По мотивам предыдущей публикации:

Стаи птиц – одно из удивительных явлений природы. Сотни, если не тысячи, птиц одновременно взмахивают крыльями, демонстрируя чудеса пилотажа. Движения каждой особи выглядят случайными, но птицы никогда не сталкиваются друг с другом. Стая скворцов – яркий пример способности птиц к синхронному полёту. Этот феномен называют - мурмурация, когда огромные скопления птиц, сбиваясь в стаю, формируют динамические картины разной степени сложности.

Очевидно, за долгое время эволюции птицы и насекомые выработали определённые алгоритмы для ухода от столкновений в полёте. Учёные предполагают, что такие алгоритмы должны быть более эффективными именно у птиц, потому что их корпус не укреплён экзоскелетом, как у насекомых. Птицы тяжелее, чем насекомые, и летают на более высоких скоростях. У них хрупкие тела. Очевидно, что столкновение в полёте будет для птиц весьма болезненным. Такая птица с меньшей вероятностью оставит потомство. То есть система ухода от столкновений в полёте — явно благоприятный признак в естественном отборе.

В предыдущие годы учёные исследовали, как птицы уходят от препятствий, пролетают в узкие щели и держат дистанцию в стае. Но ещё никогда не исследовался вопрос: что происходит, когда две птицы летят на встречных курсах. Как они поступают в таком случае?

Профессор Мандиам Сринивазан из Университета Квинсленда поставил задачу изучить, какие именно стратегии применяют птицы для избежания столкновения на встречных курсах. Для этого с двух сторон туннеля длиной 21,6 метра выпускались пары птиц навстречу другу. Представляющие интерес потенциальные действия птиц принимались за гипотезы в байесовской сети для вычисления их вероятности. Предсказанные вероятности сравнивалась с наблюдаемыми фактами. Таким образом исследователи делали выводы о стратегиях ухода от столкновений, которые действуют у птиц.

Перед началом испытаний 10 волнистых попугайчиков мужского пола были обучены пролетать туннель от начала до конца в одиночку.

За 4 дня было записано 102 экспериментальных полётов 7 пар, составленных из 10 волнистых попугайчиков. Не было зафиксировано ни одного столкновения. Затем провели анализ видеозаписей с фиксацией, каким образом птицы смещались в стороны или по высоте при приближении друг к другу.

Результаты оказались довольно неожиданными. Птицы показали склонность почти всегда смещаться вправо, хотя вероятность такого смещения сильно варьируется от особи к особи.

Это очень любопытный вывод. Проведённые ранее исследования на пчёлах показали, что пчёлы склонны смещаться влево при сближении друг с другом. Так или иначе, но склонность смещаться в какую-то определённую сторону является важным знанием. Очевидно, это знание должно быть одинаковым у всех особей в популяции. Если птицы будут при сближении смещаться в случайную сторону, то при выборе влево/вправо вероятность столкновения составит 50%.

Попугайчики в туннеле летали на разной высоте. Учёные обнаружили, что некоторые конкретные особи явно предпочитают лететь ниже/выше другой конкретной особи, что не укладывается нормальное распределение.

Несмотря на отдельные случаи изменения высоты полёта, в целом птицы при сближении не меняют высоту, а смещаются в горизонтальной плоскости. Чаще всего — вправо. Учёные делают вывод о наличии у волнистых попугайчиков своеобразных правил движения, зашитых на «аппаратном уровне». Вероятно, это может быть связано с разницей в левом и правом полушариях головного мозга. Так, у попугайчиков правое полушарие и левый глаз отвечают за тактические задачи, такие как обнаружение вероятного столкновения в полёте. В свою очередь, левое полушарие и правый глаз занимаются другими вещами, такими как обслуживание полёта и контроль скорости. Кстати, это одно из эволюционных преимуществ животных с разными функциями левого и правого полушарий

Но действительно ли секрет синхронного полёта настолько прост?

Ширинвасан с коллегами использовали видеокамеры с возможностью высокоскоростной записи для фиксации полёта 10 попугайчиков с противоположных концов туннеля. Они обнаружили, что для избежания столкновений птицы использовали двоякую технику. Во-первых, встречая в воздухе другую птицу, они отклоняются вправо. Во-вторых, они выбирают, лететь им выше или ниже встречной птицы. Пока остаётся неясным, что влияет на выбор высоты. Профессор предполагает, что, возможно, к этому имеет отношение иерархия птиц в стае, и планирует продолжать исследования.

Хотя работы профессора Ширинвасана позволяют по-новому взглянуть на полёт попугайчиков, они не объясняют механику полёта всех птиц. В стае попугайчиков иная социальная структура, чем, скажем, у скворцов или альбатросов, так что сложно на одном примере делать выводы о синхронном полёте всего спектра пернатых. Также встаёт вопрос о том, были ли попугайчики домашними или дикими, и какое влияние прирученность животных оказывает на их полёт.

В результате других исследований, посвящённых птичьим стаям, были сделаны не менее важные выводы. Например, итальянский физик Андреа Кавагна обнаружил у скворцов развитую систему взаимооповещения. В доли секунды одна особь может передать другим сигнал, направляющий всю стаю прочь от хищника или в обход препятствия. А Дэвид Уильямс из Университета Вашингтона обнаружил, что голуби перемещаются в тесноте, используя различные позиции крыльев. Манипулируя аэродинамикой своего тела, голуби оказываются способны летать с невероятно высокой скоростью в сложном окружении, например, в городской среде.

Источник