Mais rápido, mais alto, mais brilhante: a física de acasalar os beija-flores “dançando”

Alguém precisa de um príncipe em um cavalo branco que matou todos os dragões na área (Targaryen me perdoe), alguém inteligente e engraçado, alguém simplesmente bonito. Mas isso nos preocupa pessoas. No mundo animal, especialmente entre nossos amigos emplumados, tudo é um pouco diferente. Para ganhar favores, machos de diferentes espécies fazem uma variedade de coisas: dançar, cantar, lutar, construir ninhos, roubar ninhos, brigar um pouco mais, dar presentes, etc. etc. Cada espécie se distingue por seus “prelúdios de casamento” especiais. E os beija-flores não são exceção. Essas criaturas pequenas, mas muito rápidas, combinam velocidade, som e cor para atrair a atenção de uma dama do coração. E os cientistas se perguntam: como as ações de um homem diferem das ações similares de outro? Como uma mulher faz uma escolha e em que ela se baseia? Hoje vamos descobrir como os cientistas transformaram a dança do beija-flor em fórmulas e gráficos, temperando tudo com termos físicos. Vamos lá

Protagonista



Beija-flores são criaturas verdadeiramente únicas. Sua família tem cerca de 350 espécies que diferem em habitat, físico, dieta e hábitos. Uma característica comum de todas as espécies é um tamanho corporal pequeno (de 20 cm a 5,5 cm de comprimento) e peso muito baixo.


O comprimento do bico de algumas espécies de beija-flor é maior que o comprimento do corpo.

Portanto, a espécie maior, um beija-flor gigantesco, pesa apenas 20 gramas com um comprimento de corpo de 20 cm. É engraçado, dada a presença da palavra "gigantesco" em nome da espécie. Mas a menor espécie, uma abelha beija-flor, pesa menos de 2 gramas com um comprimento de corpo de 5,7 cm.



Tamanho pequeno e peso são uma excelente ferramenta para que os beija-flores sejam um dos melhores folhetos do planeta. Mantendo a mesma posição da cabeça, os beija-flores podem mudar a posição do corpo, dependendo das condições de vôo, ou seja, das correntes de ar. Os beija-flores também têm uma visão extremamente nítida, ajudando-os a reconhecer o menor movimento.

Este artigo descreve os resultados de observações de beija-flores em um túnel de vento.

Os beija-flores usam suas habilidades de vôo não apenas para caçar insetos, pendurados em flores, que também se alimentam de néctar, ou para evitar encontros indesejados com predadores, mas também para casos românticos.

Durante o período de nidificação, o macho, para atrair a atenção da fêmea, voa até 35 metros e cai com uma pedra. Durante esse rápido declínio (cerca de 27 m / s, ou seja, 97,2 km / h), as sobrecargas são muito grandes. Se compararmos o beija-flor com um homem, com tal aceleração, mesmo os pilotos mais experientes podem perder a consciência. O beija-flor é considerado o campeão na velocidade do mergulho aéreo, duas vezes à frente do predador habilidoso do falcão peregrino.

Quando o beija-flor executa seu truque, um som alto é ouvido, gerado pelas correntes de ar e pela plumagem incomum da cauda.


Ouça o som que os beija-flores geram com sua plumagem.

Adicionamos aqui uma cor incrivelmente brilhante e imediatamente obtemos três fatores principais que afetam o sucesso das mulheres: velocidade, som e cor.

Resta entender como tudo isso é combinado, existem critérios de avaliação e como um beija-flor deve mergulhar para atrair claramente a atenção.

Base de estudo

Para começar, os cientistas observam que muitos animais usam combinações de diferentes tipos de sinais para atrair a atenção de um parceiro. Em outras palavras, vemos o homem dançando ou cantando, mas para a mulher é uma combinação de sinais vibracionais, sonoros e outros. Se eles correspondem a algum "padrão", o homem pode conseguir o que quer.

A dificuldade reside no fato de que até agora pouco se sabe como esses sinais são percebidos, como são sincronizados e em quais combinações, quais são os critérios de avaliação etc. Há muitas perguntas, porque os cientistas decidiram realizar este estudo.

Os cientistas conseguiram desenvolver uma nova metodologia para analisar a estrutura, funções e dinâmica dos sinais multimodais (quando há uma combinação de mais de uma modalidade sensorial). Essa técnica também permite que você leve em consideração a influência do objeto de sinal (neste caso, a fêmea do beija-flor), porque seus processos sensoriais e cognitivos afetam a estrutura do sinal.

Do ponto de vista sensorial, os sinais multimodais são um excelente irritante. Sinais diferentes podem amplificar e mudar um ao outro, o que aumenta sua percepção pelo objeto ao qual são direcionados.

Um dos aspectos mais importantes na formação de um sinal multimodal é o tempo, mais precisamente, a sincronização em uma determinada ordem de todos os sinais participantes. Isso pode ser comparado a cantar nas pessoas. Imagine que o cantor comece a cantar o primeiro verso, quando a melodia do refrão tocará, e assim por diante até o final da música. Ou seja, sua voz (sinal) não será sincronizada com a música (também um sinal). É improvável que alguém goste desse canto.


Sapo dardo

Como exemplo, os cientistas citam os pica-paus masculinos que não atacam um macho "artificial" (modelo) se não houver sincronização de sinais sonoros (sons de invocação sintéticos) e visuais (pulsação do saco da garganta). Faça uma cópia 100% plástica do sapo, coloque-a ao lado do macho e ele não fará nada. Mesmo se você ativar a gravação de sons de chamada pelos alto-falantes, eles não serão alterados. Mas se houver um componente visual em conjunto com esses sons, haverá uma luta do milênio.


Selasforus tricolor

Para entender a sincronização dos sinais, os cientistas realizaram observações e análises do comportamento dos machos do selasforus tricolor (Selasphorus platycercus). Os machos desse tipo de beija-flor fazem “quedas” (mergulho) no ar e decolam novamente, formando uma trajetória de vôo em forma de U. Durante o movimento, os machos emitem um zumbido gerado pela cauda. Além disso, o peito dos machos é pintado em uma cor vermelha brilhante, que também é um sinal visual. Tudo isso agregado nada mais é do que um sinal multimodal.

Os pesquisadores quantificaram 48 mergulhos. Durante as observações, foi utilizado o software para rastreamento de imagens e análise acústica. Os cientistas também avaliaram a assinatura recebida da posição de uma mulher, levando em consideração o efeito Doppler. Além disso, usamos um modelo computacional para a percepção de cores de beija-flores para avaliar a importância da coloração masculina como sinal visual.

Resultados da observação

Depois de observar os truques malucos dos machos beija-flores, os cientistas calcularam a velocidade média de queda - 23,25 m / s, que é aproximadamente igual a 83,7 km / h. O tempo desde a decolagem até a conclusão do pico foi de cerca de 6,4 s.


Imagem nº 1: dados após as observações (trajetória, velocidade / som, frequência dos sinais sonoros, alteração da cor do seio).

A análise sonora mostrou que os sons gerados pelas asas e cauda podem ser divididos em três componentes, mostrados na imagem 1b . A primeira parte (A, linha violeta) do som surge devido às asas durante as direções descendente e horizontal. Entre essas direções, onde o macho inicia a decolagem de retorno, há um zumbido característico criado pela cauda. Após a decolagem, ocorrem breves intervalos sonoros (B e C), característicos desse tipo de ave durante a decolagem.

Dada a natureza multicomponente, o sinal sonoro é dinâmico, amplificando no outono e diminuindo durante a decolagem. Devido ao efeito Doppler, a percepção feminina desse sinal aumenta em ~ 6,5% quando o homem se aproxima e diminui em ~ 4% quando é removida.


Imagem No. 2

Para entender como as fêmeas percebem as mudanças de cor no peito dos machos, os cientistas usaram fotografias de exposições de museus no espectro ultravioleta tiradas de diferentes ângulos. A informação obtida foi combinada com dados sobre a posição do corpo do homem em diferentes momentos do mergulho. Como conclusão, o peito do homem só será visível quando seu corpo estiver em um determinado ângulo em relação à fêmea imóvel. Para os cálculos, foi proposto que um ângulo de visão de 0 ° corresponda à posição ortogonal do corpo masculino em relação à fêmea ( 1e ). Assim, o peito do macho será visível para a fêmea apenas na faixa de -80 ° (quando o bico é direcionado para a fêmea quando se aproxima) a 60 ° (quando o bico é direcionado da fêmea à distância). Fora desse intervalo, o peito do homem é bloqueado pelo próprio corpo e é inocente para a fêmea.

Usando um modelo computacional do sistema de percepção de cores da fêmea, os cientistas descobriram que a cor do peito do homem muda drasticamente durante o processo de mergulho (na percepção da fêmea). A cor muda de vermelho brilhante para verde escuro ( 1e e 2s ). Todo o processo de mudança de cores leva cerca de 120 ms.

A observação mais significativa não é uma mudança visual de cor ou mesmo a geração de sons pela cauda, ​​mas a sincronização de todos os sinais em uma única estrutura ( 2a ).

Quando o macho atinge o topo do eixo horizontal da trajetória, espalha a cauda, ​​o que leva à geração de um zumbido ( 2d e 2e ). Ao mesmo tempo, durante 300 ms, ele demonstra sua coleira colorida (peito). Nesse período incrivelmente curto, a frequência de zumbido percebida aumenta e o macho fica o mais próximo possível da fêmea. Em outras palavras, o homem se afasta do objeto de desejos (a fêmea), acelera, liga a música e, ao lado dela, mostra efetivamente sua roupa ao acompanhamento da plumagem da cauda, ​​que se intensificou devido ao efeito Doppler.

Para uma familiarização mais detalhada com os detalhes do estudo, recomendo a leitura do relatório dos cientistas e materiais adicionais .

Epílogo

Os cientistas sabem muito bem que ainda sabem muito pouco sobre como os sinais são percebidos por diferentes animais durante a comunicação. No entanto, neste estudo, eles conseguiram confirmar a importância de dois aspectos - sincronização e multimodalidade, importantes para melhorar a percepção de sinais individuais e sua combinação.

Como se viu, os machos beija-flores não apenas se exibem na frente das fêmeas, mas tentam verificar a melhor trajetória para capturar de maneira mais eficaz a atenção à pessoa.

O mundo da vida selvagem continua a surpreender e a nos tocar. O que consideramos uma dança ou fuga comum em nome da atenção, de fato, é um conjunto complexo de sinais que espreitam em si muitos fenômenos físicos e processos biológicos. Como se costuma dizer, nem tudo é tão simples quanto parece à primeira vista.

PS

Queridos amigos, quero mais uma vez parabenizá-lo com entusiasmo pelo próximo ano novo. O ano passado nos deu muitas novas descobertas, pesquisas incríveis e observações muito engraçadas. O mundo é reabastecido com novos conhecimentos todos os dias, e espero que este ano sejamos convencidos disso mais de uma vez.

Permaneça curioso, ame a ciência, descubra o mundo em toda sua beleza inimaginável e diversificada. Feliz Ano Novo, pessoal! :)



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