Птицы экономят энергию в полете клином: как работает механизм, роль амплитуды взмахов, выводы ученых

Специалисты из Университета Брауна раскрыли механизм, позволяющий птицам экономить энергию во время полета клином. Новая аэродинамическая модель показала, что птицы в стае снижают необходимую для полета мощность примерно на 11% за счет уменьшения амплитуды взмахов крыльями.

Исследование, результаты которого опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, было проведено Оливией Померенк и профессором Кеном Бройером. Их работа сосредоточилась на северном лысом ибисе — виде, который естественным образом летает V-образным строем. Разработанная ими компьютерная модель имитировала полет одной птицы, следующей позади и сбоку от другой, в классическом оптимальном положении для построения.

Главный вопрос заключался в том, как именно восходящий поток воздуха от ведущей птицы помогает ведомой. Модель, построенная покадрово с использованием данных высокоскоростных камер, показала, что волнообразный след от крыльев лидера уменьшает потребность ведомой птицы создавать тягу. Это позволяет ей меньше размахивать крыльями, что и приводит к экономии энергии.

«По крайней мере, для этого конкретного вида птиц мы наблюдаем амплитуду взмаха, которая составляет примерно 70% от той, что была бы, если бы птица летела одна», — отметила научный сотрудник Оливия Померенк.

Открытие ученых имеет значение не только для орнитологии. По словам профессора Бройера, понимание выявленных принципов может помочь в управлении роями беспилотников, используемых в сельском хозяйстве или пожаротушении.

Кроме того, новая математическая модель взаимодействия двух птиц может быть включена в более крупные системы, учитывающие социальную динамику. Это поможет специалистам лучше понять, как формируются и поддерживаются гигантские скопления птиц в природе. Исследователи отмечают, что их подход позволил избежать упрощений предыдущих моделей, рассматривающих птиц как самолеты, и хаоса реальных полевых наблюдений, сведя проблему к последовательности моментальных снимков гидродинамики.

Ранее стало известно, что российские ученые снова проведут перепись воробьев. Организаторы планируют выяснить, как изменилась численность птиц после зимней переписи, и изучить их поведение в теплый сезон. Подробности — в другом материале Hi-Tech Mail.