Τα πουλιά κατά τη διάρκεια της μετανάστευσης επιδεικνύουν εκπληκτικές ικανότητες συντονισμού, πετώντας μαζί σε σχηματισμούς που μειώνουν την αεροδυναμική αντίσταση και εξοικονομούν ενέργεια.
Αυτή η συμπεριφορά είναι αποτέλεσμα μιας έμφυτης ικανότητας και εκπαίδευσης, καθώς τα νεαρά πουλιά μαθαίνουν από τα πιο έμπειρα. Επιπλέον, οι μεταναστευτικοί διάδρομοι και η εποχική διαθεσιμότητα τροφής παίζουν κρίσιμο ρόλο στην καθοδήγηση των πουλιών στα ταξίδια τους.
Οι σχηματισμοί των κοπαδιών πουλιών κατά τη μετανάστευση είναι ένα εντυπωσιακό φαινόμενο. Συχνά, τα πουλιά διαμορφώνουν σχήματα όπως η γραμμή ή η σχηματισμός V, που βοηθούν στην εξοικονόμηση ενέργειας και στην αποφυγή αντικειμενικών κινδύνων. Αυτοί οι σχηματισμοί επιτρέπουν επίσης στα πουλιά να διατηρούν οπτική επαφή μεταξύ τους και να επικοινωνούν αποτελεσματικά, κάτι που είναι κρίσιμο για την επιτυχή μετανάστευση.
Οι σχηματισμοί πτήσης των πουλιών κατά τη μετανάστευση προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα. Βοηθούν στην εξοικονόμηση ενέργειας, καθώς τα πουλιά που πετούν πίσω από το πρώτο επωφελούνται από τη μείωση της αεροδυναμικής αντίστασης. Επιπλέον, ο σχηματισμός βοηθά στην πλοήγηση και τον προσανατολισμό, καθώς τα πουλιά μπορούν να ακολουθούν τα ηγετικά πουλιά και να διατηρούν οπτική επαφή με το κοπάδι. Τέλος, οι σχηματισμοί ενισχύουν την κοινωνική συνοχή και την ασφάλεια, καθώς τα πουλιά μπορούν να προστατεύουν το ένα το άλλο από τα αρπακτικά και να επικοινωνούν σημαντικές πληροφορίες.
Η επιλογή του ηγετικού πουλιού σε ένα κοπάδι που μεταναστεύει είναι ένα σύνθετο φαινόμενο. Συχνά, το πουλί που αναλαμβάνει τον ρόλο του ηγέτη είναι αυτό που έχει την καλύτερη φυσική κατάσταση και την ικανότητα να πλοηγείται αποτελεσματικά. Επίσης, τα πουλιά μπορεί να εναλλάσσουν τη θέση του ηγέτη κατά τη διάρκεια της πτήσης, για να μειώσουν την κόπωση. Η επικοινωνία και η κοινωνική δομή του κοπαδιού επίσης παίζουν ρόλο στην επιλογή του ηγετικού πουλιού.
Κατά τη μετανάστευση, τα πουλιά επικοινωνούν μεταξύ τους μέσω μιας ποικιλίας ήχων και σημάτων. Τα κελάηδημα και τα καλέσματα είναι δύο βασικές μορφές επικοινωνίας. Το κελάηδημα συνήθως είναι μελωδικό και πολυσύλλαβο, ενώ τα καλέσματα είναι σύντομα και απλά. Αυτοί οι ήχοι βοηθούν τα πουλιά να διατηρούν την ομαδική συνοχή και να προειδοποιούν για κινδύνους ή να καθοδηγούν το κοπάδι σε πηγές τροφής. Επιπλέον, ορισμένα είδη έχουν την ικανότητα να μιμούνται άλλα είδη, επεκτείνοντας τον τρόπο με τον οποίο μπορούν να επικοινωνήσουν.
Τα κλιματικά φαινόμενα έχουν σημαντική επίδραση στη μετανάστευση των πουλιών, καθώς αλλαγές στις καιρικές συνθήκες μπορούν να επηρεάσουν τη διαθεσιμότητα τροφής, την ασφάλεια των πτηνών και την επιλογή των μεταναστευτικών διαδρομών. Ακραία καιρικά φαινόμενα, όπως ξηρασίες και καταιγίδες, μπορούν να αναγκάσουν τα πουλιά να αλλάξουν τις παραδοσιακές τους διαδρομές ή να καθυστερήσουν την αναχώρησή τους. Η κλιματική αλλαγή επίσης μπορεί να προκαλέσει μεταβολές στα οικοσυστήματα που επηρεάζουν την αναπαραγωγή και την επιβίωση των πουλιών.
Τα πουλιά επικοινωνούν μεταξύ τους μέσω μιας ποικιλίας ήχων και σημάτων. Το κελάηδημα, που είναι συνήθως μελωδικό και πολυσύλλαβο, χρησιμοποιείται για την προσέλκυση συντρόφου και την υπεράσπιση της επικράτειας, ενώ τα καλέσματα είναι συνήθως σύντομα και απλά, χρησιμοποιούμενα για την επικοινωνία συντονισμού και προειδοποίησης κινδύνου. Μερικά είδη έχουν την ικανότητα να μιμούνται τους ήχους άλλων ειδών, ενώ η συμπεριφορά, όπως ο χορός και άλλες εντυπωσιακές επιδείξεις, είναι επίσης μέρος της επικοινωνίας τους, ειδικά κατά την περίοδο του ζευγαρώματος.
Οι σχηματισμοί κοπαδιών πουλιών κατά τη μετανάστευση, όπως οι εντυπωσιακοί V-σχηματισμοί που συχνά βλέπουμε, είναι μια στρατηγική που βοηθά στην εξοικονόμηση ενέργειας και στην πλοήγηση. Αυτό το φαινόμενο δεν περιορίζεται μόνο στα πουλιά, αλλά παρατηρείται και σε άλλα είδη, όπως στα ψάρια που μεταναστεύουν σε μεγάλα σμήνη και στα θηλαστικά όπως οι φάλαινες. Η συντονισμένη κίνηση σε ομάδες μπορεί να αυξήσει την αποδοτικότητα της μετανάστευσης και να μειώσει τον κίνδυνο από αρπακτικά. Είναι ένα εκπληκτικό παράδειγμα της συλλογικής νοημοσύνης στη φύση.
Οι σχηματισμοί κοπαδιών πουλιών, όπως οι γνωστοί V-σχηματισμοί, λειτουργούν με βάση τρεις αρχές: αποφυγή συγκρούσεων, ακολούθηση της γενικής πορείας και προσανατολισμός προς την κατεύθυνση των γειτόνων. Κάθε πουλί προσαρμόζει την πτήση του βάσει των κινήσεων τουλάχιστον επτά γειτονικών πουλιών, δημιουργώντας ένα πολύπλοκο δίκτυο αλληλεπιδράσεων που διατηρεί τον σχηματισμό και επιτρέπει τις ταχύτατες αλλαγές πορείας.
Τα πουλιά επιλέγουν τη θέση τους στο κοπάδι με βάση το όφελος από την αεροδυναμική άποψη και την κοινωνική ιεραρχία. Πουλιά που πετούν σε V-σχηματισμό τοποθετούνται έτσι ώστε να εκμεταλλεύονται τα ανερχόμενα ρεύματα αέρα που δημιουργούνται από τα φτερά των προπορευόμενων πουλιών, μειώνοντας την αντίσταση και την κατανάλωση ενέργειας. Επιπλέον, η θέση στο κόπαδι μπορεί να αντικατοπτρίζει την ιεραρχία μεταξύ των πουλιών, με τα πιο έμπειρα ή ισχυρά πουλιά να παίρνουν τις προνομιούχες θέσεις.
Κατά τη διάρκεια της πτήσης, τα πουλιά αλλάζουν τη θέση τους μέσα στον σχηματισμό με εξαιρετική συντονισμένη ακρίβεια. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω μιας διαδικασίας όπου κάθε πουλί προσαρμόζει την πτήση του ανάλογα με τα ρεύματα αέρα που δημιουργούνται από τα φτερά του προπορευόμενου πουλιού. Τα πουλιά που βρίσκονται πίσω πρέπει να τοποθετηθούν στη σωστή θέση και να κουνήσουν τα φτερά τους στον κατάλληλο χρόνο, προκειμένου να εκμεταλλευτούν τα ανερχόμενα ρεύματα και να μειώσουν την αντίσταση στον αέρα.
------------------------------------
Πώς συρρέουν τα πουλιά μαζί[Οι ερευνητές κάνουν τα μαθηματικά για να αποκαλύψουν προηγουμένως άγνωστο αεροδυναμικό φαινόμενο
από το Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης]
Κοιτάζοντας τον ουρανό κατά τη διάρκεια αυτών των πρώτων εβδομάδων της άνοιξης, μπορεί πολύ καλά να δείτε ένα κοπάδι πουλιών που κινούνται από κοινού καθώς μεταναστεύουν Βόρεια. Αλλά πώς αυτά τα πλάσματα πετούν με τόσο συντονισμένο και φαινομενικά αβίαστο τρόπο; Μέρος της απάντησης έγκειται σε ακριβείς και προηγουμένως άγνωστες αεροδυναμικές αλληλεπιδράσεις, αναφέρει μια ομάδα μαθηματικών σε μια πρόσφατα δημοσιευμένη μελέτη.
Η ανακάλυψη διευρύνει την κατανόησή μας για την άγρια ζωή, συμπεριλαμβανομένων των ψαριών που σχηματίζουν κοπάδια [μετακινούνται στα σχολεία*], και θα μπορούσαν να έχουν εφαρμογές στις μεταφορές και την ενέργεια.
[*Ενώ πολλοί τύποι ψαριών ενυδρείου είναι γνωστό ότι σχηματίζουν κοπάδια σε ορισμένες περιόδους της ζωής τους – κυρίως ως νεογέννητα γόνοι, για λόγους ασφαλείας – τα tetras, barbs, danios, rasboras και rainbow fish, καθώς και ορισμένοι τύποι loaches και γατόψαρο Corydoras , είναι θεωρούνται αληθινά ψάρια σχολικής ηλικίας ως ενήλικες]."Αυτός ο τομέας έρευνας είναι σημαντικός, δεδομένου ότι τα ζώα είναι γνωστό ότι εκμεταλλεύονται τις ροές, [ρεύματα] όπως ο αέρας ή το νερό, που αφήνουν άλλα μέλη μιας ομάδας για να εξοικονομήσουν την ενέργεια που απαιτείται για να κινηθούν ή να μειώσουν την αντίσταση [οπισθέλκουσα]", εξηγεί ο Leif Ristroph, αναπληρωτής καθηγητής στο Ινστιτούτο Μαθηματικών Επιστημών Courant του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης και ο ανώτερος συγγραφέας της εργασίας, η οποία δημοσιεύεται στο περιοδικό Nature Communications.
"Η δουλειά μας μπορεί επίσης να έχει εφαρμογές στις μεταφορές—όπως η αποτελεσματική πρόωση μέσω του αέρα ή του νερού—και της ενέργειας, όπως η αποτελεσματικότερη συλλογή ενέργειας από τον άνεμο, τα ρεύματα νερού ή τα κύματα."
Τα αποτελέσματα της ομάδας δείχνουν ότι ο αντίκτυπος της αεροδυναμικής εξαρτάται από το μέγεθος της ιπτάμενης ομάδας—ωφελώντας τις μικρές ομάδες και διαταράσσοντας τις μεγάλες.
"Οι αεροδυναμικές αλληλεπιδράσεις σε μικρά κοπάδια πουλιών βοηθούν κάθε μέλος να κατέχει μια συγκεκριμένη ειδική θέση σε σχέση με τον κορυφαίο γείτονά του, αλλά οι μεγαλύτερες ομάδες διαταράσσονται από ένα αποτέλεσμα [φαινόμενο] που απομακρύνει τα μέλη από αυτές τις θέσεις και μπορεί να προκαλέσει συγκρούσεις", σημειώνει η Sophie Ramananarivo, επίκουρη καθηγήτρια στο École Polytechnique Paris και ένας από τους συγγραφείς του εγγράφου.
Προηγουμένως, ο Ristroph και οι συνεργάτες του αποκάλυψαν πώς τα πουλιά κινούνταν σε ομάδες, αλλά αυτά τα αποτελέσματα προέκυψαν από πειράματα που προσομοίωσαν την αλληλεπίδραση «δύο» πουλιών. Μια νέα μελέτη από την Nature Communications επέκτεινε τη μελέτη για να συμπεριλάβει πολλά φυλλάδια.
Για να αναπαράγουν τους κιονοειδείς σχηματισμούς [κολονοειδή σχήματα] των πτηνών, στους οποίους ευθυγραμμίζονται το ένα ακριβώς πίσω από το άλλο, οι ερευνητές δημιούργησαν μηχανοποιημένα πτερύγια που λειτουργούν σαν φτερά πουλιών. Τα φτερά ήταν τρισδιάστατα τυπωμένα από πλαστικό και οδηγούνταν από κινητήρες για να χτυπούν στο νερό, το οποίο αντιγράφει τον τρόπο με τον οποίο ο αέρας ρέει γύρω από τα φτερά των πτηνών κατά τη διάρκεια της πτήσης.
Αυτή η «απομίμηση κοπαδιού» [" ψεύτικο κοπάδι "] κινήθηκε μέσα στο νερό [προωθήθηκε μέσα από το νερό] και ήταν ελεύθερη να σχηματίσει μια σειρά [μια γραμμή] ή ουρά.
Οι ροές είχαν διαφορετικά αποτελέσματα στην οργάνωση της ομάδας ανάλογα με το μέγεθος της ομάδας. Για μικρές ομάδες περίπου τεσσάρων ατόμων, οι ερευνητές βρήκαν ένα αποτέλεσμα σύμφωνα με το οποίο οι αεροδυναμικές αλληλεπιδράσεις βοηθούν κάθε συμμετέχοντα να διατηρήσει τη θέση του σε σχέση με τους γείτονές του.
«Εάν ένα ιπτάμενο μετατοπιστεί από τη θέση του, οι δίνες ή οι στροβιλισμοί ροής που άφησε ο κορυφαίος γείτονας βοηθούν να σπρώξει τον ακόλουθο στη θέση του και να τον κρατήσει εκεί", εξηγεί ο Ristroph, διευθυντής του Εργαστηρίου Εφαρμοσμένων Μαθηματικών του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης, όπου διεξήχθησαν τα πειράματα.
"Αυτό σημαίνει ότι τα πετούμενα [ιπτάμενα] μπορούν να παραταχθούν σε μια τακτική [ομαλή] ουρά, σε ίση απόσταση μεταξύ τους [ κανονικού διαστήματος] αυτόματα και χωρίς επιπλέον προσπάθεια, καθώς η φυσική κάνει όλη τη δουλειά γι 'αυτά."
"Για μεγαλύτερες ομάδες, ωστόσο, αυτές οι αλληλεπιδράσεις ροής προκαλούν τα μεταγενέστερα μέλη να σπρώχνονται και να ρίχνονται έξω από τη θέση τους, προκαλώντας συνήθως μια κατάρρευση του σμήνους λόγω συγκρούσεων μεταξύ των μελών. Αυτό σημαίνει ότι οι πολύ μεγάλες ομάδες που παρατηρούνται σε ορισμένα είδη πτηνών δεν είναι καθόλου εύκολο να σχηματιστούν και αργότερα τα μέλη μπορεί να πρέπει να εργάζονται συνεχώς για να διατηρήσουν τις θέσεις τους και να αποφύγουν τη σύγκρουση με γείτονες».
Στη συνέχεια, οι συγγραφείς χρησιμοποίησαν μαθηματική μοντελοποίηση για να κατανοήσουν καλύτερα τους υποκείμενους παράγοντες που καθόρισαν τα αποτελέσματα του πειράματος.
Εδώ, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι οι αλληλεπιδράσεις που διαμεσολαβούνται από τη ροή μεταξύ των γειτόνων είναι, στην πραγματικότητα, δυνάμεις που μοιάζουν με ελατήρια που κρατούν κάθε μέλος στη θέση του-ακριβώς σαν τα βαγόνια ενός τρένου να συνδέονται με ελατήρια.
Ωστόσο, αυτά τα "ελατήρια" ενεργούν μόνο προς μία κατεύθυνση - το κορυφαίο πουλί μπορεί να ασκήσει πίεση στο επόμενο, αλλά όχι το αντίστροφο - και αυτή η μη αμοιβαία αλληλεπίδραση σημαίνει ότι τα επόμενα πουλιά τείνουν να αντηχούν ή να ταλαντεύονται άγρια. «Οι ταλαντώσεις εμφανίζονται ως κύματα που κουνάνε τα μέλη προς τα εμπρός και πίσω, και τα οποία διαδίδονται [ταξιδεύουν προς τα κάτω] στην ομάδα και αυξάνουν την ένταση, προκαλώντας τα μεταγενέστερα μέλη να συντριβούν [συγκρουστούν] μαζί", εξηγεί ο Joel Newbolt, ο οποίος ήταν μεταπτυχιακός φοιτητής στη φυσική στο Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης την εποχή της μελέτης.
Η ομάδα ονόμασε αυτούς τους νέους τύπους κυμάτων "flonons" ["φωνόνια"], τα οποία βασίζονται σε παρόμοια έννοια με τα φωνόνια, τα οποία αναφέρονται σε δονητικά κύματα σε συστήματα μάζας που συνδέονται με ελατήρια και τα οποία χρησιμοποιούνται για τη μοντελοποίηση της κίνησης ατόμων ή μορίων σε κρυστάλλους ή άλλα υλικά.
«Τα αποτελέσματά μας αποκαλύπτουν έτσι μερικές ενδιαφέρουσες συνδέσεις με τη φυσική των υλικών, στην οποία τα πουλιά σε ένα τακτοποιημένο [τακτικό] κοπάδι είναι ανάλογα με τα άτομα σε έναν κανονικό κρύσταλλο», προσθέτει ο Newbolt.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου