Новое исследование международной команды ученых под руководством биомеханика Виктора Ортеги Хименеса из Калифорнийского университета в Беркли, показало, что фламинго не просто пассивно фильтруют воду клювами, а используют сложные приемы, чтобы создать миниатюрные завихрения воды, в которых собирается добыча, после чего птицы эффективно засасывают ее в рот. Такое поведение имеет мало общего с безмятежным кормлением и скорее является скоординированной охотой с применением хитроумных приемов гидродинамики.
Исследование охватило несколько лет наблюдений за чилийскими фламинго в зоопарке Нэшвилла, анализ трехмерных моделей их клювов и лап, а также компьютерное моделирование. Оказалось, что сначала птицы взбалтывают своими гибкими лапами осадок на дне, чтобы поднять его в толщу воды. Затем, делая резкие движения головой вверх-вниз, они создают вертикальные водовороты, которые захватывают добычу — микроскопических рачков, в частности, артемию и копеподов, поднимая их ближе ко рту животного. Все это время клюв фламинго делает частые «щелкающие» движения — до 12 раз в секунду. Эти вибрации создают дополнительные вихри, которые направляют частицы пищи внутрь клюва, где они фильтруются.
Инженерные эксперименты с 3D-печатными моделями клюва показали, что такие «щелчки» увеличивают эффективность захвата рачков почти в семь раз. Причем движение происходит в основном нижней частью клюва, тогда как верхняя остается неподвижной и выполняет задачу фильтрации поступающей в клюв воды. Особую роль в этом процессе играет уникальная форма клюва, адаптированная к перевернутому положению в воде — с ее помощью птица создает так называемые вихри фон Кармана, которые аналогичны завихрениям, возникающим при обтекании препятствий потоками воздуха или воды. Эти вихри закручивают поток с двух сторон и втягивают частицы в себя.
При этом процесс кормления все-таки начинается не с головы, а с ног. Фламинго совершают характерные «танцы на месте» — ритмичные движения, которые способствуют образованию вихрей. Лапы этих птиц гибкие, ил не засасывает их, поэтому фламинго без труда перемещаются по вязкому дну мелких водоемов. Моделирование показало, что именно гибкие перепонки, в отличие от жестких аналогов, эффективно создают вертикальные потоки, которые поднимают осадок к поверхности.
Интерес к этой теме у Ортеги Хименеса возник во время визита с семьей в зоопарк Атланты. Наблюдая за фламинго, он задался вопросом: что же происходит под поверхностью воды, пока птица стоит почти неподвижно? С этого момента началась многолетняя исследовательская работа, которая включила в себя как наблюдения, так и инженерные эксперименты, в том числе, создание механизмов с настоящими клювами, оснащенными насосами, имитирующими движения языка птицы. Это позволило уточнить, насколько эффективно фламинго извлекают активных живых организмов даже из мутной или токсичной воды.
По словам исследователя, открытые им принципы могут найти применение далеко за пределами орнитологии. Например, они могут стать основой инновационных фильтрующих систем для удаления микропластика из воды, разработки роботов, способных двигаться по вязкой поверхности, или даже создания механизмов с функцией самоочищения за счет вибраций, подобных «щелчкам», которые фламинго совершают клювами.
Тем временем ученые проследили абсолютно все эволюционные связи птиц: узнайте, как им это удалось.
