أسرع وأعلى صوتًا وأكثر إشراقًا: فيزياء طائر التزاوج "الرقص"

شخص ما يحتاج إلى أمير على حصان أبيض قتل جميع التنانين في المنطقة (سامحني تارغرين) ، شخص ذكي ومضحك ، شخص جميل فقط. لكنه يهمنا الناس. في عالم الحيوانات ، خاصة بين أصدقائنا الريش ، كل شيء مختلف قليلاً. من أجل كسب الإحسان ، يقوم الذكور من مختلف الأنواع بمجموعة متنوعة من الأشياء: الرقص ، الغناء ، القتال ، بناء الأعشاش ، سرقة الأعشاش ، الكفاح أكثر من ذلك بقليل ، تقديم الهدايا ، إلخ. الخ يتميز كل نوع ب "مقدمات الزواج" الخاصة به. والطيور الطنانة ليست استثناء. تجمع هذه المخلوقات الصغيرة ، ولكن سريعة للغاية ، بين السرعة والصوت والألوان لجذب انتباه سيدة القلب. وهكذا يسأل العلماء أنفسهم - كيف تختلف أفعال رجل من أفعال أخرى؟ كيف تختار الأنثى ، وما الذي تقوم عليه؟ سنكتشف اليوم كيف حول العلماء رقصة الطائر الطنان إلى صيغ ورسومات ، وقمنا بتجميعها جميعًا بشروط مادية. دعنا نذهب.

بطل الرواية



الطيور الطنانة هي مخلوقات فريدة حقا. لدى أسرهم حوالي 350 نوعًا تختلف في الموائل واللياقة البدنية والعادات الغذائية. السمة المشتركة لجميع الأنواع هي حجم جسم صغير (من 20 سم إلى 5.5 سم في الطول) ووزن منخفض للغاية.


طول منقار بعض أنواع الطيور الطنانة أطول من طول الجسم.

لذا فإن أكبر الأنواع ، وهي طائر طنان ضخم ، لا يزن سوى 20 جرامًا ويبلغ طول جسمه 20 سم ، إنه أمر مضحك ، بالنظر إلى وجود كلمة "عملاق" باسم النوع. ولكن أصغر الأنواع ، وهي نحلة طائر طنان ، تزن أقل من 2 غرام ويبلغ طول جسمها 5.7 سم.



يعد الحجم الصغير والوزن أداة ممتازة للطيور الطنانة لتكون واحدة من أفضل المسافرين على هذا الكوكب. تحافظ الطيور الطنانة على نفس موضع الرأس ، حيث يمكنها تغيير وضع الجسم اعتمادًا على ظروف الطيران ، أي على تدفق الهواء. تتمتع الطيور الطنانة أيضًا برؤية حادة للغاية ، مما يساعدها في التعرف على أقل حركة.

تصف هذه الورقة نتائج ملاحظات الطيور الطنانة في نفق الرياح.

تستخدم الطيور الطنانة مهارات الطيران الخاصة بها ، ليس فقط لصيد الحشرات ، والتعليق في الزهور ، والتي تتغذى أيضًا على الرحيق ، أو لتجنب المواجهات غير المرغوب فيها مع الحيوانات المفترسة ، ولكن أيضًا في الشؤون الرومانسية.

خلال فترة التعشيش ، يطير الذكر ، حتى يجذب انتباه الأنثى ، إلى مسافة 35 مترًا ويسقط بحجر. خلال هذا الانخفاض السريع (حوالي 27 م / ث ، أي 97.2 كم / ساعة) ، الحمولة الزائدة كبيرة جدًا. إذا قارنا بين الطائر الطنان ورجل ، ثم مع هذا التسارع ، حتى الطيارين الأكثر خبرة يمكن أن يفقد وعيه. يعتبر الطائر الطنان البطل في سرعة الغطس الهوائي ، متقدما بفارق ضعفين حتى المفترس الماهر للصقر الداكن.

عندما يؤدي الطائر الطنان خدمته ، يتم سماع صوت عالي ، والذي يتم إنشاؤه بواسطة التيارات الهوائية وريش الذيل غير العادي.


استمع إلى الصوت الذي تولده طيور الطنان مع ريشها.

نضيف هنا لونًا ساطعًا بشكل لا يصدق ، ونحصل على الفور على ثلاثة عوامل رئيسية تؤثر على نجاح الإناث: السرعة والصوت والألوان.

يبقى أن نفهم كيف يتم الجمع بين كل هذا ، هل هناك أي معايير التقييم ، وكيف ينبغي أن الطائر الطنان الذكور الغوص من أجل جذب الانتباه بوضوح.

أساس الدراسة

بادئ ذي بدء ، لاحظ العلماء أن العديد من الحيوانات تستخدم مجموعات من أنواع مختلفة من الإشارات لجذب انتباه شريك. بمعنى آخر ، نرى الرقص أو الغناء الذكري ، ولكن بالنسبة للإناث ، فهذه مجموعة من الإشارات الذبذبية والصوتية وغيرها. إذا كانت تتوافق مع بعض "المعيار" ، يمكن للذكور الحصول على ما يريد.

تكمن الصعوبة في حقيقة أنه حتى الآن لا يعرف إلا القليل عن كيفية إدراك هذه الإشارات وكيف تتم مزامنتها وما هي المجموعات وما هي معايير التقييم وما إلى ذلك. هناك العديد من الأسئلة ، لأن العلماء قرروا إجراء هذه الدراسة.

تمكن العلماء من تطوير منهجية جديدة لتحليل هيكل ووظائف وديناميات الإشارات متعددة الوسائط (عندما يكون هناك مزيج من أكثر من طريقة حسية). تتيح لك هذه التقنية أيضًا مراعاة تأثير كائن الإشارة (في هذه الحالة ، الأنثى الطائر الطنان) ، لأن عملياتها الحسية والمعرفية تؤثر على بنية الإشارة.

من وجهة نظر الحسية ، إشارات الوسائط المتعددة هي مصدر إزعاج ممتاز. يمكن لإشارات مختلفة تضخيم وتغيير بعضها البعض ، مما يعزز تصورهم من قبل الكائن الذي يتم توجيههم إليه.

أحد أهم الجوانب في تكوين إشارة متعددة الوسائط هو الوقت ، وبشكل أكثر دقة ، التزامن بترتيب معين لجميع الإشارات المشاركة. يمكن مقارنة هذا بالغناء في الناس. تخيل أن المغني يبدأ في غناء الآية الأولى ، عندما يتم تشغيل لحن الجوقة ، وهكذا حتى نهاية الأغنية. أي أن صوته (إشارة) لن تتم مزامنته مع الموسيقى (إشارة أيضًا). من غير المرجح أن يحب أي شخص هذا الغناء.


دارت الضفدع

على سبيل المثال ، يشير العلماء إلى نقار الخشب الذكور الذين لن يهاجموا الذكور "النموذجية" إذا لم يكن هناك تزامن للصوت (أصوات الاحتجاج الصناعي) وإشارات بصرية (نبض الحلق). اصنع نسخة بلاستيكية بنسبة 100٪ من ضفدع الشجرة ، ضعها بجانب الذكر ، ولن يفعل أي شيء. حتى إذا قمت بتشغيل تسجيل أصوات الاحتجاج من خلال مكبرات الصوت ، فلن يتزحزح. ولكن إذا كان هناك عنصر مرئي بالتزامن مع هذه الأصوات ، فستحدث معركة الألفية.


ثلاثي الألوان Selasforus

من أجل فهم تزامن الإشارات ، أجرى العلماء ملاحظات وتحليل لسلوك الذكور من الالوان الثلاثة selasforus (Selasphorus platycercus). تجعل الذكور من هذا النوع من الطيور الطنانة "تسقط" (غوص) في الهواء وتقلع مرة أخرى ، وبالتالي تشكل مسار رحلة على شكل حرف U. أثناء الحركة ، يصدر الذكور صوتًا صاخبًا ينتج عن الذيل. بالإضافة إلى ذلك ، يتم رسم صدر الذكور بلون أحمر ساطع ، وهو أيضًا إشارة مرئية. كل هذا بشكل إجمالي ليس أكثر من إشارة متعددة الوسائط.

الباحثون كميا 48 الغوص. أثناء الملاحظات ، تم استخدام البرنامج لتتبع الصور والتحليل الصوتي. قام العلماء أيضًا بتقييم التوقيع المستلم من موقع الأنثى ، مع مراعاة تأثير دوبلر. بالإضافة إلى ذلك ، استخدمنا نموذجًا حسابيًا لتصور لون الطيور الطنانة لتقييم أهمية تلوين الذكور كإشارة بصرية.

نتائج الملاحظة

بعد مراقبة الحيل المجنونة لذكور الطائر الطنان ، قام العلماء بحساب متوسط ​​سرعة الهبوط - 23.25 م / ث ، أي ما يعادل تقريبا 83.7 كم / ساعة. كان الوقت من الإقلاع إلى الانتهاء من الذروة حوالي 6.4 ثانية.


الصورة رقم 1: البيانات بعد الملاحظات (المسار ، السرعة / الصوت ، تردد الإشارات الصوتية ، تغير لون الثدي).

أظهر تحليل الصوت أن الأصوات الناتجة عن الأجنحة والذيل يمكن تقسيمها إلى ثلاثة مكونات ، تظهر في الصورة 1 ب . ينشأ الجزء الأول (الخط البنفسجي) من الصوت بسبب الأجنحة أثناء الاتجاهين الهبوطي والأفقي. بين هذه الاتجاهات ، حيث يبدأ ذكر الإقلاع العائد ، هناك ضجة مميزة تم إنشاؤها بواسطة الذيل. بعد الإقلاع ، تحدث فجوات صوتية قصيرة (B و C) ، وهي سمة من سمات هذا النوع من الطيور أثناء الإقلاع.

بالنظر إلى الطبيعة متعددة المكونات ، تكون إشارة الصوت ديناميكية ، وتتضخم في السقوط وتتناقص أثناء الإقلاع. نظرًا لتأثير دوبلر ، فإن إدراك الأنثى لهذه الإشارة يزيد بنسبة ~ 6.5٪ عندما يقترب الذكر ، وينخفض ​​بمقدار ~ 4٪ عند إزالته.


الصورة رقم 2

من أجل فهم كيفية إدراك الإناث للتغييرات في لون الثدي لدى الذكور ، استخدم العلماء صوراً لمعارض المتاحف في الطيف فوق البنفسجي المأخوذ من زوايا مختلفة. تم الجمع بين المعلومات التي تم الحصول عليها مع بيانات حول وضع جسم الرجل في لحظات مختلفة من الغوص. في الختام ، لن يكون ثدي الذكر مرئيًا إلا عندما يكون جسمه بزاوية معينة بالنسبة للإناث غير المنقولة. بالنسبة إلى العمليات الحسابية ، اقترح أن تكون زاوية المشاهدة التي تبلغ ° 0 مطابقة للموقف المتعامد للجسم الذكري بالنسبة للإناث ( 1e ). وبالتالي ، سيكون ثدي الذكر مرئيًا للإناث فقط في حدود من -80 درجة (عندما يتم توجيه منقاره نحو الأنثى عند الاقتراب) إلى 60 درجة (عندما يتم توجيه منقاره من الأنثى عند الابتعاد). خارج هذا النطاق ، يتم سد ثدي الذكر بواسطة جسمه وهو بريء للإناث.

باستخدام نموذج حسابي لنظام إدراك اللون للإناث ، وجد العلماء أن لون ثدي الذكر يتغير بشكل كبير أثناء عملية الغوص (في تصور الإناث). يتغير اللون من الأحمر الفاتح إلى الأخضر الداكن ( 1e و 2s ). تستغرق العملية الكاملة لتغيير الألوان حوالي 120 مللي ثانية.

أهم ملاحظة ليست تغيير اللون المرئي أو حتى توليد الأصوات بواسطة الذيل ، ولكن تزامن جميع الإشارات في بنية واحدة ( 2 أ ).

عندما يصل الذكر إلى الجزء العلوي من المحور الأفقي للمسار ، فإنه ينتشر ذيله ، مما يؤدي إلى توليد صوت صاخب ( 2d و 2e ). في الوقت نفسه ، خلال 300 مللي ثانية ، يوضح طوقه الملون (الصدر). في هذه الفترة القصيرة بشكل لا يصدق ، يزداد تواتر الأصوات المتصورة ، ويكون الذكر أقرب إلى الأنثى قدر الإمكان. وبعبارة أخرى ، يتحرك الرجل بعيدًا عن جسم الرغبات (الأنثى) ، ويسرع ويدير الموسيقى ، وبجواره ، يظهر بزيه بفعالية لمرافقة ريش الذيل ، الذي تكثف بسبب تأثير دوبلر.

للحصول على معرفة أكثر تفصيلاً مع تفاصيل الدراسة ، أوصي بقراءة تقرير العلماء ومواد إضافية إليه.

خاتمة

يدرك العلماء جيدًا أنهم لا يزالون يعرفون القليل جدًا عن كيفية ظهور الإشارات من الحيوانات المختلفة أثناء اتصالهم. ومع ذلك ، في هذه الدراسة ، تمكنوا من تأكيد أهمية جانبين - تزامن وتعدد الوسائط ، والتي هي مهمة لتعزيز تصور كل من الإشارات الفردية والجمع بينهما.

كما اتضح فيما بعد ، لا تظهر الطيور الطنانة أمام الإناث فحسب ، بل تحاول التحقق من أفضل مسار من أجل جذب انتباه شخصها بشكل أكثر فعالية.

لا يزال عالم الحياة البرية يدهشنا ويمسنا. ما نعتبره رقصًا عاديًا أو رحلة جوية من أجل الاهتمام ، في الواقع ، هو مجموعة معقدة من الإشارات الكامنة في حد ذاتها في الكثير من الظواهر الفيزيائية والعمليات البيولوجية. كما يقولون ، ليس كل شيء بسيطًا كما يبدو للوهلة الأولى.

PS

أصدقائي الأعزاء ، أود أن أهنئكم مرة أخرى بحرارة على العام الجديد القادم. لقد منحتنا السنة الماضية العديد من الاكتشافات الجديدة ، وأبحاث مذهلة وملاحظات مضحكة للغاية. يتم تزويد العالم بمعرفة جديدة كل يوم ، وآمل أن نكون مقتنعين بهذا العام أكثر من مرة.

تبقى غريبة ، علم الحب ، واكتشف العالم بكل جماله الذي لا يمكن تصوره والمتنوع. سنة جديدة سعيدة ، شباب! :)



شكرا لك على البقاء معنا. هل تحب مقالاتنا؟ تريد أن ترى المزيد من المواد المثيرة للاهتمام؟ ادعمنا عن طريق تقديم طلب أو التوصية به لأصدقائك ، خصم 30٪ لمستخدمي Habr على تناظرية فريدة من خوادم الدخول التي اخترعناها لك: الحقيقة الكاملة حول VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1 جيجابت في الثانية من 20 $ أو كيفية تقسيم الخادم؟ (تتوفر خيارات مع RAID1 و RAID10 ، ما يصل إلى 24 مركزًا وما يصل إلى 40 جيجابايت من ذاكرة DDR4).

VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 مراكز) 10GB DDR4 240GB SSD بسرعة 1 جيجابت في الثانية حتى الربيع مجانًا عند الدفع لمدة ستة أشهر ، يمكنك طلبها هنا .

ديل R730xd 2 مرات أرخص؟ لدينا فقط 2 x Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD بسرعة 1 جيجابت في الثانية 100 TV من 249 دولارًا في هولندا والولايات المتحدة الأمريكية! اقرأ عن كيفية بناء البنية التحتية فئة باستخدام خوادم V4 R730xd E5-2650d تكلف 9000 يورو عن بنس واحد؟