Фламинго способны поразить не только своими великолепными перьями розового цвета, но и уникальной способностью пребывать часами на одной ноге, даже во время ночного отдыха.
Теперь ученые утверждают то, что пребывание птицы на одной ноге может интуитивно требовать меньше усилий для фламинго, чем на двух. Это открытие может помочь в разработке более легких роботов и модифицированных протезов.
Научные гипотезы
Одно из предшествующих объяснений того, почему птицы способны стоять на одной ноге, состоит в том, что таким образом птица сохраняет тепло тела, так как ставит одну ногу в прохладную воду, в которой питается. Еще одна причина, которую ученые усматривали на протяжении многих лет, заключалась в том, что такая позиция тела птицы сокращала напряжение мышц. Но до сегодняшнего дня исследователи непосредственно не занимались изучением того, сколько мышечной активности требовалось для поддержания тела на одной ноге.
Что сподвигло на новое исследование?
Нейромеханик Лена Тин из Университета Эмори и группа ученых провели исследование, в ходе которого было выяснено, как людям, стоящим на одной ноге, удавалось сохранять равновесие. Это и привело к мысли о том, что следует провести изучение механизма пребывания на одной ноге фламинго. Идея была предложена ученым Янг-Хай Чангом из Технологического института Джорджии. Предварительная работа исследователя, проведенная в зоопарках, помогла осуществить доскональное изучение птиц в зоопарке Атланты.
Опыты над мертвыми фламинго
Чтобы помочь ученым познать анатомию фламинго глубже, были использованы мертвые тела птиц. «Нам очень повезло, так как мы получили два трупа фламинго, которые были подарены нам другим зоопарком», — сказал Чанг. Мертвые птицы были заморожены. Вернув птиц в лабораторию, ученый отметил, что выяснить, как долго может стоять птица на одной ноге, ему так и не удалось. Холодильник в его лаборатории не был достаточно большим. Исследователь постоянно возвращался в Атланту, нервничая, когда птицы оттаивали.
«Постоянно возникали проблемы с оттаиванием, без которого было невозможно продолжать исследование, и мне приходилось применять лампы высокого накаливания на протяжении нескольких часов», — говорит ученый.
Когда зоологи провели расчленение трупов, Чанг отметил, что, подрезая сухожилия птицы под коленом, он обнаружил, что тело сохраняет «удивительную стабильность». Даже при больших углах наклона тело в районе бедра и колена, похоже, не сдвигалось с места.
Опыты с трупами фламинго показали, что птицы могут поддерживать свой вес тела на одной ноге без какого-либо мышечного напряжения. «Мы поняли, что в анатомии птицы есть что-то необычное, — сказал Чанг. — Если труп фламинго не качается, то, вероятно, поддержание равновесия возможно и для живых птиц».
Удивительно, но мертвые фламинго не могли стабильно удерживать позу на двух ногах. Это предполагало, что от птиц требуются более активные усилия мышц для стабилизации такого положения.
Опыты с живыми птицами
Кроме того, исследователями было проанализировано восемь живых несовершеннолетних фламинго. Птицы были поставлены на тарелку, которая измеряла силу, генерируемую их телом на землю. Они обнаружили, что фламинго раскачивались меньше, поскольку их активность сократилась.
«Когда птицы заснули на одной ноге, по-видимому, их мышечная активность снизилась в семь раз по сравнению с тем, когда они пребывали в активном состоянии», — сказал ученый
Эти данные свидетельствуют о том, что положение птиц для поддержания тела на одной ноге основано на пассивных механизмах, а не на активных мышечных усилиях.
«До сих пор непонятно, какие механизмы задействованы при положении на одной ноге, но причины лежат в анатомии скелета, — сказал Чанг. — От нас требуется непосредственное изучение анатомии скелета во время такого положения птицы, например, посредством рентгена. Так мы сумеем понять, что является основополагающим направлением для будущих исследований».
Как сохраняется баланс?
Зоологи полагают, что фламинго, у которого задействована одна нога, очень похож на вертикальный, перевернутый маятник, сохраняющий баланс. Такой маятник, в принципе, мог бы поддерживать равновесие без активности мышц. «Я думаю, идея о том, что позиция на одной ноге может требовать меньше энергии, чем на двух, очень увлекательна, — сказал Чанг. — Но это мнение противоречиво, потому что люди привыкли считать, что стоять так очень сложно, и склонны привязывать трудные вещи к потреблению большей энергии».
«Открытие может стать большим прорывом в области науки, так как послужит основой для создания более инновационных роботов, а также протезных устройств с особым питанием», — сказал Чанг.
Неясно, стоит ли птица на одной ноге, чтобы сократить активность мышц, или же она стремится сохранить тепло тела. Некоторые ученые полагают, что может быть и то и другое. «Ученые нуждаются в более точных измерениях активности мышц и расчете потери коэффициента тепла у живых фламинго для дальнейшего аргументирования гипотез», — сказала Тин.
Наукой правит любовь
Ученые Чанг и Тин подробно рассказали о своих выводах 24 мая в журнале «Биологические письма», но следует отметить, что исследования Чанга и Тин проводились не целенаправленно и без прямого финансирования.
«Это был труд, движимый любовью. Проведение научных исследований просто ради того, чтобы узнать, как работает природа, — сплошное удовольствие», — констатирует Чанг.
