Колибри с лёгкостью летают задом наперёд
Движение назад обычно требует от животных больших затрат энергии, поэтому Нир Сапир из Калифорнийского университета в Беркли (США) был удивлён, обнаружив, что колибри регулярно выполняют этот манёвр. Изучив их полёт и потребление кислорода, он выяснил, что движение назад обходится им гораздо дешевле, чем зависание в воздухе, и не дороже, чем полёт вперёд.
Наблюдая за ловкими колибри у кормушки на своём балконе в Беркли, Нир Сапир был поражён их способностью летать задом наперёд. Он отмечает, что они всегда вылетают из цветка назад после кормления. Однако в научной литературе почти не оказалось исследований этого конкретного поведения, что удивительно, учитывая, что колибри посещают цветы для кормления каждые 2 минуты.
Чтобы изучить этот вопрос, Сапир и его научный руководитель Роберт Дадли измерили движения полёта и метаболизм колибри, движущихся назад. Их открытие, что такой полёт для колибри значительно дешевле зависания и не дороже полёта вперёд, опубликовано в The Journal of Experimental Biology.
Эксперимент в аэродинамической трубе
Поймав пять колибри Калипты Анны, Сапир приучил их летать в аэродинамической трубе, используя шприц с сахарозой, замаскированный под цветок. Он снимал птиц на видео в трёх режимах:
- Зависание для кормления.
- Полёт назад против воздушного потока 3 м·с⁻¹, чтобы оставаться на месте у «цветка».
- Полёт вперёд против ветра, когда кормушка была развёрнута на 180°.
Различия в технике полёта
Анализ показал явные различия между полётом вперёд и назад:
- Поза тела: При движении назад тело колибри принимает почти вертикальное положение, что заставляет их сильнее наклонять голову, чтобы вставить клюв в «цветок».
- Плоскость взмаха крыла: Птицы уменьшали наклон плоскости взмаха крыла, делая её более горизонтальной.
- Частота взмахов: При полёте назад частота составляла 43.8 Гц, что выше, чем 39.7 Гц при полёте вперёд. По словам Сапира, это значительное изменение, так как колибри редко меняют частоту взмахов.
Энергетическая эффективность
Измеряя потребление кислорода, учёные ожидали, что метаболизм при полёте назад будет высоким или средним из-за вертикальной позы (которая увеличивает сопротивление) и нечастого использования этого режима. Однако результат оказался неожиданным:
- Полёт назад оказался таким же дешёвым, как полёт вперёд, и на 20% эффективнее зависания.
- При плавном увеличении скорости воздушного потока от 0 м·с⁻¹ с шагом 1.5 м·с⁻¹ для одной птицы полёт был наиболее экономичным на скоростях 3 м·с⁻¹ и выше, хотя максимальная скорость полёта назад составила 4.5 м·с⁻¹.
Сапир описывает колибри как «насекомых, запертых в теле птицы», отмечая, что их трепещущий полёт больше похож на полёт насекомых, чем других птиц. Теперь он хочет выяснить, способны ли к движению назад другие зависающие животные, например, мелкие певчие птицы или питающиеся нектаром летучие мыши.