Почему колибри издают жужжание? Из-за крошечных торнадо

По сути, это миниатюрные воздушные волшебники.

В эквадорском биосферном заповеднике Чокó-Андино-де-Пичинча (Chocó Andino de Pichincha), который находится к северо-западу от Кито и занимает 709 192 акра, кипит жизнь — это настоящий центр биоразнообразия, и колибри здесь чувствуют себя прекрасно. В Эквадоре обитает около 132 видов колибри из более чем 320, существующих в мире. За один день в облачном лесу Машпи (Mashpi), расположенном в этом заповеднике, можно увидеть пару десятков этих видов — от крошечных зелёных шипохвостов до бархатисто-пурпурных венценосцев.

Ярко окрашенные птицы стремительно носятся между кормушками, летая вперёд, назад, а иногда и вверх ногами. За ними завораживающе наблюдать, но не менее удивительно их слушать. Их мягкое жужжание напоминает работу маленьких моторчиков, которые вместе создают своеобразную природную симфонию. Но откуда берётся это характерное «жужжание»? Или, если говорить проще, почему колибри жужжат?

Чтобы узнать больше о колибри и их культовых звуковых эффектах, Popular Science обратился к Татьяне Сантандер (Tatiana Santander), старшему координатору проектов организации Aves y Conservación («Птицы и охрана природы»), которая проводит исследования и реализует просветительские проекты в заповеднике Машпи в Эквадоре.

Колибри — это маленькие яркие птицы, обитающие в Америке. Они невероятно уникальны. Эти крошечные быстро летающие птицы обладают особым строением тела, сверхбыстрым обменом веществ и уникальной механикой полёта — всё это результат коэволюции: взаимного процесса, при котором два или более вида непрерывно приспосабливаются друг к другу. В данном случае — колибри и цветы.

«Например, — говорит Сантандер, — колибри в ходе эволюции обзавелись длинными клювами и длинным раздвоенным языком». Эти особенности позволяют колибри питаться нектаром из цветов, которые идеально подходят под их вытянутый клюв и специализированный язык. В то же время трубчатая форма цветов мешает большинству насекомых добраться до нектара первыми.

Колибри также выработали особую манеру полёта, чтобы кормиться на ярких, богатых нектаром цветах, таких как шалфей и мелкая сине-голубая вербена. Это ещё один пример коэволюции.

«Колибри — единственные птицы, которые могут летать в любом направлении, даже задом наперёд», — говорит Сантандер. Они также зависают в воздухе во время еды. «Многие колибри могут взмахивать крыльями более 80 раз в секунду. Это безумие!» Для сравнения: обычная птица — например, чайка или воробей — машет крыльями гораздо медленнее: как правило, от 3 до 15 раз в секунду, в зависимости от размера птицы.

Посмотрите, как колибри летают, отряхиваются и пьют воду в потрясающей замедленной съемке» от National Geographic. Для получения дополнительной информации о колибри посетите National Geographic.

«Такой образ жизни — постоянное зависание в воздухе, — говорит Сантандер, — предъявляет огромные требования к обмену веществ колибри. Их мышцам нужно много кислорода, — поясняет она, — поэтому им приходится есть весь день без остановки».

Богатый сахаром нектар поступает напрямую в лётные мышцы, где клеточные органеллы — митохондрии — используют кислород для расщепления сахара и выработки энергии. Кстати, за день колибри съедают от половины до нескольких своих весовых норм. В их рацион, помимо нектара, входят древесный сок и мелкие насекомые. «Это всё равно что если бы мы съедали около 300 гамбургеров в день!»

В отличие от большинства птиц, которые машут крыльями вверх-вниз, колибри вращают их по траектории, напоминающей восьмёрку. У них также подвижные плечевые суставы, позволяющие разворачивать крылья почти на 180 градусов. Представьте их себе как маленькие биологические вертолёты.

Постоянно меняя угол наклона крыльев, колибри создают перепады давления — своего рода миниатюрные торнадо-подобные воздушные вихри. Они создают подъёмную силу (то есть силу, направленную вверх) и тягу — способность двигаться вперёд, необходимые для зависания, полёта или даже неподвижного стояния на месте. Большинство же птиц получают подъёмную силу только за счёт толчка крыльев вниз.

Именно это быстрое изменение давления воздуха создаёт характерное «жужжание» колибри. Этот фирменный жужжащий звук отличается от «свиста», который издают крупные птицы, например лебеди или гуси. Вместо этого жужжание колибри создаёт один непрерывный акустический тон, который варьируется в зависимости от конкретного вида.

«Жужжание возникает из-за быстроты взмахов крыльев колибри», — говорит Сантандер. Каждый вид двигает крыльями с разной скоростью — примерно от 40 до 200 взмахов в секунду. Эти стремительные движения создают накладывающиеся друг на друга акустические частоты, формируя сложное, многослойное жужжание.

Звук колибри также может меняться в зависимости от размера птицы, размера её крыльев и характера движений. Например, у широкохвостого колибри среднего размера крылья издают почти насекомый металлический трель, совершая примерно 50–60 взмахов в секунду.

С другой стороны, гигантский колибри ведёт себя скорее как обычная птица, взмахивая крыльями всего 10–15 раз в секунду. Его звук более низкий, напоминающий глухой гул вертолёта.

Самые крошечные колибри-лесные нимфы вынуждены взмахивать крыльями 80–100 раз в секунду, чтобы оставаться в воздухе. Их быстрые взмахи создают отчётливое жужжание, которое часто сравнивают со звуком шмеля.

Помимо привычного жужжания крыльев, колибри издают и другие уникальные звуки с помощью крыльев, перьев и движений.

«Колибри территориальны, — говорит Сантандер. — Иногда, когда они дерутся с другими, они издают звук, похожий на насос, когда взмахивают крыльями». Птицы меняют частоту взмахов и угол наклона крыльев, что изменяет давление воздуха вокруг них, и так создаётся этот необычный звук.

Звуки колибри

Быстрое изменение давления воздуха от взмахов крыльев создаёт характерное жужжание. Видео: WKU PBS

«Или когда мы видим летящую колибри, мы можем услышать что-то вроде быстрого хлопка». Часто это результат скоростного брачного пикирования самцов. Например, когда самец колибри Анны устремляется вниз, чтобы привлечь самку, он развивает скорость до 60 миль в час (около 97 км/ч).

Пикируя с высоты около 130 футов (примерно 40 метров), птица резко устремляется вверх, и воздух проходит через растопыренные рулевые перья хвоста, заставляя их вибрировать, как струны скрипки. При этом возникает громкий акустический «щелчок», который учёные сравнивают с миниатюрным звуковым ударом.

Любимый вид Сантандер — это черногрудый пуховогрудый колибри. Эта крошечная птица, известная своим необычным оперением на ногах, взмахивает крыльями от 50 до 80 раз в секунду, создавая высокое жужжание, которое звучит почти механически.

«Это исчезающий вид, эндемичный для Эквадора, — говорит Сантандер. — В Aves y Conservación мы изучаем этот вид и реализуем природоохранные мероприятия для его сохранения». Но в целом Сантандер любит всех колибри.

«В Эквадоре был известный исследователь, ведущий специалист по колибри», — говорит Сантандер, имея в виду орнитолога Фернандо Ортиса-Креспо (Fernando Ortiz-Crespo). В своей книге Los Colibríes: Historia natural de unas aves casi sobrenaturales («Колибри: Естественная история почти сверхъестественных птиц») Ортис-Креспо «описывает колибри как "почти сверхъестественных" существ! Иногда они действительно кажутся пришельцами из другого мира».

Laura Kiniry “Why do hummingbirds buzz? Tiny tornadoes”

Перевод статьи «Why do hummingbirds buzz? Tiny tornadoes» автора Laura Kiniry, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык

Фото: Самец сверкающего колибри в полете, Коста-Рика. Эти яркие птицы обитают в лесах Центральной Америки. Источник фото: Стэн Текиела — автор, натуралист и фотограф дикой природы / Getty Images