Когда дело доходит до флирта, животные знают, как устроить шоу. В мире птиц самцы часто идут на многое, чтобы привлечь внимание самок, например, павлины, трясущие хвостовыми перьями, и манакины, исполняющие сложные танцевальные движения. Такое поведение часто стимулирует несколько органов чувств, что затрудняет его количественную оценку биологами.
Колибри не являются исключением, когда дело доходит до эффектных представлений, поскольку самцы многих видов совершают эффектные брачные ныряния. Широкохвостые колибри (Selasphorus platycercus) поднимаются в воздух на высоту до 100 футов, прежде чем устремиться вниз к сидящей самке, а затем снова поднимаются наверх для последующего пикирования в противоположном направлении. В биологической лаборатории Скалистых гор в Готике, штат Колорадо, где обитает популяция размножающихся широкохвостых колибри, исследователи из Принстонского университета изучают, как колибри сочетают скорость, звук и цвет в своих проявлениях. Их работа опубликована в номере журнала Nature Communications от 18 декабря.
«Погружения - это поистине удивительные подвиги для таких маленьких птиц», - сказал Бенедикт Хоган, научный сотрудник с докторской степенью в области экологии и эволюционной биологии и ведущий автор исследования. «Из предыдущей работы мы знаем, что самцы могут развивать очень высокую скорость. Они сочетают эту скорость с интригующими звуками, издаваемыми их крыльями и хвостовыми перьями, и, конечно же, с их ярко-радужным оперением». Но как эти различные компоненты сочетаются друг с другом, и как может звучать и выглядеть ныряние для женщины?
Чтобы изучить это, Хоган и Мэри Касвелл Стоддард, доцент кафедры экологии и эволюционной биологии и старший автор исследования, создали видео- и аудиозаписи 48 погружений диких самцов широкохвостых колибри. Затем они использовали программное обеспечение для отслеживания изображений, чтобы оценить траекторию и скорость каждого самца на протяжении всего погружения. Объединив эти оценки с аудиоданными, исследователи измерили точное время, когда самцы производят механическое «жужжание» хвостовыми перьями.
Чтобы включить информацию о радужном цвете оперения, которую трудно извлечь из видеозаписей, команда направилась в Американский музей естественной истории в Нью-Йорке. Используя технику съемки под разными углами и камеру, чувствительную к ультрафиолетовому излучению, они сфотографировали экземпляры широкохвостых колибри. Колибри тетрахроматичны - их глаза имеют четыре цветных колбочка, одна из которых чувствительна к ультрафиолетовым длинам волн - поэтому, объединив фотографии с моделью цветового зрения колибри и деталями U-образной траектории полета, исследователи смогли оценить самку. "вид с высоты птичьего полета" на переливающиеся перья на горле самца.
Собрав все это воедино, Хоган и Стоддард смогли определить, как будут развиваться события во время погружения колибри.
«Мы обнаружили, что самые драматические аспекты погружения - высокая скорость, механическое гудение и быстрое переливающееся изменение цвета - происходят почти одновременно, как раз перед тем, как самец пролетает мимо самки», - сказал Стоддард. «Эти воздушные акробаты производят настоящий сенсорный взрыв».
Сначала самец начинает жужжать, генерируемое хвостом. Затем его ярко-красные перья на горле становятся видны самке и быстро меняют цвет на черный из-за его скорости и ориентации. За это время самец достигает максимальной горизонтальной скорости. Исследователи подсчитали, что из-за его высокой скорости женщина воспринимает изменение высоты тона вверх, а затем вниз, когда он приближается и уходит.
"Это происходит из-за эффекта Доплера, того же явления, которое ответственно за воспринимаемое изменение высоты тона, когда мимо вас проезжает автомобиль с гудком", - сказал Хоган.
Все эти ключевые события происходят в окне длительностью 300 миллисекунд, что примерно соответствует продолжительности человеческого моргания.
Насколько время имеет значение для женщин? Это требует дополнительных исследований, говорят исследователи. На данный момент они могут только строить гипотезы о различных элементах дисплея погружения. Четко синхронизированные движения могут предоставить информацию о здоровье мужчины или выявить эстетические предпочтения женщины. Каким бы ни было объяснение, команда подчеркнула важность учета времени и движения в сигналах ухаживания животных.
«В реальном мире многие животные выставляют свои вещи сложными и динамичными способами», - сказал Стоддард. «Будь то ныряющий колибри или танцующий паук-павлин, нам нужно учитывать движение и ориентацию, чтобы понять, как эволюционировали эти замечательные представления».