Исследователи дикой природы давно пытались понять, почему птицы летают стаями и как устроены разные типы стай. Новое исследование, проведенное Университетом Северной Каролины в Чапел-Хилл, изучает механизм и преимущества базовой структуры стаи, используемой четырьмя видами куликов. Понимание того, как эти птицы сбиваются в стаи, приближает исследователей на шаг ближе к пониманию того, почему они сбиваются в стаи.
Исследование, проведенное под руководством Аарона Коркорана, исследователя с докторской степенью, изучающего полет летучих мышей и птиц и экологию, и профессора биологии Тайсона Хедрика из UNC-Chapel Hill, опубликовано в выпуске eLife от 4 июня. Работа финансировалась Национальным научным фондом.
В ходе исследования исследователи сосредоточились на четырех типах куликов, которые различаются по размеру: чернозобике, короткоклювом голубем, американской шилоклювке и мраморном веретеннике. Коркоран и Хедрик отсняли и проанализировали почти 100 часов видеозаписи, чтобы лучше понять механику стаи куликов. Они обнаружили, что птицы летают в новой определенной форме, которую команда назвала составной V-формой, которая, по их мнению, обеспечивает аэродинамическое преимущество и защиту от хищников.
Эта составная формация представляет собой смесь двух наиболее распространенных формаций стада. Один из них представляет собой кластерное образование, обычное для голубей, когда большое количество птиц летит в движущемся трехмерном облаке без формальной структуры. Эта структура полезна для избегания хищников. Второй - это простая V-образная форма, обычно используемая канадскими гусями, когда меньшее количество птиц выстраивается в четко определенную двумерную V-образную форму.
«Летящая птица создает движущийся вниз воздух сразу за собой и восходящий воздух сразу за размахом крыльев слева и справа», - сказал Хедрик.«Использование этого движущегося вверх воздуха заключается в позиционировании, и птицы в простой V-форме и сложной V-форме располагаются правильно для аэродинамического преимущества».
Чтобы лучше понять формирование кластера-V и его механику, Коркоран и Хедрик зафиксировали 18 похожих на кластеры стай от 100 до 1000 птиц, пролетающих над птичьим заповедником и сельскохозяйственными полями во время миграционной остановки. Исследователи измерили положение отдельных птиц, скорость полета и даже частоту взмахов, используя трехмерные компьютерные реконструкции стай из видеозаписей.
«Мы думали, что найдем тенденцию в организации стаи, связанную с тем, насколько большими или маленькими были разные птицы», - сказал Хедрик. «Вместо этого мы увидели, что, независимо от размера, все эти птицы летели в одном и том же строю, что могло бы позволить им получить аэродинамическое преимущество при полете большими группами, способствуя их миграции на большие расстояния».
Птицы часто летают стаями, варьирующимися от очень структурированных V-образных форм до рыхлых скоплений, чтобы улучшить эффективность полета, навигацию или избежать хищников. Однако, поскольку трудно измерить большие стаи движущихся птиц, в нескольких исследованиях измерялось, как птицы позиционируют себя в больших стаях или как их положение влияет на скорость их полета и частоту взмахов..
Четыре вида птиц, изучаемых в рамках этого проекта, живут в сходной среде, но сильно различаются по размеру, летают с разной скоростью и эволюционно разделились на протяжении 50 миллионов лет. Птицы в основном сбивались в стаи с представителями своего вида, за исключением нескольких случаев, когда веретенники и веретенники летали вместе в смешанной стае.
Исследование также показало, что каждая птица, независимо от размера или вида, или даже вида своего соседа, чаще всего летела примерно на один размах крыльев в сторону и от половины до полутора размахов крыльев назад. от птицы перед ним. Эта структура стаи, которая отличается от структуры других стайных птиц, таких как голуби и скворцы, была названа сложной V-формой, потому что птицы, летящие простыми V-образными формами, следуют аналогичным правилам..