Инженеры из Стэнфордского университета построили математическую модель, которая позволяет описать кинематику попугаев, прыгающих по веткам.
©Wikipedia
При поиске пропитания птицы, кормящиеся и обитающие на деревьях, как правило, передвигаются с помощью прыжков и используют крылья только для преодоления значительных расстояний. Схожим образом, как предполагается, могли перемещаться вымершие архозавры, однако эволюция движений изучена недостаточно. Помимо филогенетического значения, анализ механизмов, лежащих в их основе, может помочь в разработке микророботов, способных воспроизводить локомоцию живых организмов. Так, в одном из прошлых экспериментов, ученые изучили характер завихрений, создаваемых крыльями воробьиного попугая.
В новой работе американские исследователи использовали четырех воробьиных попугаев (Forpus coelestis) для анализа перемещения типа «прыжок-полет». Животные перепрыгивали между специальными жердочками, оснащенными динанометрами, что позволяло регистрировать импульс, который возникал в момент отталкивания от поверхности. Когда жердочки удаляли на расстояние более 20 сантиметров птицы были вынуждены подключать крылья — сила взмаха при этом оценивалась посредством аэродинамической платформы. В рамках испытаний авторы заставляли попугаев преодолевать дистанции в 20, 40 или 75 сантиметров.
В зависимости от расположения жердочек, птицы могли совершать прыжок под углом в 20 градусов или строго горизонтально. Начиная с 20 сантиметров, животные при прыжке помогали себе крыльями, однако на любой дистанции, в том числе при условии активных взмахов, горизонтальный импульс, который придавали ноги, обеспечивал 80–100 процентов скорости движения. По мнению ученых, с энергетической точки зрения, по сравнению с отталкиванием от воздуха, отталкивание ногами от поверхности представляется более оптимальным способом генерирования импульса, поэтому перемещение попугаев очень экономично.
На короткой дистанции крылья обеспечивали птицам до 30 процентов импульса. Вероятно, аналогичной грузоподъемностью обладали крылья небольших динозавров — археоптериксов (Archaeopteryx) и микрорапторов (Microraptor) величиной с ворону. Согласно моделированию передвижения типа «прыжок-полет», частичный взмах крыла при прыжке мог увеличивать дальность передвижения этих животных на 20 процентных пунктов. Это значительно расширило бы ареал обитания при сокращении расходов энергии на полноценные взмахи. Важную роль в эволюции полета могло сыграть и уменьшение тела динозавров, считают авторы.
Статья опубликована в журнале Science Advances.
Ранее британские исследователи показали, что комары обладают уникальной кинематикой полета. С помощью съемки и моделирования выяснилось, что в отличие от рукокрылых, птиц и других насекомых, они совершают крыльями непропорциональные взмахи таким образом, что в каждый момент времени часть крыла участвует в наборе высоты.
