Почему перелетные птицы летают клиньями?

Любой, кто хоть раз наблюдал за осенним небом, знает, что мигрирующие птицы обычно летают клиньями — но ученые долгое время не знали, почему. Портал science.org рассказал о свежей научной работе, которая наконец пролила свет на эту загадку.

Эксперты полагают, что есть две причины, почему многие птицы предпочитают летать клиньями. Такая формация может делать полет легче, или же птицы просто следуют за лидером. Эскадры самолетов могут экономить топливо, соблюдая клин, и многие ученые подозревают, что мигрирующие птицы делают то же самое.

Цифровые модели, которые расценивали летающих птиц как самолеты с фиксированным крылом, показали, что они могут экономить энергию, летя в воздушных потоках друг друга. Разница лишь в том, что потоки, создаваемые самолетами, куда более стабильны, чем колеблющиеся вихри от птичьих крыльев.

Научная работа, опубликованная в журнале Nature, воспользовалась уже существовавшим проектом по возвращению лесных ибисов, находящихся под угрозой исчезновения, в Европу. При помощи сверхлегкого летательного аппарата ученые показали выращенным в неволе птицам их естественный путь миграции из Австрии в Италию. На стайке из 14 молодых особей закрепили специально разработанные датчики: он собирал данные о позиции птиц в формации с точностью до 30 сантиметров, а акселерометр фиксировал взмахи крыльев.

Как и предсказывали аэродинамические расчеты, птицы старались держаться прямо позади или сбоку от сородичей, взмахивая крыльями в такт, чтобы ловить восходящие вихри. При полете за сородичем такт взмахов менялся на противоположный, чтобы минимизировать влияние нисходящих вихрей. Для контекста, такая координация действий требует очень осторожного полета и невероятно острого понимания того, где находятся другие птицы.

Итоги этого исследования, скорее всего, применимы и к другим длиннокрылым птицам, таким как пеликаны, журавли и гуси. Птицы поменьше оставляют после себя слишком сложные вихри, из-за которых поймать оптимальный поток было бы тяжело. Правда, ученые не попытались подсчитать, сколько энергии таким образом можно сэкономить, поскольку физиологические требования для подобного анализа были бы слишком инвазивными для исчезающего вида. Однако предыдущие опыты пришли к выводу, что затраты энергии при полете клином снижаются на 20-30%.

C точки зрения поведенческих исследований это довольно важное открытие. Тот факт, что птицы способны синхронизировать взмахи крыльями друг с другом — информация, которой раньше ученые не располагали. Но для того, чтобы с уверенностью сказать, что птицы придерживаются воздушных потоков сородичей, необходимо измерить точное местоположение вихрей у ибисов. А для этого их нужно поместить в воздушный тоннель — такой эксперимент будет куда более интрузивным, чем закрепление датчиков.

Ученые не могут сказать, как именно птицы находят оптимальную позицию для аэродинамики, но есть подозрения, что они «нащупывают» идеальное положение либо по зрению, либо по ощущениям от воздуха на перьях. Или же они могут перемещаться внутри стаи, пока не найдут позицию с минимальным сопротивлением воздуха.