Вчені з Університету Британської Колумбії у Ванкувері відстежують траєкторію і швидкість каліпти Анни, поки вона літає на тлі кольорових «декорацій», спроектованих на стіни тунелю. Так вони сподіваються дізнатися, як колібрі вдається обробляти візуальні дані про стрімко мчить повз світі. Вважається, що птахи здатні оцінювати висоту перешкод, що попадають в їх поле зору - наприклад, цих горизонтальних смуг, - щоб уникнути зіткнення. Джерела: Рослин Дейкін і Дуг Альтшулер
Фото: Ананд Варма
Каліпта Анни ласує нектаром, зависнувши в повітрі перед зображенням спіралі. Цей експеримент показує, як сильно політ колібрі залежить від її зору. Коли спіраль обертається, створюючи ілюзію, що птах рухається вперед, та включає «задній хід» - і її дзьоб вислизає з годівниці з нектаром. Джерело: Бенні Коллер і Дуг Альтшулер, Університет Британської Колумбії, Ванкувер
Фото: Ананд Варма
Колібрі не бояться намочити пір'ячко, аби вдосталь насититися нектаром. Ця каліпта Анни обтрушується після дощу, немов мокрий пес. Як з'ясували вчені з Каліфорнійського університету (Берклі), кожне струшування триває чотири сотих секунди, і при цьому голова пташки відчуває тиск, в 34 рази перевищує силу тяжіння. Що ще більш дивно, колібрі можуть обтрушуватись навіть на льоту. Джерело: Віктор Ортега-Хіменес і Роберт Дадлі
Фото: Ананд Варма
Більшість птахів розвиває підйомну силу тільки при русі крил вниз. Як колібрі вдається зависати в повітрі? Їх секрет - майже повна симетрія руху крил, що дозволяє розвивати підйомну силу при помахах і вниз, і вгору. Додавши в повітря нешкідливий дим, вчені спостерігають схожі на торнадо вихори, які збиває каліпта Анни в кінці кожного полувзмаха - коли площина її крил розгортається більш ніж на 90 градусів при зміні напрямку польоту. Джерело: Віктор Ортега-Хіменес і Роберт Дадлі, Каліфорнійський університет (Берклі); Дуг Альтшулер, Університет Британської Колумбії, Ванкувер
Фото: Ананд Варма
У густій рослинності колібрі проявляють чудеса маневрування, прокладаючи шлях серед гілок і ліан. А пернатим підопічним Марка Беджер з Каліфорнійського університету (Берклі) доводиться демонструвати свої навички в лабораторії, пролітаючи крізь маленькі отвори, - цей експеримент відображений на знімку (для цього стробоскоп включили три рази за час експозиції тривалістю 0,4 секунди). Щоб прослизнути крізь овальну лазівку, каліпте Анни довелося летіти боком, змінюючи напрямок помахів крил, - так вона уникла зіткнення з перешкодою. Джерело: Роберт Дадлі
Фото: Ананд Варма
Вони рухаються так швидко, що людське око здатне розрізнити лише застиглі в повітрі кольорові плями і розпливчасті хмарки замість крил. І тільки миті, зупинені високошвидкісною камерою, розкривають таємниці колібрі.
У гонитві за найменшою на світлі птахом нас занесло на задній двір будинку кольору фламінго в кубинському містечку Пальпа. Орнітолог Крістофер Кларк завантажив машину доверху: тут і камери, і звукове обладнання, і прозора клітка-куб. З моменту нашого приїзду не минуло й кількох хвилин, а Кларк вже носиться як очманілий: намагається наздогнати крилатою кулею, яка носиться між кущів Гамелен. Марно! Навіть коли колібрі застигає над квіткою для «дозаправки», її крила продовжують битися настільки стрімко, що людське око не здатен розрізнити їх обриси.
Колібрі-бджілка (Mellisuga helenae), що вислизає від Кріса, навіть за мірками своїх мініатюрних родичів, сущий карлик: її райдужно-зелене тільце важить трохи більше мигдалевого горішка. Кубинці прозвали крихітку zunzuncito - маленька жужжалки, бо саме цей звук видають її махають крила.
Але не дарма кажуть «малий, та молодецький» - побачивши гостю на своїй території, самець зустрічає її з великим ентузіазмом. До нього завітала гарненька самочка, вкладена у прозору клітку, яку Кларк поставив на гофровану металеву дах будинку. Недоступність самки нітрохи не охолоджує запал самця, що злітає вгору зі своєю гілки. Він зависає в повітрі і випускає трель в її честь, потім піднімається все вище, перетворюючись в точку на хмарному небі, а на піку польоту крениться вперед і падає каменем вниз. У наступну мить все повторюється: злетів - нахилився - спікірував. Атракціон триває не більше секунди - трюкач розчиняється в повітрі, лише злегка сколихнувши листя.
Фото: Ананд Варма
Досліджуючи шлюбні ігри самців кубинських колібрі-бджілок, вчені спіймали кілька пташин, щоб виміряти вагу тіла і розмах крил (вгорі). Цей малюк лежав на вагах смирно: колібрі тимчасово втрачають орієнтацію, якщо перевернути їх на спину; але навряд прийнявши звичне положення, стрімко несуться геть. Під час зйомок жодна пташка не постраждала. Джерело: Крістофер Кларк, Каліфорнійський університет (Ріверсайд).
Блискавичні маневри і барвисте оперення перетворюють політ колібрі в феєрверк. Деякі види цих пташок здійснюють до сотні помахів крил в секунду; частота серд-цебіенія у пташин перевищує тисячу ударів в хвилину, а нектар вони всмоктують майже невловимими рухами мови. Колібрі - втілення вислизає краси. Як тут не піддатися спокусі сповільнити політ колібрі і розкласти руху на стоп-кадри, щоб перенестися в їх казковий світ?
мешкають Колібрі виключно в Північній і Південній Америці: від півдня Аляски до архіпелагу Вогняна Земля налічується близько 340 видів. Центр різноманітності - Північні Анди, де зустрічається 290 видів: вони обжили всі екосистеми між низинними дощовими і вологими високогірними лісами. Найдрібніший з них не важить і двох грамів; найбільший - велетенський колібрі родом з Перу і Чилі - ледь дотягує до двадцяти.
Вважається, що перша спроба дослідити політ колібрі була зроблена в Німеччині в кінці 1930-х років. За підтримки відділу кінохроніки імперського міністерства пропаганди два німецьких орнітолога придбали камеру, що належала військовому науково-дослідному інституту і здатну знімати зі швидкістю 1500 кадрів в секунду. З цим апаратом вони вирушили в Берлінський зоопарк, де зняли два види колібрі. «Нацистський режим розробляв перші вертольоти, - розповідає Карл Шухманн, колишній куратор колекції птахів в Зоологічному науково-дослідному музеї імені Олександра Кеніга в Бонні. - Хотілося знати, як птахам вдається зависати на місці ».
Нові кадри зробили справжню наукову революцію, але таємницю, як колібрі вдається махати крилами з такою фантастичною швидкістю, - розкрити не допомогли. Як правило, чим частіше м'язи скорочуються, тим менше сили вони розвивають. Звідки ж у колібрі береться досить сил, щоб залишатися в повітрі?
Фото: Ананд Варма
Вчені поміщають колібрі в аеродинамічну трубу, щоб дослідити механіку польоту при швидкості повітряного потоку до 56 кілометрів на годину. У Каліфорнійському університеті (Ріверсайд) черногорлий архілохус бере участь в експерименті, що дозволяє оцінити, наскільки повітряні трюки під час шлюбної демонстрації відображають фізичну міць птиці. Іншими словами: якщо самець творить в повітрі чудеса, щоб вразити самку, чи означає це, що він ще й швидко літає? Щоб зробити видимим рух повітряного потоку, для цього знімка в трубу додали водяна пара. Джерело: Шон Вілкокс і Крістофер Кларк.
Переглядаючи кадри зйомки один за іншим, Хедрік зауважив, що найменші зміщення кос-тей зливалися в безперервний цикл, який і дозволяв зрозуміти механіку роботи крила. Виявилося, коли колібрі махають крилами, вони не просто рухають плечима вгору-вниз. Їх ноу-хау - помах з розворотом площині крила. Завдяки цій модифікації вони літають на «високій передачі», так що досить міліметрового скорочення м'язи, щоб задати крила траєкторію широкої дуги.
Колись високошвидкісні камери були досить незграбними і громіздкими - піди потягай таку за собою в гонитві за колібрі! Сьогодні вони вміщуються в кишені, і, якщо хочеш вивчати колібрі, без швидкісної камери не обійтися. Сповільнюючи час, вчені можуть дізнатися більше про те, що відбувається, коли закони біології поєднуються з законами фізики. «Є речі, які ніяк не побачити неозброєним оком, - говорить Крістофер Кларк. - А спрямуєш на них високошвидкісну камеру і думаєш: «Ага! Так ось що цей птах там виробляє! "».
Фото: Ананд Варма
Щоб «запастися пальним» для денного польоту, колібрі можуть випивати нектару більше, ніж важать самі. При цьому мовою вони здійснюють до 15 лаку рухів в секунду. Роздвоєний язичок каліпти Анни можна розглянути крізь скляні стінки судини: колібрі п'є штучний нектар, в який для підтримки здоров'я птахів в неволі доданий білок та інші поживні речовини (крупинки в посудині). Джерело: А. Ріко-Гевара, Каліфорнійський університет (Берклі).
За словами Хендріка, коли деякі види розправляють хвости, кидаючись вниз зі швидкістю 97 кілометрів на годину, лунає стрекотіння - але цей звук народжуються не голосові зв'язки, а коливання хвостового пір'я під дією потужного повітряного потоку. Під час шлюбних ігор деякі види колібрі б'ють крилами майже вдвічі частіше, ніж зазвичай. Є й такі умільці, хто махає лише одним крилом. А коли каліпта Анни гальмує пос-ле маневру, на неї діє сила, що перевищує силу тяжіння приблизно в дев'ять разів. На її місці льотчик-винищувач міг би втратити свідомість, навіть одягнувши протиперевантажувальний костюм.
«Колібрі здатні творити чудеса, використовуючи ті ж механізми, що є у всіх інших птахів», - розповідає Дуг Альтшулер, фахівець з порівняльної фізіології з Університету Британської Колумбії у Ванкувері. Вивчаючи їх спосіб життя, ми можемо істотно розширити наші уявлення про загальні закони біології.
... Літнім ранком через відчинені двері з кімнати, яку Альтшулер прозвав Пекла, виходить червоне свічення. У його колеги, Рослин Дейкін, лоб в поту. Ми ніби в баню потрапили, а все тому, що шість рідкокристалічних проекторів «малюють» вертикальні смуги на стінах тунелю, що розтягнувся по всій довжині приміщення. Всередині тунелю сидить самець каліпти Анни. Зверху на нього націлене вісім камер.
Дейкін намагається зрозуміти, як цим крихіткам вдається керувати своїм польотом. Раніше вчені вважали, що в мозку тварин, що літають є щось на зразок автопілота, що дозволяє коригувати рух відповідно до мінливих обстановкою. Так переміщаються бджоли, а за кермом - і ми з вами. Коли їдеш по широкому шосе, здається природним розігнатися до 120 кілометрів на годину, але де-небудь на грунтовці, уздовж якої тягнуться дерева, напевно предпочтешь пригальмувати.
Мабуть, колібрі грають за іншими правилами. В одному з експериментів Дейкін цим птахам доводиться летіти через випробувальний тунель з рухомими вертикальними смугами. Неймовірно, але факт: вони летять з однаковою швидкістю незалежно від того, куди рухаються смуги - в попутному напрямку або в зустрічному.
Фото: Ананд Варма
У Стенфордському університеті: каліпта Анни зависла в повітрі усередині спеціальної камери, здатної миттєво фіксувати найменші перепади тиску, що породжуються кожним помахом крил. Риверсу Інгерсолл і Девіду Лентінку, що розробив цей пристрій, довелося звернутися до теорії аеродинаміки, щоб розрахувати сили, що діють на птахів у вільному польоті.
Ми спостерігаємо, як по екрану хаотично стрибає зелена точка - значить, колібрі сидить в темряві і практично ледарює. Час від часу малюк вилітає на середину тунелю, але тут же бумерангом повертається назад. «Просто бісить, коли вони не роблять, як ти хочеш, - зізнається Дейкін, - а саме так найчастіше і буває». На її думку, колібрі інстинктивно остерігаються великих об'єктів, що допомагає їм уникати зіткнень. Сьогодні Рослин проектує НЕ смуги, а більш складні фігури. І, щоб перевірити її гіпотезу, випробовуваний повинен пролетіти по всьому тунелю від початку до кінця - але аж надто норовливий характер у всіх піддослідних!
Раптом тишу пронизує дзвінке цвірінькання. Зелена точка мчить по тунелю, застигає у годівниці і повертається на місце. Дейкін пожвавлюється - схоже, день задався. Вона закладає нові дані в комп'ютер і тисне на «пуск». На екрані тисячі координат сплітаються в діаграму, дуже нагадує ялинкову мішуру, оскільки розфарбована вона всіма кольорами веселки, - це тривимірна хроніка 15 довгих секунд з стрімкого життя колібрі.