Почему птицы летают клином
Меланхолический клин журавлей, летящих в тёплые края, давно стал символом осени: про журавлиный клин знают даже те, кто никогда его не видел: достаточно заглянуть в школьную хрестоматию по литературе или посмотреть пару–тройку народных фильмов, в которых герои переживают «осеннюю тоску». Справедливости ради стоит сказать, что клинообразными стаями летают не только журавли.
Есть две гипотезы, касающиеся выбора пернатыми именно этого воздушного построения. Первая — поведенческая: птицы просто следуют за лидером, за тем, кто летит перед ними, и из-за этого автоматически получается клин. Вторая гипотеза затрагивает вопросы аэродинамики: им так проще лететь. Это может показаться странным, но учёные долгое время не могли выбрать из этих двух объяснений верное. Если говорить, например, о самолётах, то в эскадрилье построение клином действительно экономит топливо. Но птицы не самолёты: воздушные потоки, которые создаёт самолёт, стабильны, а воздушные вихри от летящей птицы гораздо более непредсказуемы и непостоянны, ибо те же самолёты крыльями не машут.
Лесные ибисы помогли понять, почему птицы летают клином. (Фото odileva.)
В общем, чтобы выяснить истину, надо было понаблюдать за самими птицами в полёте. Сделать это удалось только сейчас, вооружившись современными датчиками и средствами слежения.
Международная команда зоологов под руководством Джеймса Ашервуда (James Usherwood) из Королевского ветеринарного колледжа Лондонского университета (Великобритания) увешала 14 молодых лесных ибисов GPS-датчиками, которые фиксировали положение птицы с точностью до 30 см, и акселерометрами, регистрировавшими движения крыльев. Молодым ибисам, выращенным в неволе, предстояло вернуться в естественную среду обитания, проделав путь из Австрии в Италию под руководством «родителей» — людей на параплане. Вот исследователи и решили воспользоваться счастливой возможностью понаблюдать за птичьим клином, так сказать, вплотную.
Аэродинамическая гипотеза в итоге полностью подтвердилась: как пишут авторы работы в журнале Nature, ибисы старались лететь сзади и слегка сбоку впереди летящего товарища, чтобы поймать крылом поднимающиеся вверх вихревые потоки, которые тот оставлял позади себя. Если же ведомый оказывался строго позади ведущего, то характер взмахов менялся так, чтобы минимизировать влияние нисходящих потоков от тела того, кто летел впереди.
В общем, построение при полёте определяется тем, что птицам нужно поймать восходящие потоки от лидера и избежать нисходящих, которые тоже тянутся за тем, кто движется впереди. Кроме того, птицы специально синхронизируют друг с другом движения крыльев — опять же для лучшей настройки на воздушные потоки. В итоге получается, что в полёте они тянут друг друга за собой. Тут должен быть выигрыш в энергии, но таких замеров авторы работы не проводили, ссылаясь на то, что это сильно повредило бы ибисам, которые и так находятся на грани исчезновения.
Авторы подчёркивают, что эти соображения играют роль только для крупных птиц вроде ибисов, аистов, пеликанов, гусей и т. п. Мелким пернатым в силу меньшего размера тела и крыльев приходится иметь дело с иной аэродинамикой, и они уже не могут вот так просто выбрать строй и ритм взмахов крыльями, чтобы ловить одни потоки и избегать других.
Лесные ибисы в полёте. (Фото Markus Uns ld / Waldrappteam.)
Остаётся вопрос, как птицам удаётся построиться оптимальным образом. Они могут либо преднамеренно образовывать клин, корректируя построение на глаз и (или) чувствуя воздушные потоки, либо действовать методом проб и ошибок, находя положение с наименьшим сопротивлением воздуха. Не совсем ясно и то, как птицы выбирают лидера, ориентируются ли при этом на его аэродинамические умения, и как происходит смена ведущего. Исследователи надеются решить эти проблемы в следующих экспериментах, которые собираются провести с другими, более привычными видами птиц — вроде голубей или гусей.
