Чому птахи летять клином

Чому журавлі і деякі інші великі птахи під час своїх міграцій вибирають таку форму побудови, як клин? Виявляється, цей лад дозволяє їм економити енергію, оскільки птиці, вишикувавшись клином, так оптимізують виникають повітряні потоки, що ті не заважають, а допомагають їм летіти. Але таке можливо тільки у великих мандрівників.

Коли мова заходить про перелітних птахів, майже відразу ж пригадується летить по небу журавлиний клин. Втім, подібне побудова використовують не тільки журавлі - багато інших великі птахи, наприклад, гуси, качки, ібіси також вважають за краще подорожувати, вишикувавшись у вигляді клина. Таким чином, можна припустити, що цей лад є досить зручним для довгих перельотів. Однак відразу ж виникає питання: чому?

Довгий час існували дві гіпотези, які пояснювали вигоду від подібного побудови - одна з них, поведінкова, говорить про те, що птахи при подорожі просто слідують за лідером, тобто тим, хто летить перед ними, і через це автоматично виходить клин. Друга гіпотеза пояснює вигоду подібного побудови законами аеродинаміки - вони сприяють саме будові клином, оскільки при такій формі побудови птахам легше летіти.

Однак обидві ці версії абсолютно не пояснюють того факту, що клин не є єдиною формою побудови пташиної зграї. Наприклад, кулики летять зигзагоподібним ладом, що нагадує змійку, шпаки - чіткою лінією, а чайки - взагалі безладної натовпом. Чому ж в такому випадку ці птахи дозволяють собі так байдуже ставиться до законів термодинаміки - адже вони могли б, змінивши побудова, вельми полегшити собі подорож? Крім того, необхідність бачити лідера, що вказує напрямок руху, є і у цих пернатих, і, більш того, судячи з усього їм це вдається і при інших формах побудови.

Читайте також: У повітрі - цар, а на землі - прислуга

І ось недавно вчені з Міжнародної групи зоологів під керівництвом Джеймса Ашервуда з Королівського ветеринарного коледжу Лондонського університету (Велика Британія) вирішила розгадати загадку пташиного клина. Для цього дослідники забезпечили 14 молодих лісових ібісів (Geronticus eremita) GPS-датчиками, які фіксували положення птиці з точністю до 30 см, і акселерометром, які регістріровавалі руху крил. Після чого минулої осені повернули цих вирощених в неволі птахів в природне місце існування - як раз напередодні їхнього традиційного подорожі з Австрії до Італії (воно пройшло під керівництвом приймальних "батьків", тобто людей на параплані). Під час польоту ці "батьки" отримали унікальну можливість досліджувати політ ібісів, перебуваючи поблизу самих птахів.

У підсумку, коли ібіси благополучно долетіли до приготованого їм місця зимівлі, а вчені проаналізували дані приладів і результати власних спостережень, з'ясувалося, що аеродинамічна гіпотеза була абсолютно коректною. У статті, яка була опублікована в журналі Nature , Вчені пишуть про те, що ібіси намагалися летіти ззаду і злегка збоку попереду летить товариша, щоб зловити крилом піднімаються вгору вихрові потоки, які той залишав позаду себе. Якщо ж ведений виявлявся строго позаду ведучого, то характер помахів змінювався - так, щоб мінімізувати вплив низхідних потоків від тіла того, хто летів попереду.

Таким чином було з'ясовано, що побудова при польоті визначається в основному двома чинниками: птахам потрібно зловити висхідні потоки від лідера і уникнути тих, які сходять, які теж тягнуться за тим, хто рухається попереду. Також орнітологи з'ясували, що при цьому птиці спеціально синхронізують один з одним руху крил - знову ж для кращої налаштування на повітряні потоки. В результаті виходить, що під час польоту ібіси як би тягнуть один одного за собою. Без сумніву, подібне дає чималий енергетичний виграш, хоча самі автори роботи не проводили вимірювання витрат калорій подорожуючих ібісів, посилаючись на те, що це сильно зашкодило б цим рідкісним птахам, які і так перебувають на межі зникнення.

Цікаво, що результати дослідження групи Ашервуда підтверджують одну закономірність, яка давно вже відома всім військовим льотчикам - якщо ескадрилья побудована клином, то кожен літак витрачає менше палива. Раніше вчені вважали подібну аналогію недоречною, оскільки повітряні потоки, які створює літак, досить стабільні (адже аероплани крилами не махають), а ось вихори від крил птаха, що летить набагато більш непередбачувані і непостійні. Але виявилося, що і птахам подібне побудова допомагає мінімізувати енергетичні витрати, викликані повітряними вихорами.

Однак все-таки, чому ж далеко не всі птахи літають клином, якщо це таїть в собі величезну енергетичну вигоду? Побудувавши модель пересування подібним ладом групи птахів з більш і менш великою вагою, ніж у ібісів, вчені виявили, що така вигода виникає тільки у великих птахів - на зразок тих же ібісів, лелек, пеліканів, гусей і т. П. А ось їх більш дрібним пернатим родичам через меншої ваги, а також розміру тіла і крил доводиться мати справу з іншими аеродинамічними закономірностями, і вони вже не можуть ось так просто вибрати лад і ритм помахів крилами, щоб ловити одні потоки і уникати інші. Напевно, саме тому у перелітних птахів малого розмірного класу і спостерігається така різноманітність побудов для подорожей, тоді як майже всі великі птахи літають клином.

Отже, майже всі загадки, пов'язані з тим, чому великі перелітні птахи літають клином, вчені начебто розгадали. Втім, дещо поки залишилося незрозумілим - наприклад те, яким чином птахам вдається знайти оптимальне побудова. Чи можуть вони навмисно утворювати клин, коректуючи побудова на око або ж просто діють методом проб і помилок, відчуваючи повітряні потоки і знаходячи положення з найменшим опором повітря?

Читайте також: Перелітні птахи осоромили фізиків

Також незрозуміло, як саме перелітні птахи вибирають лідера зграї: орієнтуються при цьому на його аеродинамічні вміння або ж куди важливіше навігаційні здібності ватажка? І, нарешті, зовсім незрозуміло, як і за яких обставин відбувається зміна ведучого під час подорожі. Як бачите, питань ще досить багато, і вчені сподіваються знайти на них відповіді під час наступної серії експериментів, які збираються провести з іншими видами птахів, наприклад, з гусьми ...

Читайте найцікавіше в рубриці "Наука і техніка"