Единственные мастера устойчивого полёта назад
Колибри — единственные птицы, способные к длительному управляемому полёту задом наперёд. Они также могут зависать на месте, лететь вертикально вверх и вниз и практически мгновенно останавливаться на полной скорости. Некоторые другие птицы — например, цапли, вороны или мухоловки — способны на краткие движения назад при маневрировании или посадке, но ни одна из них не может поддерживать устойчивый обратный полёт. Именно колибри превратили этот манёвр из аварийного в повседневный: они регулярно отлетают назад от цветка после кормления.
Как устроен плечевой сустав
Секрет кроется в анатомии. У большинства птиц плечевой сустав допускает ограниченное вращение: крыло движется преимущественно вверх-вниз, создавая подъёмную силу и тягу на взмахе вниз. У колибри плечевой сустав обеспечивает почти свободное вращение крыла — оно может поворачиваться почти на 180 градусов. Это принципиально меняет механику полёта: крыло колибри работает скорее как лопасть вертолёта, чем как крыло самолёта.
Подъёмная сила на обоих полуциклах
При зависании колибри машет крыльями по траектории, напоминающей восьмёрку в горизонтальной плоскости. На каждом полуцикле — и при движении вперёд, и при движении назад — крыло разворачивается так, чтобы создавать подъёмную силу. У обычных птиц подъёмная сила генерируется преимущественно на взмахе вниз; у колибри оба полуцикла вносят вклад. По данным Audubon Society, колибри совершает от 20 до 80 взмахов в секунду — точная частота зависит от вида и режима полёта.
Это позволяет птице не только зависать, но и точно управлять направлением движения. Чтобы лететь вперёд, колибри наклоняет плоскость взмахов; чтобы лететь назад — наклоняет её в противоположную сторону. Для вертикального подъёма — машет крыльями горизонтально, увеличивая частоту и амплитуду.
Скорость и маневренность
При всей миниатюрности колибри способны развивать скорость до 120 км/ч в пикировании. В горизонтальном полёте типичная крейсерская скорость — около 40–50 км/ч. Рыжий колибри (Selasphorus rufus), распространённый к западу от Скалистых гор, совершает миграции протяжённостью до 6 000 км — одну из самых длинных среди всех птиц относительно размера тела. Рубиновогорлый колибри (Archilochus colubris), обитающий на востоке Северной Америки, пересекает Мексиканский залив без остановок.
Торможение происходит мгновенно: колибри способна остановиться со скорости 40 км/ч на расстоянии, не превышающем длину указательного пальца. Столкновение с препятствием маловероятно и почти безопасно — масса большинства видов колибри не превышает 3–5 граммов, что сравнимо с весом двух монет.
Энергетическая цена уникального полёта
Такой способ полёта чрезвычайно энергозатратен. Сердце колибри бьётся до 1 200 ударов в минуту при активном полёте, а метаболизм — один из самых интенсивных в животном мире. Птица потребляет нектар каждые 10–15 минут и за день может посетить более тысячи цветков. Ночью многие виды впадают в оцепенение (торпор) — состояние, при котором температура тела и частота сердечных сокращений резко снижаются, что позволяет экономить энергию.
Зачем колибри нужен обратный полёт
Способность лететь назад — не трюк, а эволюционная необходимость. Колибри питаются нектаром из трубчатых цветков, зависая перед венчиком и погружая длинный клюв внутрь. Закончив кормление, птица должна отлететь назад, чтобы извлечь клюв, не задев лепестки. Без устойчивого обратного полёта эта стратегия питания была бы невозможна. Таким образом, анатомия крыла, манера полёта и способ кормления колибри — единый эволюционный комплекс, не имеющий аналогов среди других птиц.
Разнообразие колибри
Семейство колибри (Trochilidae) насчитывает более 360 видов и обитает исключительно в Западном полушарии — от южной Аляски до Огненной Земли. Размеры варьируются от пчёлки-колибри с Кубы (около 5 см, 1,6 г) до исполинского колибри Южной Америки (до 23 см, 18–24 г). Несмотря на различия в размерах, все колибри обладают одним и тем же уникальным механизмом полёта, описанным выше, и все способны зависать и лететь назад. Оперение многих видов отличается яркой структурной окраской — переливающиеся горжетки самцов создаются не пигментами, а микроструктурой перьев, преломляющей свет.
Колибри и насекомые: в чём разница
Читайте также: Почему птенцы колибри могут быть похожи на гусениц
Полёт колибри часто сравнивают с полётом крупных насекомых — бражников и шмелей. Сходство не случайно: и те и другие зависают у цветков, и те и другие машут крыльями с высокой частотой. Однако механизмы различаются принципиально. Насекомые используют непрямые летательные мышцы, которые деформируют грудную клетку, приводя крылья в движение. Колибри, как все позвоночные, управляют крыльями с помощью прямых мышц, прикреплённых к плечевой кости. Доля грудных мышц в массе тела колибри достигает 25–30% — рекорд среди птиц.