać dziób w pojniku. Ptak utrzymywał się w miejscu pomimo wichury, a szybka kamera rejestrowała jego ruchy. „To, co potrafią te ptaki, przekracza wszelkie ptasie normy – powiedział Tobalske, patrząc na furkoczące skrzydełka ptaka. – Koliber może unosić się w miejscu jak helikopter przez półtorej godziny non stop, żaden inny ptak tego nie potrafi”.

W laboratorium lotu kolibry badane są również za pomocą aparatów rentgenowskich. Tobalske kupuje od jubilerów drobinki platyny (pozostałości po lutowaniu) i przykleja je do spodniej części skrzydeł ptaka. Aparat rentgenowski rejestruje położenie metalu podczas lotu, dzięki czemu naukowcy mogą zobaczyć szkielet i dowiedzieć się, jakim obciążeniom poddawane są delikatne kości (analizując to, jak kości się zginają i znoszą wytwarzaną siłę), oraz poznać wielkość przyciągania grawitacyjnego, jakie ptaki pokonują podczas lotu. Po przeprowadzeniu ciągu eksperymentów Tobalske wypuszcza ptaki z powrotem na wolność.

Jakie dodatkowe informacje zyskali dzięki tym badaniom naukowcy w stosunku do tego, o czym wiedzieli Leonardo i bracia Wright? „Że przez długi czas ludzie mylili się co do natury ptasiego lotu – mówi Dial. – To, co wygląda na proste, wcale takie nie jest. Umiejętności ptaków i ich koordynacja ruchów są zbyt zaawansowane, by ludzie mogli pójść za ich przykładem. Wielu ludzi skakało z urwisk ze skrzydłami i zabiło się, daremnie naśladując ptaki. Czynność latania jest bardzo złożona, z natury rzeczy jest niestabilna i wymaga ogromnych zasobów energii, których my po prostu nie mamy. Dopiero kiedy ludzie zrezygnowali z machania skrzydłami podczas prób lotu i zaczęli wzorować się raczej na zwierzętach opadających lotem ślizgowym czy szybujących sępach, co zrobili Wrightowie w Kitty Hawk, osiągnięto pewien sukces.

„Od czasów Leonarda da Vinci zrobiliśmy wielkie postępy w rozumieniu tego, jak latają ptaki – mówi. – Ale jeszcze długa droga przed nami”.

Jak uświadomili sobie latający mnich i latający muzułmanin, ogony są bardzo ważne. „Ogon nadaje stabilność i wspomaga manewrowanie – mówi Tobalske. – Ogony są kluczem do skoordynowanego lotu”. Przykładem może być historia pewnego kolibra laboratoryjnego, który stracił ogon. Wpuszczony do tunelu aerodynamicznego natychmiast opadł spiralnie na podłogę. Po paru próbach nauczył się jednak, jak kompensować brak ogona, co wymagało o wiele więcej siły i energii.

Ptaki zmieniają też sylwetkę podczas lotu, co zapewne stanie się w przyszłości istotnym elementem zaawansowanych statków powietrznych. „Ptaki nieustannie się przeobrażają, i to na różnych poziomach – mówi Dial. – W dodatku robią to w niezwykle efektowny, kunsztowny sposób, dając nam lekcję pokory. Z każdym uderzeniem skrzydła przechodzą od kształtu pocisku do kształtu latawca”.

Skonstruowano co prawda samoloty naśladujące zdolność ptaków do transformacji, ale naśladownictwo to jest na razie możliwe w bardzo niewielkim zakresie, ogranicza się w zasadzie do zainstalowania klapy do lądowania i startu, natomiast ambitniejsze sposoby transformacji zwiększające wydajność maszyn okazały się zbyt trudne do opanowania. Ostatnio jednak naukowcy z NASA i MIT zbudowali i z powodzeniem przetestowali zmiennokształtne skrzydła o niezwykle złożonej budowie – skonstruowane z metalu, plastiku i innych materiałów – które zgrabnie przeobrażają się w locie niczym ptasie skrzydła. Kto wie, być może ostatecznie wynalazek ten doprowadzi do powstania kolejnej generacji samolotów.

Biomimetycy wykorzystują też inne rozwiązania podpatrzone u ptaków. Ząbki na przedniej krawędzi skrzydła sowy, dzięki którym może ona polować bezszelestnie jak duch, wykorzystuje się w celu wyciszenia silników samolotowych. Niewielka modyfikacja w postaci dodania na końcu skrzydła samolotu pasażerskiego wygiętego do góry wingletu – który występuje o ptaków szybujących, takich jak orły i myszołowy – pozwala zaoszczędzić rocznie 170 tysięcy litrów paliwa na jednym odrzutowcu. A Airbus, europejski producent samolotów, właśnie przemodelował skrzydła swoich samolotów, aby działały bardziej jak skrzydła ptasie; oczekuje się, że ta zmiana konstrukcyjna przyniesie ogromne oszczędności paliwa i zmniejszenie emisji CO2.

Nie tylko samoloty zyskują na podpatrywaniu ptaków. Pierwsze szybkie pociągi Shinkansen, zbudowane przez Japońskie Koleje Zachodnie, wyjeżdżały z tuneli z prędkością ponad 300 kilometrów na godzinę, powodując huk o sile gromu dźwiękowego, na który skarżyli się okoliczni mieszkańcy. Poszukując rozwiązania tego problemu, główny inżynier kolei, Hideo Shima, którego pasją było obserwowanie ptaków, zastanawiał się, jakie stworzenie w przyrodzie przemieszcza się między dwoma zupełnie odmiennymi ośrodkami. Ostatecznie, po wielu dyskusjach, przód pociągu zaprojektowano na wzór długiego, smukłego dzioba zimorodka, ptaka żywiącego się rybami, który pikuje z gałęzi do rzeki i za sprawą aerodynamicznego dzioba przecina taflę wody z minimalnym pluskiem. Zapożyczony od ptaka kształt wyciszył pociąg, a smukła konstrukcja zwiększyła wydajność maszyny, obniżając zużycie energii elektrycznej o 15 procent i podnosząc prędkość o 10 procent.

Zapewne nieprędko, jeśli kiedykolwiek, załogowy statek powietrzny będzie latał jak ptak – zwłaszcza taki malutki superptak, jak koliber. „Ludzie nigdy nie będą w stanie wytworzyć dość mocy, aby unieść swój ciężar w sposób, jaki koliber opanował do perfekcji” – mówi Tobalske.

Lot kolibrów stał się inspiracją dla małego, bardzo zwrotnego, zrobotyzowanego statku powietrznego. Zespół inżynierów, wzorując się na machaniu ich długimi skrzydłami, stworzył współczesną wersję Leonardowego ornitoptera, nazwaną Fullwing. A specjaliści od obronności budują nanokolibra, zdalnie sterowanego latającego robota, który wygląda jak mały ptak i lata z grubsza jak ptak, śmiga przez ulice i drzwi z kamerą na szyi, aby szpiegować złoczyńców. Widzi się w nim potencjalne narzędzie do walk ulicznych.

Przed odłożeniem pracowitego liliobrodzika do klatki Tobalske pyta, czy chciałbym go potrzymać. Kładzie mi go na dłoń, a ja delikatnie ją zamykam. Po raz pierwszy trzymam kolibra i boję się, że go zmiażdżę. Jest taki maleńki. Miota się gorączkowo przez minutę, a potem się uspokaja. Uderza mnie jego niezwykła lekkość – zdaje się ważyć niewiele więcej niż myśl – i łatwo wyczuwalne, szybkie pikanie serca.

Kiedy przyglądam się niezwykłym ruchom kolibra i czuję jego maleńkie, drżące serce, uświadamiam sobie, że ptaki (nie tylko kolibry, ale wszyscy członkowie królestwa ptaków) ucieleśniają najbardziej kuszące aspekty natury. „Mało które stworzenie wydaje się tak pełne życia w każdej cząstce ciała – napisał poeta Saint-John Perse. – Nawet w bezruchu stanowią kwintesencję witalności”. Są naszą codzienną więzią z cudem natury, urzekają nas swoimi niebywałymi barwami, śpiewem, kształtami, rozmiarami i zdolnościami. Wołają do nas z innego czasu, wydobywają głęboko ukryte wspomnienia naszej ewolucyjnej przeszłości i przypominają naszą odległą historię, kiedy żyliśmy w środowisku naturalnym. No i rzecz jasna symbolizują ludzką tęsknotę za lataniem. „Kto raz zazna latania – napisał Leonardo – zawsze już będzie chodzić po ziemi z oczami wpatrzonymi w przestworza, w których był i do których zawsze będzie pragnął wrócić”.

ROZDZIAŁ 3. Kanarki i dzięcioły: ptaki jako skrzydlate czujki

ROZDZIAŁ 3

Kanarki i dzięcioły: ptaki jako skrzydlate czujki

Werbel dzięcioła Niesie się echem Do górskich chmur.

Dakotsu Iida, japoński poeta haiku

Wyspy Kanaryjskie to archipelag siedmiu wysp położonych u wybrzeży Maroka. Jego nazwa wywodzi się od łacińskiego określenia Insula Canaria, czyli „Wyspa Psów”, i nawiązuje do dawnej obecności w tym tropikalnym krajobrazie licznych stad dzikich psów. Kiedy Hiszpanie podbili archipelag w XV wieku, usłyszeli słodkie trele fruwających w dżungli kolorowych ptaszków – którym nadali nazwę od wysp – a niedługo potem wpadli na pomysł, by je hodować jako ptaki domowe. Z czasem handel kanarkami rozwinął się na terenie całej Europy. Co ciekawe, sprzedawano wyłącznie samczyki, samiczki bowiem nie śpiewają. Przedsiębiorcy kontrolowali w ten sposób podaż ptaków, zachowując hodowlaną wyłączność. Zmieniło się to w XVII wieku. Jak głosi legenda, z hiszpańskiego statku handlowego, który osiadł na mieliźnie w pobliżu Włoch, uciekł wówczas cały ładunek kanarków. Miejscowi złapali ptaki i zajęli się ich hodowlą, przełamując monopol Hiszpanów.

Para kanarków była niemal obowiązkową częścią zestawu BHP w XIX- i XX-wiecznych kopalniach węgla w Walii i Anglii, a później również w Stanach Zjednoczonych. Kując kilofami lub ciągnąc wózki z urobkiem, górnicy czujnie obserwowali żółte ptaszki. Jeżeli kanarek był osowiały lub padał martwy na dno klatki, oznaczało to, że stężenie tlenku węgla w podziemnych korytarzach wzrosło do niebezpiecznego poziomu i kolejnymi ofiarami mogą być ludzie, więc należy się czym prędzej ewakuować. Tak właśnie ptaszek o słodkim głosie, którego nazwa pochodzi pośrednio od dzikich psów, stał się podstawą jednej z najbardziej znanych metafor w historii – kanarka w kopalni.

Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki