Ученые нашли на территории штата Юта останки древней "чудо-птицы", указавшие на то, что предки современных и вымерших пернатых могли научиться летать как минимум дважды. Их выводы были представлены в журнале PeerJ.

Древние птицы-мирарки, научившиеся летать отдельно от предков современных птиц."Мы знаем, что птицы, существовавшие в начале мелового периода, умели летать, но делали это не так хорошо, как современные пернатые. Наша находка показывает, что так называемые энанциорнисы, далекие "кузены" предков современных птиц, умели исполнять часть этих "продвинутых" маневров", — рассказывает Джесси Аттерхолт (Jessie Atterholt) из университета Калифорнии в Беркли (США).

Биологи выяснили, что стрижи буквально не вылезают из воздушного пространства – за исключением двухмесячного периода размножения, всё остальное время они практически никогда не садятся на землю.

К такому выводу пришли шведские ученые из Лундского университета, чья статья опубликована в журнале Current Biology.

Как известно, стрижи – это прекрасные летуны, которых очень редко можно увидеть сидящими на земле. Авторы статьи решили выяснить, сколько же именно они проводят времени в полете. Для этого ученые оборудовали крошечными датчиками 19 черных стрижей, пойманных в Швеции, и на протяжении двух лет собирали данные об их активности.

Выяснилось, что в течение 10 месяцев в году, не относящихся к сезону гнездования, 99% всего времени стрижи находятся в воздухе. Они делают редкие и короткие остановки лишь ночью, причем их продолжительность составляет не более 2 часов. Столь редкие периоды отдыха не мешают стрижам совершать зимние миграции в Африку.

В очень редких случаях стрижи оставались неактивными почти всю ночь – но ученые связывают это с плохой погодой. Интересно, что ночью, судя по показаниям датчиков, стрижам больше приходится активно махать крыльями, тогда как днем они часто пассивно парят в потоках теплого воздуха.

Ученые затрудняются сказать, как при таком ритме жизни у стрижей получается спать – возможно, они делают это в полете. Впрочем, это не единственные птицы, которым необходимо данное умение. Так, недавно было показано показано, что беспосадочные перелеты фрегатов над океаном могут длиться больше 2 месяцев.

Источник: infox.ru

Ученые установили, что морские птицы фрегаты могут проводить до двух месяцев в полете, ни разу не опускаясь на землю. В этом им помогает умелое использование воздушных потоков.

ФрегатК такому выводу пришли французские и британские орнитологи, чья статья опубликована в журнале Science.

Фрегаты известны своей способностью к длительным беспосадочным перелетам, однако до сих пор никто не изучал их поведение в деталях. Авторы работы восполнили этот пробел, оснастив около 50 фрегатов, взрослых и только что вставших на крыло, датчиками на солнечных батареях. Датчики фиксировали координаты каждой птицы, ее сердцебиение и высоту, на которой она летит.

Выяснилось, что во время перелетов над Тихим и Индийским океанами фрегаты покрывают в день 200-600 километров, целыми неделями оставаясь в воздухе. Одна из птиц оставалась в непрерывном полете рекордно долгие 2,1 месяц. Во время перелета фрегаты то движутся на высоте 600-700 метров, то летят над поверхностью океана, выхватывая рыбу.

По словам исследователей, фрегаты часто используют восходящие потоки воздуха, создающиеся под кучевыми облаками. В таких потоках они могут подниматься вверх без единого взмаха крыла со скоростью до 5 метров в секунду. Обычным делом для фрегатом является быстро взмыть на высоту 1000-2000 метров, одна из особей поднялась даже на 4120 метров над уровнем моря.

В 2011 году исследователи из Швейцарского орнитологического института прикрепили к шести белобрюхим стрижам датчики, которые записывали все перемещения птиц. Белобрюхие стрижи — небольшие птички весом чуть больше 100 г — проводят лето в Европе, где выводят птенцов, а на зиму мигрируют в Африку, пролетая тысячи и тысячи километров. Зоологи как раз хотели узнать, сколько энергии тратят стрижи во время миграций, а заодно выяснить, как именно птицы летят, как долго находятся в воздухе, как часто останавливаются на отдых и т. д. 

Белобрюхий стриж (фото ignicapillus). Но спустя год, когда учёные сняли с вернувшихся стрижей датчики, обнаружилось нечто невероятное: оказалось, что во время зимовки стрижи вообще не садились на землю! Свыше двухсот дней эти птицы оставались в небе над Западной Африкой.

Датчики, которыми Феликс Литчи (Felix Lietchi) и его коллеги снабдили стрижей, снимали записи не в непрерывном режиме, но промежуток между двумя показаниями составлял всего 4 минуты, так что вряд ли птицы, вздумай они присесть на землю, успевали бы всякий раз попадать в столь небольшой интервал. Ну а об использованном приборе зоологи говорят так: он настолько мал и лёгок, что никак не стеснял птиц. 

Электроника на стрижах реагировала на ускорение, наклон тела относительно поверхности земли и количество света, падающего на птицу. С помощью последнего показателя можно было точно определить географическую координату стрижа. Комбинируя ускорение с углом наклона, можно узнать, что в данный момент делает птица: находится на земле, машет крыльями в воздухе или же пассивно планирует.

Бóльшую часть времени, как сообщают исследователи в Nature Communications, птицы тратили на активный полёт, хотя иногда пассивно скользили в течение нескольких минут. 

Подобные датчики появились совсем недавно, так что это первая работа, в которой подтверждён беспосадочный многомесячный полёт стрижей (такие предположения делались относительно чёрного стрижа, но одно дело сказать, и совсем другое — убедиться в этом воочию). Почему эти птицы не хотят садиться на землю вне периода размножения? Учёные пока не знают, но, возможно, это как-то связано с особенностями питания и стремлением обезопасить себя от наземных хищников.

Второй момент, который предстоит выяснить, — как стрижиная физиология позволяет им буквально жить в воздухе. Ведь птицы, к примеру, должны время от времени спать (хотя их сон и отличается от сна зверей). Так как же стрижам удаётся спать на лету? Чрезвычайно интригующая загадка!

Истчоник: КОМПЬЮЛЕНТА

Науку всегда волновало, как летучие живые существа запасают нужное количество энергии. Ведь для многих из них КПД полёта не превышает 10% (особенно это касается насекомых). И главное: в моменты резкого ускорения (включая взлёт) потребность в энергии для взмахов крыльями резко возрастает и начинает превышать ту, что, согласно общему анализу энергобаланса насекомых, есть в их распоряжении.

Бражник табачный в полёте, а также изображения, полученные рассеиванием рентгеновского излучения на его крыльях сразу после искусственной стимуляции движущих их мышц. (Иллюстрации N. George et al.)Где они берут ту прорву энергии, которая необходима для полёта в моменты резкого набора скорости?!

Том Дэниэл (Tom Daniel) и его коллеги по Вашингтонскому университету (США) полагают, что подобралась к ответу на этот вопрос.

Применив в качестве модельного организма бражника табачного (Manduca sexta), его подвергли рентгеновскому облучению под малым углом к поверхности движущихся крыльев. Температурная разница между спинной и брюшной сторонами крыла оказалась достаточно значимой, чтобы запасать в крыле энергию упругих деформаций, оставляя её в более холодных частях мускула и затем высвобождая при переходах между сокращением и расслаблением.

Это позволяет снизить нагрузку на крыло при резком разгоне и торможении: упругая деформация как бы растягивает во времени процесс резкого ускорения, что снижает общие энергозатраты на него. Между тем именно периоды самого быстрого изменения скорости считаются наиболее энергоёмкими при любых перемещениях.

Описанные результаты следовали из снимков, сделанных и при 25, и при 35 °C на протяжении 100 циклов (по 8 мс) подряд. По мере того как белок актин скользит по миозину (вы не поверите — тоже белок) в мышцах, их взаимодействие рождает силу, и чем выше температура этих межмолекулярных взаимодействий, тем больше эта сила. Замеры показали, что разница температур брюшной и спинной сторон крыла в полёте может достигать 6,9 °C!

Рассеивание рентгеновских лучей на мышцах крыла бражника позволило буквально увидеть, что происходит внутри насекомого во всём диапазоне рабочих для него температур, то есть от 25 до 35 °C. Оказалось, что циклы скольжения актина по миозину в самом деле меняются по скорости в строгом соответствии с ожиданиями — прямо пропорционально росту температуры.

Таким образом, на нижней по отношению к набегающему потоку части крыла мускулы теплее, а потому работают активнее, в то время как верхняя остаётся более прохладной. Разница между этими частями несущей плоскости порождает упругую деформацию, которая помогает мышце крыла начать следующий цикл сокращения или сжатия.

Как отмечают исследователи, выявление этого механизма может оказаться важным для понимания не одного только полёта насекомых, но и вообще локомоции живых существ.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Science.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Вопрос о том, почему пингвины, научившись нырять и плавать под водой, не сохранили подобно другим морским птицам способность летать, занимал биологов в течение достаточно долгого времени. Ответ на него, похоже, нашла группа учёных из США и Канады, исследование которых опубликовано в американском журнале PNAS.

Пингвины под водойИсследовав с помощью электронных датчиков и радиоизотопного анализа двигательную активность баклана и толстоклювой кайры, а затем сравнив результаты с аналогичными данными по другим птицам – гусям и тем же пингвинам, – орнитологи выяснили, что передвижение в воздухе и под водой – это те навыки, которые в принципе находятся в обратно пропорциональной зависимости друг от друга. То есть лучшие ныряльщики среди пернатых одновременно являются худшими из летунов, к тому же у многих необходимость совмещать эти две способности приводит к двойным издержкам.

Так, баклан, использующий в качестве основного водного движителя перепончатые лапы, при нырянии выделяет гораздо больше водяных паров и углекислого газа, чем пингвин аналогичного размера, что свидетельствует о больших потерях энергии. У кайры, плавающей за счёт крыльев, эти издержки ниже, чем у баклана, но всё равно примерно на 30 процентов выше, чем у равного ей по росту пингвина, поскольку крылья создают дополнительное сопротивление под водой, а тело, вынужденное быть относительно маленьким и лёгким, быстро охлаждается, в отличие от массивного туловища «хозяина Антарктиды».

«Итак, чтобы улучшить способности к нырянию, птицам пришлось уменьшить размер крыльев или же увеличить габариты тела. И то, и другое в конечном итоге делает полёт невозможным», – заключает соавтор исследования Роберт Риклефс (Robert Ricklefs) из университета Миссури.

 Источник: Научная Россия

Бражники, как и колибри, не садятся на цветок, а зависают над ним, и вот так, в парении, лакомятся нектаром. Исследователи из Вашингтонского университета (США), повнимательнее присмотревшись к бражникам, сумели выяснить механику их полёта.

Бражник кормится. (Фото buzzbee4826.)Учёные устраивали бабочкам что-то вроде авиасимулятора: имитировали некое природное окружение, и этот пейзаж вокруг бражника двигался то вверх, то вниз, как если бы бражник сидел в самолёте и то вытягивал руль на себя, то втапливал его обратно. Бабочка при этом парила на привязи. Сняв полёт бражника высокоскоростной камерой, зоологи обнаружили, что в ответ на изменения обзора он поворачивает брюшко вверх или вниз. Если, например, «нос» бражника задирался вверх, то туда же изгибалось и брюшко.

В статье, опубликованной в Journal of Experimental Biology, авторы пишут, что таким образом бражник смещал центр тяжести, стараясь сохранить равновесие. А это влияло на аэродинамику воздушных потоков, которые создавали крылья: из-за смещения центра тяжести тела угол между ним и крыльями менялся и воздух направлялся так, чтобы поддерживать насекомое в воздухе.

Иными словами, если бражнику хочется зависнуть на месте, он начинает крутить брюшком и за счёт этого достигает такого распределения воздушных потоков, чтобы они его и вперёд не тянули, и назад не отбрасывали, и в воздухе держали.

Внимание исследователей к биомеханике бражников вполне понятно: если превратить её в механику обычную, это, возможно, позволит создать летающих роботов (дронов), которые по манёвренности превзойдут все прочие летательные аппараты.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Учёные всерьёз занялись «реабилитацией» птерозавров. Сначала Майкл Хабиб из Университета Чатэма (США) провозгласил, что эти создания (размером порою с жирафа) могли покрывать чудовищные расстояния без передышки, а теперь к нему присоединился Марк Уиттон из Портсмутского университета (Великобритания).

Попытка реконструкции одной из разновидностей птерозавров (иллюстрация Todd Marshall / University of Chicago)Многие палеонтологи считают, что этакие туши, вымершие 65 млн лет назад вместе с динозаврами, в принципе не были способны подняться в воздух. На это вышеупомянутые господа отвечают, что гигантские рептилии отталкивались от земли всеми четырьмя конечностями, словно совершали прыжок с шестом. Сначала задними, а потом передними.

Новаторы полагают, что их коллеги стали заложниками аналогии с птицами, самые крупные из которых предварительно разбегаются, хлопая крыльями, а самые маленькие — стартуют с места. Все они отталкиваются лишь двумя конечностями. Если попытаться представить на их месте птерозавра, то он и впрямь не взлетит. Но не стоит забывать, что мы имеем дело с рептилией, то есть существом, обладавшим принципиально иным строением скелета, иными пропорциями крыльев и иным распределением мышечной массы. Соответственно, птерозаврам требовался более низкий угол начальной траектории полёта.

Майкл Хабиб и Марк Уиттон высчитали, что на передние конечности приходилось 50 кг мышечной массы, то есть 20% всей массы тела. Толчок должен был быть чрезвычайно мощным.

Кроме того, они подкорректировали размеры птерозавров (проблема в том, что до сих пор не найдены хорошо сохранившиеся образцы). Ранее считалось, что в высоту они достигали шести метров, а размах крыльев был вдвое бόльшим. Г-да Хабиб и Уиттон немного уменьшили цифры: 5 и 10 м соответственно. При этом общая масса тела сразу упала почти в два раза. И летать стало намного легче.

Вот каким образом это происходило:

    Результаты исследования опубликованы в журнале PLoS ONE. 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Сипухи могут позволить себе махать крыльями медленнее и реже, чем другие птицы: особое устройство крыла обеспечивает аэродинамический эффект, который удерживает их в воздухе.

Сипуха в полёте (фото WiltshireYan)Совы — ночные охотники, поэтому, кроме огромных глаз и острого зрения, у них ещё и невероятно чувствительный слух. Порой, чтобы обнаружить мышь-полёвку, шуршащую под снегом, совам приходится ориентироваться только по шуму, который производит добыча. Очевидно, что собственный шум должен быть сведён к минимуму; свист крыльев может не только вспугнуть добычу, но и помешать точно «прицелиться».

Поэтому совы летают практически бесшумно. А учёные до сих пор исследуют приспособления, которые обеспечивают такой полёт.

По мнению Томаса Бахманна из Дармштадского технологического университета(Германия), большую роль в этом играет аэродинамика совиных крыльев — во всяком случае если говорить о совах-сипухах. Сипухи машут крыльями довольно редко и медленно по сравнению с другими птицами, однако в воздухе как-то держатся и на землю не падают. Медленные и неторопливые взмахи обеспечивают им бесшумный полёт. Г-н Бахманн с коллегами тщательным образом изучили оперение и мускулатуру крыла сипухи с помощью медицинского 3D-сканера.

Главной особенностью крыла этой совы, по словам исследователя, является его сильная кривизна, решённая с инженерной точки зрения довольно своеобразно. Если не вдаваться в детали, то можно сказать, что сипуха эффективно использует тот же принцип, который позволяет и самолётам держаться в воздухе. Скорость течения воздуха на верхней поверхности крыла значительно больше, чем под нижней, что создаёт разницу давлений: под крыло воздух давит сильнее, чем на его верхнюю поверхность. В итоге рождается присасывающий эффект, который позволяет сипухе держаться в воздухе, не особо сильно молотя крыльями.

Результат своих исследований Томас Бахманн доложил на ежегодном съезде Общества сравнительной и интегративной биологии.

У сов есть и другие приспособления, которые подавляют шум. Маховые перья по краям имеют особую опушку, которая сглаживает турбулентность воздушных потоков — а значит, снижает шум. Кроме того, у сов снижена сила трения между отдельными перьями. Наконец, перьевой покров по всему телу у них более плотный, и эта перьевая подушка тоже работает как звукопоглотитель.

Исследователи намерены продолжить изучение аэродинамики сов: кто знает, может, эти птицы подскажут несколько остроумных идей конструкторам летательных аппаратов?..

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА