Наука о том, почему ястребы — одни из самых смертоносных охотников в природе

Изучение поведения хищных птиц, охотящихся на летучих мышей в пустыне Чиуауа (от юго-запада США до Мексики), стало ключевым моментом в почти 25-летней карьере биолога, исследующего полёт животных.

Добыча часто находит безопасность в численности, и летучие мыши — не исключение. Движение в группе снижает индивидуальный риск атаки и может дезориентировать хищника — это называется эффектом замешательства. Ястребы Суэйнсона атакуют мексиканских бульдоговых летучих мышей, когда те роем вылетают из пещеры. Мыши летят из пещеры гораздо медленнее (в открытом пространстве они могут достигать почти 100 миль в час).

Наша команда обнаружила, что ястребы, похоже, не подвержены эффекту замешательства.

Видеть ясно

Как ястребам удаётся избежать эффекта замешательства? Чтобы ответить на этот вопрос, мы сняли их на видео, когда они врезались в поток мышей, вылетающих из пещеры. Камеры высокого разрешения, размещённые у входа, позволили реконструировать 3D-траектории ястребов и атакованных ими мышей.

Мы использовали компьютерное моделирование, впервые разработанное в 2017 году для изучения атак сапсанов. Этот метод использует набор математических формул, называемых дифференциальными уравнениями.

Наша предыдущая работа показала, что атаки соколов управляются аналогично управляемым ракетам, с использованием техники пропорциональной навигации. Если хищник поворачивает со скоростью, пропорциональной скорости изменения пеленга на добычу, он выходит на траекторию перехвата.

Однако ястребы, атакующие рой, не реагировали на индивидуальные движения мышей, которых хватали. Вместо этого они поворачивали с почти постоянным радиусом в рой, летя по почти круговой дуге. Птицы направлялись в фиксированную точку в рое, а не выбирали конкретную мышь.

Эта стратегия была бы бесполезна против одиночной цели, но имеет хорошие шансы на успех против плотного скопления добычи. Ястребы могут избегать эффекта замешательства, обходя сложность отслеживания конкретной цели на подходе.

Сближение

Поймать мышь когтями непросто. Этот сложный процесс чаще всего заканчивался для ястребов неудачей. Как же ястребы выбирали, какую мышь схватить, сблизившись с роем?

Анализ с помощью графического ПО показал чёткий ответ: направление линии визирования от атакующего к цели оставалось почти постоянным во всех атаках. Оно меньше всего менялось в тех случаях, которые заканчивались успешной поимкой.

Эта геометрия верна для любой пары объектов на курсе столкновения. Моряков учат замечать постоянный пеленг, чтобы избежать столкновения судов. Для хищника, врывающегося в плотный рой, по крайней мере одна цель окажется на курсе столкновения. Сложность — идентифицировать и поймать её.

В то время как неподвижный наблюдатель воспринимает весь рой в движении, геометрия столкновения означает, что движущийся наблюдатель увидит любой объект, с которым он на курсе столкновения, как неподвижный. Рои, стаи и косяки, которые кажутся хаотичными нашему глазу, выглядят более упорядоченно для мобильного хищника, идущего на сближение.

Это верно для любого атакующего, будь то акула, нападающая на косяк тунца, или дрон, защищающийся от роя беспилотников. Наши результаты важны для понимания того, как другие хищники избегают эффекта замешательства, и даже для проектирования автономных систем ПВО. Это наглядный пример того, как природа находит умные способы решения сложных задач.