Некоторое время назад я прочитал, что существует несколько теорий, объясняющих, почему гусиная стая летит клином. Кто-нибудь может дать точный ответ?

Когда птица, ведущая летящий клин, делает взмах крыльями, у конца каждого из крыльев образуется вихревой поток. Верхняя часть этого потока движется вперед, нижняя — назад. Летящая следом птица при взмахе крыльями вниз попадает в верхнюю часть вихревого потока и за счет этого получает дополнительное ускорение. Следовательно, подъемная сила, возникающая при данном взмахе, больше, и ведомая птица затрачивает меньше усилий. Следующие две птицы, чтобы использовать это явление себе во благо, должны пристроиться за оконечностями правого и левого крыльев вожака, следующие две — за оконечностями внешних крыльев птиц, летящих перед ними, и т. д. Разумеется, возникает резонный вопрос: почему птицы не летают «елочкой», располагаясь за внутренним крылом летящей впереди птицы? Ответ прост: в этом случае на оба крыла птицы действовали бы несинхронизированные вихревые потоки, что затрудняло бы полет.

Дэвид Манн (Лондон, Великобритания)

В результате движения летящего самолета образуются вихревые потоки — над самолетом, за ним и по бокам его крыльев. Эти вихревые потоки засасывают летящий следом самолет, и тот при определенном расположении может поймать восходящий поток и обрести за счет него дополнительную подъемную силу. Птицы тоже, чтобы затрачивать меньше усилий при полете, стараются подстраиваться под малейшие изменения скорости и направления воздушного потока. Птицы, летящие стаей, выстраиваются одна за другой, ловя крыльевые вихри своих спутников. Когда птица, летящая во главе стаи, устает, ее место занимает другая. Смена ведущих также происходит, когда стая меняет курс. Соревнующиеся дельтапланеристы применяют тот же трюк. Держась позади и чуть в стороне от парящего соперника, вы постепенно его нагоните. Находясь выше соперника, вы можете его перегнать, увеличив в последний момент скорость за счет дополнительной потенциальной энергии.

Алан Колверд (Бишопс — Стортфорд, Великобритания)

Стае птиц удобнее лететь клином, потому что они ловят воздушные вихри, образованные концами крыльев вожака. NASA[3] проверяло эту идею с помощью военных самолетов. Данные об испытаниях можно найти на сайте: www.nasa.gov/centers/home/index.html.

Дуглас Йейтс (Борнмут, Великобритания)

Здесь, на полуострове Блэк-Айл, нам часто случается наблюдать за полетами серых гусей и короткоклювых гуменников. На мой взгляд, стая птиц выстраивается клином в силу нескольких факторов, которые никак не связаны с аэродинамикой или вихрями от концов крыльев. Вихревая теория, очевидно, базируется на знаниях о вихрях, образуемых летательными аппаратами с неподвижным крылом, а в результате взмахов возникают более сложные вихри, природа которых менее изучена. Одно ясно: если птица стремится воспользоваться вихрями, создаваемыми летящим впереди товарищем, взмахи ее крыльев должны соответствовать по темпу и фазе взмахам крыльев птицы, за которой она следует. На самом же деле каждая птица, не ориентируясь на стаю, избирает свой собственный, удобный ей ритм. Гуси во время миграции или просто при перемещении от гнездовья к местам питания и обратно следуют за вожаком, летящим во главе клина. В стае скворцов, напротив, каждая птица ориентируется на движение ближайшей к ней птицы. Вожак определяет курс и высоту полета стаи, но другие особи часто вносят свои коррективы, подавая сигналы криком или выстраиваясь в линию. Иногда какая-нибудь из птиц оставляет стаю, уводя за собой часть птиц в другом направлении. Обычно компромисс достигается, и после долгих перекрикиваний стая перестраивается, зачастую продолжая полет под предводительством другого вожака. Чтобы такой тип поведения приносил нужные плоды, каждая птица в стае должна следовать за птицей, которая летит перед ней; беспорядочное расположение или перемещение по одной линии (фронтом) не даст результатов. Птицы должны двигаться одна за другой — эшелоном. Гуси представляют собой так называемый вид-жертву, и у них, как и у большинства представителей этого вида, глаза расположены по обе стороны головы. Благодаря этому они имеют хороший круговой обзор, но не могут видеть строго перед собой и за собой. Если бы гусь следовал прямо за летящим впереди товарищем, ему пришлось бы чуть поворачивать голову, чтобы видеть того, за кем он летит. Более того, стремясь держать прямой курс, он был бы вынужден совершать несимметричные взмахи, что снизило бы его аэродинамический КПД и привело бы к лишним затратам энергии. Лететь вслед неудобно еще и потому, что гуси имеют обыкновение выделять экскременты во время полета. Поэтому, чтобы не запачкаться, ведомому гусю пришлось бы расположиться чуть ниже летящей впереди птицы.

Чарли Бейтмен (Кромарти, Великобритания)

Объяснение Чарли Бейтмена прямо противоречит ответам первых трех авторов. Существуют аэродинамическая и поведенческая теории, объясняющие V-образную форму летящей стаи, и сторонники и той и другой давно спорят между собой. Однако есть все основания полагать, что обе теории верны. Ни один Бейтмен наблюдал, как птицы координируют свои воздушные трассы и следуют одна за другой во время полета. Зарегистрировано множество подобных наблюдений. Клинообразное построение позволяет всем особям стаи держать в поле зрения своих товарищей, и, соответственно, они меньше рискуют быть атакованными хищниками, которые обычно стремятся отсечь от стаи какую-то одну птицу. Но экспериментально также подтверждено, что птицы, летящие клином, затрачивают меньше энергии. Согласно данным опытов, изложенным в 1970 году в журнале «Science» П. Лиссаманом и К. Шолленбергом, летящие клином гуси способны преодолеть расстояние на 70 % большее, чем птицы-одиночки. Относительно недавно группа французских исследователей во главе с Анри Ваймерскирхом провела удивительные опыты с розовыми пеликанами в Национальном парке Джудж в Сенегале (результаты опубликованы в журнале «Nature»). Ученые измерили количество взмахов и частоту сердцебиения у особей, летавших в стае и поодиночке. Опыты проводились на птицах, обученныx следовать за сверхлегким летательным аппаратом или моторным судном. Пеликанов снимали на кинопленку, а прикрепленные к их спинам датчики регистрировали частоту сердцебиения. Исследователи установили, что полет в стае и в самом деле значительно повышает аэродинамический КПД птиц, отчасти за счет того, что они способны дольше парить (см. выше ответ Алана Колверда). Во время полета пеликаны не всегда держатся на оптимальном расстоянии друг от друга, которое обеспечивало бы им максимальную экономию сил. Формы стай некоторых других видов птиц вообще не дают им каких-либо преимуществ с точки зрения аэродинамики, а отдельные виды и вовсе так выстраиваются во время полета, что их аэродинамический КПД даже ниже, чем у птиц-одиночек. Даже гуси часто летают беспорядочной массой, что не позволяет им достичь максимально возможной экономии сил. Собрав воедино все эти наблюдения, можно предположить, что перемещение упорядоченными стаями удобно для птиц.