Ученые разгадали секрет равновесия фламинго

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.

Чтобы изучить стабилизирующий механизм, позволяющий фламинго без усилий стоять на одной ноге, авторы работы исследовали трупы взрослых фламинго. Очевидно, что у мертвых птиц мышцы уже не действуют, поэтому, исследуя трупы можно выяснить, при каком положении суставов сохраняется устойчивая поза, похожая на «стойку» живых птиц. Исследователи закрепили тела фламинго так, чтобы имитировать «стойку» на одной ноге. Затем они стали наклонять птиц вперед и назад, и в это время изучали механику их движения. Кроме того, один из музеев предоставил исследователям скелет фламинго по которому они изучили строение суставов конечностей птиц.

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.

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.