Эта птица пролетает тысячи миль, но у её крыльев есть хитрость
Птица, мигрирующая на тысячи миль, раскрыла неожиданный секрет того, как работают крылья. Учёные обнаружили, что европейские козодои (Caprimulgus europaeus) жертвуют эффективностью полёта ради манёвренности и используют нетривиальную технику взмахов крыльев, ранее ассоциировавшуюся главным образом с летучими мышами и насекомыми.
Европейский козодой — ночной охотник, который совершает исключительную ежегодную миграцию между Европой и южной Африкой. Тем не менее крылья, которые переносят его через巨大的 расстояния, должны также выполнять совсем иную задачу: помогать птице ловить насекомых при медленном полёте и выполнять резкие повороты.
Учёные из Лундского университета обнаружили, что эти конкурирующие требования влекут за собой неожиданную компромиссную плату. Хотя козодой приспособлен к дальним миграциям, его крылья не оптимизированы полностью для эффективного полёта на больших скоростях.
Почему крылья козодоя жертвуют эффективностью ради манёвренности
Чтобы изучить, как летает козодой, исследователи помещали птиц в аэродинамическую трубу, записывали их движения на разных скоростях и измеряли характеры воздушных потоков, оставляемых крыльями.
Эксперименты показали, что широкие кончики крыльев козодоя, которые, вероятно, помогают ему маневрировать при медленном полёте, становятся недостатком по мере увеличения скорости. На больших скоростях его крылья создают подъём менее эффективно. Подъём — это аэродинамическая сила, помогающая птице оставаться в воздухе.
Эти результаты ставят под сомнение предположение о том, что птицы, преодолевающие огромные расстояния, обязательно имеют крылья, главным образом оптимизированные для эффективного дальнего полёта.
«Это противоречит интуитивному представлению о перелётном мигранте как о идеально оптимизированной лётной машине. Вместо этого крылья козодоя, по-видимому, представляют собой компромисс между несколькими разными требованиями. Птица может летать медленно и маневрировать при охоте, но платой за это является снижение эффективности при создании подъёма на больших скоростях», — говорит Кристоффер Йоханссон, доцент Лундского университета.
Учёные обнаружили неожиданную приёмку взмаха крыльев
Исследователи также выявили ещё одну неожиданную особенность полёта козодоя. Даже когда птица поднимает крылья в фазе подъёма каждой волны взмаха, она продолжает генерировать тягу — силу, помогающую ей продвигаться вперёд.
Это необычно, поскольку активное движение крыльев вверх, известное как апстрок (upstroke), ранее в основном связывали с механикой полёта летучих мышей и насекомых, а не птиц.
Открытие указывает на то, что животные с весьма разной эволюционной историей могли выработать похожие аэродинамические решения для задач полёта.
«Интересно то, что одинаковый тип аэродинамического решения, похоже, появляется у довольно разных животных. Это говорит о том, что фазу подъёма крыльев не обязательно должна быть лишь пассивной или лишь создающей подъём частью взмаха. Её можно активно использовать для генерации тяги, когда крылья нельзя сильно складывать», — говорит Кристоффер Йоханссон.
Чему полёт птиц учит нас об эволюции и лётной робототехнике
Результаты дают более общий урок о том, как эволюция формирует животных, опирающихся на одни и те же структуры тела для разных видов деятельности.
Вместо того чтобы производить крылья, идеально подходящие для одной цели, эволюция может предпочесть конструкции, балансирующие несколько конкурирующих потребностей. Для козодоя это означает сочетание способности мигрировать через континенты с манёвренностью, необходимой для охоты на насекомых на малых скоростях.
Понимание этих компромиссов также может привести к улучшениям в авиационных технологиях, в частности в дронах и других роботизированных летательных аппаратах с машущими крыльями.
Как и у птиц, у этих машин могут быть механические ограничения на то, насколько сильно их крылья могут складываться в фазе взмаха. Знание о том, как козодои генерируют тягу в фазе подъёма, может помочь инженерам разработать более эффективные способы перемещения в воздухе.
Исследователи теперь надеются выяснить, распространён ли этот необычный механизм полёта среди других птиц и летающих животных или же он представляет собой более специализированную адаптацию.
«Теперь мы хотим исследовать, насколько распространён этот способ генерации силы среди других птиц и летающих животных. Это могло бы помочь нам понять, какие аэродинамические принципы специфичны для козодоя, а какие — более универсальны. Эти знания также могут вдохновить разработку новых типов машущих летательных аппаратов», — заключает Кристоффер Йоханссон.
Материалы предоставлены Лундским университетом. Примечание: содержание могло быть отредактировано в целях стиля и объёма.
L. Christoffer Johansson, Gabriel Norevik, Sonja Friman, Anders Hedenström. Nightjars trade off cruising speed efficiency for hovering capabilities and link upstroke thrust production with restricted wing folding. PLOS Biology, 2026; 24 (9): e3004023 DOI: 10.1371/journal.pbio.3004023
