Ученые выяснили, почему фламинго стоят на одной ноге

  • 26 Май, 2017 vesti
    | Текст: Антон Конрад

Секрет балансировки раскрыт.

Если вы когда-нибудь видели, как спят фламинго, вы наверняка задавались вопросом, зачем этим необычным птицам спать на одной ноге. Как им удается сохранять равновесие и отдыхать в такой, казалось бы, не слишком удобной позе?

Ученые выяснили, почему фламинго стоят на одной ноге

Фото: velopepere.fr

На самом деле спать стоя, да еще на одной ноге, было бы тяжело человеку. Но у фламинго все обстоит иначе, а секрет кроется в другой нейромеханике. Это точка, в которой сходятся биомеханика, анатомия нейробиология.

Начиная работу по изучению физиологических особенностей сна фламинго, американские исследователи сперва проанализировали научную литературу и нашли несколько теорий, объясняющих особенности сна птиц. По одной из версий, все дело в сохранении тепла и энергии, которые теряются при долгом стоянии в холодной воде.

Другая гипотеза заключается в том, что сон на одной ноге уменьшает мышечную усталость: пока одна нога отдыхает, другая поддерживает тело. Эта теория основана на идее, что стоять на двух ногах для птиц более утомительно, чем стоять поочередно на одной и затем на другой. Но практического обоснования эта теория не получила.

Но, что самое любопытное, ноги фламинго (как и других птиц) постоянно пребывают в состоянии «согнутых колен». Если вы попытаетесь простоять в таком положении хотя бы несколько минут, ваши мышцы начнут «гореть». У птиц подобного не происходит, хотя, казалось бы, они должны тратить колоссальные усилия для поддержания веса собственного тела.

Биологам известно, что большинство животных развили собственные способы передвижения, которые сводят к минимуму количество расходуемой энергии. У пингвинов это знаменитая «маятниковая походка», у тараканов – подпрыгивания, у гиббонов – «ковыляние» и так далее.

Другие животные развили пассивные стабилизирующие механизмы, которые позволяют им спать стоя – к примеру, это можно наблюдать у лошадей. Летучие мыши и некоторые виды птиц развили пассивные механизмы схватывания, которые позволяют им спать, не опасаясь потерять свою хватку.

Зная это, ученые решили выяснить, полагаются ли фламинго в основном на подобные пассивные механизмы нейромеханики, или же их уникальная способность развилась благодаря активной деятельности нервной системы. Чтобы это узнать, изучать пришлось не только живых фламинго, но и мертвых.

Мы считаем постоянный баланс тела само собой разумеющимся и даже не догадываемся о том, что это очень активный процесс. Нервная система постоянно ощущает движение тела в его нынешнем положении и вносит коррективы, активизируя различные группы мышц.

Косвенным показателем этой активности нервной системы является величина постурального влияния – силы, которую мы применяем, когда стоим на земле на одной, двух или четырех конечностях. Это влияние можно почувствовать особенно четко, если встать с закрытыми глазами на движущуюся поверхность – тогда тело само начинает прикладывать усилия для сохранения равновесия.

Наблюдения за ними во время сна показали удивительно небольшое постуральное воздействие, которое птицы прилагали в состоянии покоя. Когда же пернатые просыпались и начинали, к примеру, чистить перья или ухаживать за родителями (опять же стоя на одной ноге), то сила постурального влияния увеличивалась до семи раз.

Почему фламинго стоят на одной ноге

Иллюстрация «механизма стояния» фламинго | Фото: royalsocietypublishing.org

Все дело в смене положения центра тяжести. Во время сна он совпадает с коленным суставом. Бедро при этом располагается горизонтально, и суставы как бы «запираются» в нужном положении. Нога, на которой стоит птица, идет прямо от центра тяжести – такое положение помогает сохранять равновесие и не отвлекаться на мышечные усилия.

«Если вы посмотрите на птиц спереди, пока они стоят на одной ноге, то увидите, что вторая нога находится под туловищем. Это означает, что нога подтянута внутрь. Это та поза, которую они должны занять, чтобы задействовать механизм стояния», — говорит один из автором исследования профессор Йонг Ху Чанг.

Более подробно изучить этот вопрос помогли исследования трупа фламинго. Его поставили на одну ногу, и мертвая птица стабильно стояла в этом положении. Когда тело попробовали наклонить вперед и назад на 45 градусов, конфигурация осталась стабильной, а колено удерживалось под прямым углом.

Положение суставов позволяло им противостоять силе тяжести, однако легко перемещаться в других направлениях (то есть из такого положении живая птица легко может начать движение в случае необходимости).

Когда же фламинго попробовали поставить на две ноги, тело животного не удержалось: был нарушен баланс равновесия. То же самое произошло, когда птицу оставили на одной ноге, но перевели сустав в положение как при стоянии на двух ногах. Ученые полагают, что это происходит из-за механизма так называемого пассивного гравитационного стояния, который прекращает функционировать, когда птица переходит на обе ноги.

Поскольку у мертвого животного не может быть никакой мышечной активности, получается, что «одноногие» позы поддерживаются исключительно за счет суставов. Это объясняет, вопрос с энергозатратами: их вообще не происходит, поскольку мышцы не задействованы.

Эти результаты могут пригодиться инженерам и конструкторам, которые создают человекоподобных роботов, а также протезы конечностей и механизмы с моторизированными «суставами», уверены авторы работы.

Научную статью по итогам исследования можно прочитать в научном журнале Biology Letters.

Подписывайтесь на Квибл в Viber и Telegram, чтобы быть в курсе самых интересных событий.

Больше о:

  • Последние записи

  • Больше из архива Животные