Некоторые виды морских птиц, такие как буревестники и бакланы, совершают стремительные нырки в воду со скоростью более 80 километров в час. Несмотря на такие рекордные показатели, они успешно избегают травм благодаря уникальным анатомическим особенностям и физическим стратегиям. В отличие от человека, такие птицы могут погружаться с опасной скоростью, не нанося себе вреда.

Исследования поведения и физики ныряния

Группа ученых из Вирджиния Тек, Национального музея естественной истории и других учреждений провела новое исследование, чтобы понять, как птицы, например, бакланы, избегают повреждений при высокоскоростных погружениях. Ранее подобные исследования касались лишь экологических аспектов охоты, а новая работа раскрывает физические механизмы и биомеханические особенности этих ныряющих птиц.

Анатомия, которая помогает избежать травм

Для анализа структура тела и шеи птиц, ученые использовали сохранившуюся особь баклана и создали 3D-модели черепов. Эти модели позволили измерить силы, действующие на кость при входе в воду, и понять, как форма головы и шеи влияет на безопасность во время погружения.

Физика и механика ныряния

Главной силой, с которой сталкивается птица при входе в воду, является сопротивление — так называемый «драг». Его интенсивность возрастает с ростом скорости. Для определения критических параметров ученые создали упрощенные модели, включающие конусообразную голову и гибкую резиновую «шею», и протестировали их на воде, варьируя угол, длину и скорость погружения.

Ключ к безопасности — форма и мышечное напряжение

Исследования показали, что безопасность птиц зависит от их анатомической формы и способности напрягать мышцы шеи перед погружением. Узкая, заостренная клюв и длинная шея позволяют снизить сопротивление воды и предотвратить деформацию шейных позвонков, даже при высоких скоростях.

Практическое значение исследований

Полученные данные полезны не только для понимания биомеханики птиц, но и для разработки правил безопасности для людей, занимающихся дайвингом. В отличие от птиц, у человека плоская ступня и другая форма тела, что увеличивает риск травм при погружении с высокой скоростью.

Будущие разработки

На базе этих исследований ученые уже работают над созданием подводных устройств, вдохновленных природными механизмами. Например, проектируют автономные датчики и подводные снаряды, имитирующие анатомию гнанов, чтобы повысить их устойчивость и эффективность в воде.

Марина Новикова

Научный журналист, которая зажигает в умах читателей огонь любопытства. Она переводит сложнейший язык Вселенной — от шёпота далёких галактик до генетического кода в наших клетках — на понятный и увлекательный человеческий язык. Её статьи — это не сухие факты, а захватывающие экспедиции на передний край знаний, доказывающие, что наука — это самое грандиозное приключение в истории человечества.