Охотясь на добычу, некоторые морские птицы могут нырнуть в воду со скоростью более 50 миль в час. Исследователи из Политехнического университета Виргинии выяснили, как пернатые переживают такое погружение без травм.
Свое внимание специалисты сосредоточили преимущественно на бакланах и олушах, говорится в статье phys.org.
«Нам было интересно, что происходит с объектами при погружении в воду. Мы стали искать примеры этого процесса в природе; бакланы действительно неимоверны», — объясняет Санни Юнг, адъюнкт-профессор и эксперт в области жидкостной биомеханики.
В новом исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, ученый с коллегами проанализировали механизм ныряния бакланов. Они выяснили, что форма головы, длина шеи, мускулатура птиц и скорость погружения согласованы таким образом, чтобы не допустить перелома. Предыдущие исследования ныряющих пернатых обычно были сосредоточены на экологических аспектах их охоты. Работа Юнга впервые рассмотрела физику и биомеханику, лежащих в основе безопасного скоростного погружения.
Анализ характеристик головы и шеи проводился с помощью особи, предоставленной Музеем естественных наук Северной Каролины. Ученые также напечатали на 3D-принтере копии черепов бакланов из Смитсоновского института, чтобы измерить давление на них при контакте с водой. Специалисты выяснили, что переход от стабильности к изгибу зависит от геометрии головы, свойств шеи и скорости воздействия. Клюв и длина шеи бакланов удерживают силу сопротивления в безопасном диапазоне при нырянии.
«Мы выяснили, что форма головы уменьшает воздействие от контакта с водой у этого вида, в сравнении с другими представителями семейства», — объясняет Юнг.
Также удалось узнать, что птицы снижают риск травмы за счет напряжения мышц шеи перед ударом. Команда продолжила изучать процесс и на других видах. Одна из целей исследования – создание критериев безопасного ныряния для человека.