Компьютерное моделирование нападения сапсана показывает, что экстремальные скорости, достигаемые во время погружений с большой высоты, повышают способность хищников выполнять маневры, необходимые для поимки проворной добычи, которая в противном случае ускользнула бы. Робин Миллс и его коллеги из Университета Гронингена, Нидерланды, и Оксфордского университета, Великобритания, сообщают об этом открытии в PLOS Computational Biology.
Прикрепив видеокамеры и GPS-трекеры к сапсану, предварительное исследование, проведенное командой, показало, что соколы атакуют свою добычу, используя те же правила управления, что и ракеты, созданные человеком. Но оставалось неизвестным, почему сапсаны предпочитают ловить добычу, ныряя с большой высоты на скорости, превышающей любое другое животное. Такое рискованное поведение, безусловно, требует от сокола необычайных физических и умственных способностей.
Чтобы исследовать стратегию пикирования сапсана, Миллс и его коллеги построили основанную на физике компьютерную симуляцию полета птиц, в которой соколы противостоят добыче. Моделирование включает в себя аэродинамику полета птиц, то, как птицы взмахивают и подгибают крылья, как соколы воспринимают свою добычу и реагируют на нее с задержкой, и как соколы нацеливаются на свою добычу, как на ракету.
Запустив симуляцию миллионы раз, каждый раз меняя стратегию атаки сокола, исследователи показали, что высокоскоростные погружения позволяют сапсанам создавать гораздо более высокие аэродинамические силы для маневрирования, тем самым увеличивая их шансы схватить подвижную добычу.
Тем не менее, симуляция показала, что высокоскоростные погружения требуют очень точно настроенного рулевого управления для успешной атаки сокола, показывая, что сутулость - это высокоспециализированная охотничья техника. Исследовательская группа обнаружила, что оптимальная настройка математических законов, управляющих рулевым управлением в моделировании, близко соответствует измерениям рулевого управления для реальных соколов.
Исследовательская группа в настоящее время расширяет свою симуляцию, чтобы выяснить, почему разные виды хищников, включая ястреба-тетеревятника и перепелятника, имеют уникальные стратегии атаки, а также выяснить, почему разные хищники часто специализируются на разных типах добычи. Они также изучают лучшие тактики побега, которые может использовать добыча, чтобы избежать поимки.
«Наши симуляции показывают, почему сапсаны эволюционировали, чтобы нырять с большой высоты и со скоростью, превышающей любое другое животное», - говорит Миллс. «В конечном счете, мы стремимся понять гонку вооружений между воздушными хищниками и их добычей, которая привела к тому, что хищники стали одними из самых быстрых и подвижных животных на Земле."