зачем фламинго подгибает ногу
Ученые разгадали секрет равновесия фламинго
Dustin and Jennifer Stacey / Flickr.com
Биологи из университета Эмори и Технологического института Джорджии (США) предложили ответ на вопрос: «Почему фламинго стоит на одной ноге?» Ученые выяснили, что особенности анатомии позволяют птицам стоять на одной ноге, практически не затрачивая мышечных усилий, то есть в такой позе они экономят энергию. Исследование опубликовано в Biology Letters, разъяснительная статья авторов вышла в The Conversations.
Фламинго обитают на мелководье и проводят много времени, стоя на одной ноге. Исследователи считают, что птицы таким образом экономят тепло, стоя в холодной воде. Согласно другой гипотезе, стоя на одной ноге и периодически меняя ее на другую, фламинго уменьшают мышечную усталость. При этом авторы гипотезы предполагают, что стоя на двух ногах птицы устают больше, чем стоя на одной. Но и в такой позе фламинго тратят много мышечной энергии, так как вынуждены периодически «менять» ногу. Однако, никто еще не проверял, действительно ли они расходуют большое количество энергии на активацию мышц и поддержание неудобного, на первый взгляд, положения.
Авторы нового исследования решили выяснить, как фламинго поддерживают равновесие в спящем и активном состоянии. А также, есть ли у них стабилизирующий мышечно-скелетный механизм, позволяющий им удерживать неудобную, на первый взгляд, позу.
В первом эксперименте принимали участие подросшие птенцы фламинго. Их поставили на «силовую» платформу — устройство, позволяющее оценить смещение центра тяжести стоящей на ней птицы. Затем исследователи измерили постуральный тремор (непроизвольные движения, возникающие при удерживании позы) у спящих и бодрствующих птиц, стоящих на одной и на двух ногах. Оказалось, что когда фламинго спали, стоя на одной ноге, они практически не двигались. Если же они были активны и чистили перья или ссорились с другими птенцами, скорость непроизвольных движений возрастала в разы.
а) «силовая» платформа для измерения смещения центра тяжести; b, c, d) центр тяжести у спящей, бодрствующей и бодрствующей и двигающейся птицы.
Young-Hui Chang, Lena H. Ting / Biology Letters, 2017
В результате авторы работы обнаружили стабилизирующий механизм, позволяющий птицам поддерживать равновесие, стоя на одной ноге. В силу анатомических особенностей тазобедренные и коленные суставы у фламинго находятся недалеко друг от друга и рядом с центром массы птицы. Сочленение в центре ноги на самом деле не колено, а лодыжка. Из-за того, что центр массы расположен перед коленом и вблизи него, под действием силы тяжести в тазобедренном и коленном суставах возникают сгибающий и разгибающий моменты соответственно. В то же время, строение суставов ограничивает амплитуду этих движений. Для поддержания равновесия важно положение опорной ноги: чтобы обеспечить устойчивое положение тела, она должна отклоняться немного назад, к тазобедренному суставу. В этом случае тело птицы фактически превращается в перевернутый маятник, и она может удерживать равновесие во время сна практически без мышечных усилий.
а) положение ноги у спящего фламинго. Синими точками отмечены суставы, синими стрелками — вес тела и сила реакции опоры; b) вертикальные силы, действующие на тело. Вес тела равен силе реакции опоры; с) силы, действующие на тазобедренный и коленный суставы. На коленный сустав действует разгибающий момент (Mk) и сила реакции опоры (Ky), на тазобедренный — сгибающий момент (Mh) и сила реакции опоры (Hy). Ky и Hy равны весу тела.
Young-Hui Chang, Lena H. Ting / Biology Letters, 2017
Сейчас на планете насчитывается шесть видов фламинго — два из них обитают в Старом свете: в Африке, Средиземноморье, Центральной и Южной Азии, а четыре — в Центральной и Южной Америке. Птицы живут колониями по берегам мелководных водоемов и лагун. Питаются фламинго в основном мелкими рачками, а знаменитую розовую окраску им придают каротиноиды, содержащиеся в пище.
Ученые объяснили привычку фламинго стоять на одной ноге
Ученые выяснили, почему фламинго предпочитают стоять на одной ноге. Свои выводы исследователи изложили в статье в журнале Zoo Biology. Основные положения работы приведены на портале BBC News.
Фламинго известны своей способностью спать или просто отдыхать, стоя на одной ноге. Подолгу оставаться в неудобном положении птицы могут благодаря особой механике ног. Зоологи до сих пор не пришли к единому мнению относительно причин, по которым фламинго поджимают одну ногу. В числе возможных вариантов рассматриваются стремление сохранить тепло и снятие усталости с ног. Также выдвигалось предположение, что с одной ноги птица может быстрее взлететь при приближении хищника.
Авторы нового исследования решили проверить, какая из этих версий является истинной. В течение нескольких месяцев ученые наблюдали за обитающими в неволе карибскими фламинго Phoenicopterus ruber. По итогам наблюдений они отвергли второй и третий варианты (выяснилось, что с одной ноги птицам взлететь сложнее, чем с двух).
Исследователи заметили, что птицы чаще стоят на одной ноге, находясь в воде, а не на суше. Проточная вода существенно сильнее охлаждает тело, чем воздух. Авторы заключили, что, поджав одну ногу, фламинго пытаются не допустить чрезмерного охлаждения.
Параллельно с выяснением причины «одноногости», ученые пытались выяснить, есть ли у птиц предпочтения в выборе правой или левой ноги в качестве опорной. В ходе наблюдений авторы не выявили никакой закономерности в выборе ног. За последние годы зоологи нашли множество подтверждений того факта, что животные бывают правшами и левшами. В конце июля ученые обнаружили любимые лапы у кошек и котов.
Почему фламинго любят стоять на одной ноге
Название «фламинго» прекрасно подходит этой необычной птице. Слово напоминает о лазурном море, песчаных пляжах и стае длинноногих птиц в красноватых лучах заходящего солнца. Анатомия фламинго значительно отличается от строения других представителей этого класса. Поэтому проявляются и особенности в её поведении. О некоторых из них и будет рассказано.
Фламинго — почему они стоят на одной ноге
По современной классификации фламинго — единственные представители отряда с аналогичным названием. Наиболее близки им по внешнему виду — отряд голенастых, представителями которых являются аисты, цапли, ибисы. Отличаются они строением кисти, клюва, а также социальным поведением: аисты — одиночки, а фламинго живут группами.
И тех и других часто можно увидеть стоящими на одной ноге. Это положение тела кажется неустойчивым, но птицы сохраняют его длительный период времени без видимых усилий. Существует несколько версий того, что является причиной стояния на одной ноге:
Какие исследования подтверждают теорию теплозащиты
Теорию теплозащиты подтвердили исследования американских орнитологов из университета Сент-Джозеф. Они в течение нескольких месяцев наблюдали за популяцией красных фламинго в естественных условиях и пришли к однозначному выводу: длинные ноги, не имеющие тёплой защиты, значительно увеличивают отдачу тепла в окружающую среду. А при длительном нахождении в холодной воде даже небольшая экономия имеет значение. Подтягивая одну ногу к самому туловищу, фламинго прячет её среди оперения, защищая от перепадов температуры.
Кроме этого, было установлено, что положение на одной ноге — наименее энергозатратное для этой птицы, то есть не требует большого количества мышечных усилий для своего поддержания. Стоя на одной ноге во время сна, птица почти не раскачивается и не теряет равновесия.
Стоять на одной ноге для фламинго абсолютно естественно
Как происходит фиксация ноги фламинго
Строение ног птиц отличается от скелета большинства позвоночных животных наличием цевки — длинной прямой кости, к которой присоединяются суставы пальцев. Поворот цевки происходит за счёт работы длинных сухожилий. На них есть что-то вроде насечек, работающих как зажимное устройство и фиксирующих положение суставов в определённой позе. Для фламинго характерно полное выпрямление ноги и пальцев.
Для сравнения: обычный воробей спит на ветке в противоположной фазе функционирования механизма — цевка находится под углом к голени, пальцы крепко сжаты.
Этот механизм закрепления ещё находится в стадии изучения. Учёные надеются, что впоследствии такие знания помогут в создании протезов и в робототехнике.
Рассмотрев скелет фламинго, можно понять, что коленная чашечка у них не просматривается, а цевка начинается почти в середине ноги
Интересные факты о фламинго
На Земле существует шесть разновидностей этих птиц:
Они различаются размерами и расцветкой. Самым большим является розовый фламинго, его вес может быть свыше 4 кг. И хотя он и не достиг мирового лидерства по высоте (страусы и журавли выше), рост его за счёт длинной шеи и ног доходит до 130 см.
На некоторых пляжах Карибского моря фламинго спокойно расхаживают среди туристов и берут угощение из рук
Почему фламинго розового цвета
Цвет оперенья фламинго включает весь спектр оттенков от белого до красного (белый, розовый, алый, вишнёвый и пр.). Интенсивность окраски напрямую зависит от употребляемой пищи. Питаются птицы водорослями, насекомыми и небольшими обитателями мелководья (планктоном), среди которых есть красные рачки. Именно они содержат фермент, придающий красный цвет оперенью — каротин.
При содержании в зоопарке в рацион также вводятся компоненты, включающие каротин. Это не только ракообразные, но и растительные продукты — морковь, болгарский перец. Из-за витаминной добавки оперенье может приобретать оранжевый оттенок.
Красные фламинго обитают на мелководье солёных озёр, в которых единственным представителем планктона являются рачки Артемия; поэтому красный цвет в окрасе птиц преобладает
Кончики маховых крыльев фламинго обычно чёрного цвета (в сложенном состоянии они не видны). Это защитная окраска: при взлёте всей стаи в случае опасности мельтешение чёрных пятен не даёт возможности хищнику сосредоточиться на определённой жертве.
Хотя большую часть времени фламинго проводят стоя в воде, летают они хорошо; есть колонии, в холодное время года улетающие в более тёплые районы
Семейная жизнь фламинго
Эти птицы редко живут отдельными семьями, чаще — обитают огромными колониями. Но при этом являются моногамными, то есть выбирают партнёра один раз и на всю жизнь. Каждая пара строит своё гнездо для высиживания потомства.
Для создания гнезда партнёр сооружает высокий постамент, состоящий из ила, грязи, веток и ракушек. Высота его больше полуметра, чтобы даже при повышении уровня воды вершина не заливалась. Самочка откладывает 1–3 яйца, которые высиживаются обоими родителями по очереди в течение 30 дней.
Гнёзда располагаются большими скоплениями совсем близко друг от друга
Вылупившийся птенец очень быстро встаёт на ножки. А вот самостоятельно он не сможет добывать пищу ещё два месяца, пока правильно не сформируется его клюв. Всё это время оба родителя кормят его своеобразной питательной смесью, которая вырабатывается в зобу птиц для кормления потомства (кроме фламинго таким свойством обладают пингвины, попугаи, голуби). Состоит она из секрета внутренней железы зоба, частично переваренной пищи и гемоглобина. Процент содержания крови довольно большой (23%), но до сих пор неизвестен механизм попадания её в питательную смесь.
Питательную смесь для кормления птенцов называют «птичьим молоком», хотя по составу она далека от молока млекопитающих
У фламинго есть свой детский сад. Воспитатели следят за птенцами, пока родители занимаются поиском еды.
В таком детском саду количество птенцов может доходить до нескольких сотен
В три месяца птенец внешне не отличается от родителей. Но половая зрелость у фламинго наступает только в три года. А в брачных хороводах молодые птицы принимают участие в пять-шесть лет. Очевидцы утверждают, что это очень красочное зрелище.
Видео: брачные танцы фламинго
После выбора пары фламинго больше не участвуют в таких танцах.
В паре фламинго царит полное равноправие — они вместе высиживают яйца, вместе выкармливают птенцов
Сколько лет живут фламинго
Среди птиц фламинго считаются долгожителями, средняя продолжительность их жизни в природе — около 30 лет. В зоопарках, где нет угрозы гибели от хищников, эта цифра может увеличиться в два раза.
Известна история фламинго Гритер, который проживал в одном из зоологических парков Австралии. Попал он туда в начале тридцатых годов XX века. В январе 2014 г. его пришлось усыпить, так как он был слишком дряхл. Эта птица прожила в неволе 83 года, не каждый человек доживает до такого возраста.
Видео: факты о фламинго
Природа хорошо потрудилась, создавая эту удивительно красивую и необычную птицу. Очень хотелось бы, чтобы фламинго продолжали радовать своим видом многие поколения людей, а не исчезли под напором технического прогресса.
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Колоритный образ фламинго сложно перепутать с какой-либо другой птицей. Розовые перья, причудливо изогнутая шея и подобранная к себе длинная нога делают животное по-настоящему уникальным и привлекательным.
Особенно любят разглядывать фламинго дети, которые всегда задают лишь один вопрос: а почему птица стоит на одной ноге?
Фламинго (Phoenicopterus rubber) в основном стоят на одной ноге во время отдыха. Ученые не могут сказать точно, почему птицы выбрали именно такую позу, однако существует несколько теорий.
Одной из гипотез является мнение о том, что такое положение помогает птице уменьшать мышечную нагрузку одной из ног, что позволяет фламинго двигаться быстрее, если вдруг появится хищник. Также такая поза важна для терморегуляции, так как известно, что ноги и ступни у птиц быстро теряют тепло, удержание одной ноги близко к телу поможет ей не замерзнуть.
С одной стороны может показаться странным, что фламинго нужно сохранять тепло, ведь птица живет в достаточно комфортном климате, однако Мэтью Андерсон из Университета Святого Иосифа в Филадельфии, который уже давно изучает фламинго, отмечает: «Вода отводит тепло тела очень, очень быстро. Так что [фламинго] действительно нуждается в такой экономии тепла». Помимо этого так птица защищается и от холода ветра.
Однако несмотря на то, что теория терморегуляции действительно имеет определенный вес, мнение о мышечной нагрузки поддерживается научным миром в меньшей степени. Наблюдая за птицами ученые решили узнать, сколько времени потребуется животному, чтобы начать двигаться как после стояние на одной ноге, так и после двуногой позы. Как оказалось, птицы быстрее покидали свое место, когда они стояли на обеих ногах. К сожалению, это исследование также не может полностью опровергнуть эту теорию, так как оно проводилось в зоопарке с ограниченной группой птиц.
Почему фламинго стоят на одной ноге? Ответ дает физика
Из всех чудесных и необъяснимых вещей, что дарит нам планета, самые невероятные приходят из мира животных. Одно из самых удивительных существ в природе – фламинго. Даже внешне эти птицы очень необычны – тончайшие ноги, розовый цвет, длинная гибкая шея, вы не встретите очень уж много подобных животных. Но фламинго выделяется не только внешностью, но и довольно странным поведением. Например, можно частенько увидеть их стоящих на одной ноге. И этому есть научное объяснение, которое неожиданно разъясняет физика, а не биология.
Фламинго и наука
Представьте, что вы фламинго. Вы путешествуете в стае ради защиты. Ваши длинные тонкие ноги позволяют вам глубоко стоять в воде, оставляя тело в тепле сухим. Ваши перепончатые лапки дают возможность расшевелить обитателей илистого дна. Ваша гибкая шея и клюв позволяют без особого труда кормиться водорослями, ракообразными, личинками, мелкой рыбой и другими небольшими существами. Во время обеда фламинго почти всегда остается прочно стоять на обеих ногах, в отличие от других птиц-ныряльщиков вроде уток.
Многое из того, что мы видим в этих птицах в плане биологии и поведения, можно объяснить простой наукой.
Но даже если Фламинго не обедают, вы все равно часто обнаружите их в воде. Это очень общительные птицы, поэтому если один фламинго делает шаг в сторону водоема, вскоре за ним последуют и остальные. Вряд ли вы часто увидите фламинго купающимся. Когда они в воде, они довольно редко:
Скорее всего вы просто увидите, как фламинго (в воде или изредка на суше) делают то, чем известны широкой аудитории, – стоят на одной ноге, прижав вторую к телу. Вероятно, вы зададитесь вопросом: почему природе выгодно развивать в животном поведение, при котором оно стоит на одной ноге, а не на двух. Есть важная причина, на которую ответит наука термодинамики и теплопередачи. И это, вероятно, та особенность организма, которую вы испытывали на себе, когда входили в бассейн жарким летним днем.
Теплолюбивая птица
Как млекопитающие и другие птицы, фламинго являются теплокровными, с температурой тела выше, чем окружающая среда. При температуре тела где-то в 41 градус по Цельсию, фламинго теряет тепло немного быстрее, чем средний человек. Разница температур между телом фламинго и окружающим воздухом больше, чем у человеческого тела по отношению к тому же воздуху. Но если вы погрузите тело в воду (даже при условии, что она имеет ту же температуру, что и воздух), вы будете терять тепло в 25 раз быстрее.
Решающий фактор в том, насколько быстро горячий источник в холодной среде теряет свое тепло, является сочетание разности температур, площади поверхности, контактирующей с окружающей средой, и эффективности теплопередачи между горячим источником и холодной средой.
Для человека, если вы поставите только одну ногу в водоем, до лодыжки, вы погрузитесь примерно на 4% от общей площади поверхности вашего тела. Из-за разницы в скорости теплопередачи между человеческим телом и воздухом по сравнению с водой вы потеряете такое же количество тепла через одну погруженную ногу, как и через все остальное тело, если предположить, что вода и воздух имеют одинаковую температуру.
А теперь вернемся к упражнению из начала текста. Представьте, что вы фламинго. Если вы стоите в воде на двух ногах, эти перепончатые ноги с огромной площадью поверхности могут легко обеспечить потерю тепла тела во много раз быстрее. Но если научиться стоять на одной ноге вместо двух, находясь в воде, тепло тела будет сохраняться быстрее.
По сравнению с фламинго, стоящим в воде на одной ноге, идентичный фламинго с двумя конечностями в водоеме потеряет где-то между 140-170% общего тепла тела. Это означает, что у фламинго, который научится стоять на одной ноге, будет больше шансов на эволюционный успех и выживание, чем у того, кто стоит на двух ногах.
Фламинго могут быть недостаточно умны, чтобы знать, что важно стоять на одной ноге в воде. Но похоже, что это поведение, которое не зависит от окружения фламинго. И, насколько ученые могут судить, нет никакого гена для того, чтобы стоять на одной ноге; скорее, это поведение, которое передается от матери фламинго к ее потомству, когда она их воспитывает.