Рябок-водонос

На фото самец южноафриканского рябка (Pterocles namaqua)

На фото самец южноафриканского рябка (Pterocles namaqua) cмачивает свое брюшко в воде, чтобы затем напоить своих птенцов, которые ждут его в гнезде за многие километры.

Впервые такое поведение рябков описал английский орнитолог Эдмунд Мид-Вальдо (Edmund Meade-Waldo) в 1896 году на содержащихся в неволе птицах. За 20 лет, с 1895 по 1915 год, ему удалось наблюдать 61 выводок рябков трех видов, получить такие же сведения от другого разводчика птиц, а также от натуралистов, наблюдавших диких птиц на водоемах. Несмотря на обилие наблюдений другие орнитологи были настроены скептически. Они считали, что такой метод переноса воды неэффективен и не мог закрепиться в эволюции. Надо сказать, я тоже сперва не поверила, когда прочла об этом недавно в детской книге. Кроме того, некоторые орнитологи были уверены, что рябки, подобно голубям, кормят птенцов выделениями зоба, в которых достаточно воды, и культивировали этот миф. Но правда, как всегда, оказалась более интересной и заслуживающей внимания.

Самка южноафриканского рябка с птенцом. Самки у рябков окрашены менее ярко, чем самцы. Фото © Bernard Dupont с сайта flickr.com, ЮАР, 26 ноября 2018 года

В 1964 году американский орнитолог Том Кейд (Tom Cade) и южноафриканский орнитолог Гордон Маклин (Gordon Maclean) начали исследования рябков в пустынях Калахари и Намиб на юге Африки. И в 1965 году в Калахари им удалось наблюдать, как самец южноафриканского рябка переносит воду в перьях брюшка и поит птенцов. Также они описали структуры перьев, позволяющие удерживать воду.

Рябки — это единственное семейство отряда рябкообразных, в нем насчитывается 16 видов, населяющих засушливые регионы Африки и Евразии. Это некрупные птицы (массой от 150 до 400 г), внешне похожие на голубей, раньше они даже включались в отряд голубеобразных (сейчас эти два отряда считаются родственными). Питаются рябки мелкими сухими и твердыми семенами, в основном растений семейства бобовых. Поэтому вопрос питья для них крайне актуален. Взрослые птицы ежедневно летают на водопой и могут преодолевать до 160 км в пути к водопою и обратно к гнезду. На водопоях собираются сотни и даже тысячи особей.

Стая пятнистых рябков на водопое. Фото © Bernard Dupont с сайта flickr.com, ЮАР, 6 ноября 2011 года

Рябки гнездятся на земле, откладывают чаще всего три яйца, которые насиживают оба родителя в течение 21–31 дня. Птенцы выводкового типа — рождаются покрытыми пухом и через час после вылупления готовы следовать за родителями и самостоятельно питаться. Начинают летать через 4–5 недель, а становятся полностью самостоятельными через 6–8 недель. Когда птенцам меньше недели, самец греет их по ночам и ранним утром, если погода холодная. Самки в это время летают на водопой. По возвращении самки на водопой летит самец. Сперва он трется брюхом о землю — вероятно, чтобы распушить перья и убрать секрет копчиковой железы, которым птицы смазывают перья для улучшения их гидрофобных свойств. Войдя в воду, птица приседает несколько раз, встряхивает перья, позволяя им намокнуть, но крылья и хвост держит подальше от воды (что хорошо заметно на главном фото).

«Заправка» может занимать от нескольких секунд до 20 минут, возможно это зависит от возраста и потребностей птенцов. Рябок может набрать до 30 мл воды, это почти две столовые ложки и 5–15% массы тела птицы.

Самец южноафриканского рябка летит с водопоя к гнезду. Синей стрелкой отмечены выступающие брюшные перья, красной — образованная ими канавка. Фото © Hugh Chittenden из диссертации H. Schmied, 2014. Die wasserspeichernden Federn der Flughühner (Pteroclididae)

Затем самец возвращается к гнезду, принимает характерную вертикальную позу, служащую сигналом для птенцов подбежать к его брюху и пить воду из центральной канавки, образованной перьями.

После того как птенцы напились, самец просушивает перья. Когда птенцы подрастут и смогут регулировать температуру тела, родители начинают их оставлять и летать на водопой вдвоем.

Самец сенегальского рябка (Pterocles senegallus) поит своих птенцов. Фото из статьи V. Mitteilung, U. George, 1969. Über das Tränken der Jungen und andere Lebensäußerungen des Senegal-Flughuhns, Pterocles senegallus, in Marokko

Влагоудерживающие свойства больше всего развиты у брюшных перьев и перьев нижней части груди, в меньшей степени у перьев верхней части груди. Они отличаются особым строением. Но давайте сперва вспомним, как устроено «классическое» птичье перо. Оно состоит из стержня и опахала. Опахало образуют отходящие от стержня бородки, от которых в свою очередь отходят бородочки, или бородки второго порядка, соединенные между собой крючочками, чтобы опахало держало форму.

Строение махового пера птицы: А — общий вид; Б — схема строения опахала. 1 — очин, 2 — стержень, 3 — бородки, 4 — бородочки, или бородки второго порядка, 5 — крючочки, 6 — наружное опахало, 7 — внутреннее опахало, 8 — пуховая часть опахала. Рисунок из книги: Н. Н. Карташев, В. Е. Соколов, И. А. Шилов, 1981. Практикум по зоологии позвоночных

Специализированные влагоудерживающие перья рябков в центральной области брюшной поверхности не имеют крючочков, а основание бородочек в сухом состоянии спирально закручено на несколько оборотов — на два у четырехполосого рябка (P. quadricinctus), рябка Лихтенштейна (P. lichtensteinii), ночного рябка (P. bicinctus), на три у южноафриканского, пятнистого (P. burchelli), рыжебрюхого (P. exustus), желтогорлого (P. guttularis) рябков и на целых пять у чернобрюхого рябка (P. orientalis). А вот у тибетской саджи (Syrrhaptes tibetanus) всего лишь один оборот, и воду она птенцам не транспортирует.

Витки соседних бородочек переплетаются, образуя структурное единство:

Фотографии специализированных бородок и бородочек брюшного пера южноафриканского рябка. Слева — бородка с отходящими от нее спирально закрученными у основания бородочками. Увеличение 438×. Справа — основания двух соседних бородочек в сухом состоянии скручены. Увеличение 875×. Фото из статьи C. S. W. Joubert, G. L. Maclean, 1974. The structure of the water-holding feathers of the namaqua sandgrouse

Кончик каждой специализированной бородочки расщеплен:

Фотографии бородочки специализированного грудного пера южноафриканского рябка в сканирующем электронном микроскопе. Вверху — бородочка целиком, внизу — ее дистальный конец. Фото из диссертации H. Schmied, 2014. Die wasserspeichernden Federn der Flughühner (Pteroclididae)

В поперечном сечении проксимальная (ближняя к телу) часть бородочек имеет почковидную вогнуто-выпуклую форму (обычно у птиц бородочки имеют клиновидное сечение), дистальная — округлую. При смачивании выпуклая часть набухает, тогда как объем в вогнутой области практически не изменяется.

Поперечное сечение бородочки перьев южноафриканского (B) и ночного (C) рябка. Видно, что в дистальной части оно круглое, в проксимальной — вогнуто-выпуклое. Длина масштабного отрезка — 20 мкм. Фото из диссертации H. Schmied, 2014. Die wasserspeichernden Federn der Flughühner (Pteroclididae)

При контакте с водой основания бородочек раскручиваются, их концевые части встают под прямым углом к внутренней лопасти пера, образуя плотное ложе из волосков (на которые расщепляются кончики бородочек), в котором вода удерживается за счет капиллярности.

Микрофотографии основания бородки брюшного пера самца южноафриканского рябка. Слева — у сухого пера бородочки плотно закручены; справа — у мокрого пера бородочки расправлены. Общая длина одной бородочки равна примерно одному миллиметру. Фото из статьи T. J. Cade, G. L. Maclean, 1967. Transport of water by adult sandgrouse to their young

Вода частично проникает в бородочку. Предполагается, что механизм раскручивания связан с расширением полипептидных цепей β-кератина (из которого состоят перья) для размещения дополнительной воды. Кератин при этом теряет кристаллическую структуру и набухает.

Стереомикроскопическое изображение сухой (A) и влажной (B) специализированной бородочки грудного пера ночного рябка. Длина масштабного отрезка — 200 мкм. Фото из диссертации H. Schmied, 2014. Die wasserspeichernden Federn der Flughühner (Pteroclididae)

Строение специализированных перьев у самки такое же, как и у самца, но площадь специализированных бородочек не так велика. То есть самки тоже могут переносить воду при необходимости — например, при потере партнера.

Фотографии разных частей специализированного грудного пера южноафриканского рябка, полученные с помощью электронного микроскопа: вверху слева — центральный участок опахала со спинной стороны; вверху справа — центральный участок опахала с брюшной стороны, бородки не видны за бородочками; внизу слева — верхушечная часть опахала: видны вертикальные бородки и отходящие от них бородочки. Внизу справа — участок спинного пера, наблюдается классическое расположение бородок и бородочек. Фото из диссертации H. Schmied, 2014. Die wasserspeichernden Federn der Flughühner (Pteroclididae)

Исследования строения специализированных перьев рябков проводились, как вы могли заметить, в 60–80-х годах прошлого века. Я уже было отчаялась найти что-то новое, как случайно наткнулась на целую диссертацию, посвященную структуре перьев рябков, с прекрасными фотографиями! Но... на немецком языке. Написал ее энтомолог (подавляющее большинство его публикаций написано о насекомых) из Боннского университета Хайко Шмид (Heiko Schmied). Ни одной публикации на английском, к сожалению, он не выпустил, поэтому пришлось разбираться. В целом он подтверждает исследования ученых XX века, за небольшими нюансами. Из нового, что представляет для нас интерес, — это роль бахромы опахала в удержании влаги. Бахрома есть только у специализированных брюшных и грудных перьев и представляет собой рыхлые бородки и длинные прямые бородочки.

Бахрома грудного пера южноафриканского рябка в сканирующем электронном микроскопе. Видны распушенные бородки с длинными прямыми бородочками. Фото из диссертации H. Schmied, 2014. Die wasserspeichernden Federn der Flughühner (Pteroclididae)

Бахрома скручивается во влажном состоянии внутрь, как бы обволакивая капли воды. Вместе с бахромой расправленные специализированные бородочки образуют трехмерную сеть, в которой задерживается большой объем воды. Благодаря такому механизму перья рябка удерживают почти в два раза больше воды, чем, например, синтетическая губка для мытья посуды. Что интересно, структурные изменения при намокании происходят даже у перьев, хранящихся в музее более 120 лет!

Слева — схема, на которой показано обратимое движение специализированных бородочек и бахромы при намокании. Схема из диссертации H. Schmied, 2014. Die wasserspeichernden Federn der Flughühner (Pteroclididae). Справа — брюшное перо южноафриканского рябка, вид с брюшной стороны, вверху — сухое перо, бахрома расправлена, внизу — мокрое, бахрома загнута внутрь. Фото © Heiko Schmied из книги L. Jenni, R. Winkler, 2020. The Biology of Moult in Birds

Водный транспорт с помощью перьев характерен на самом деле не только для рябков, но именно рябки довели эту технику до совершенства. Перья многих куликов имеют аналогичные спиральные основания бородочек, но только c одним или двумя оборотами. Некоторые кулики смачивают яйца водой, переносимой в брюшном оперении.