Исследование формы головы и аэродинамики летучих мышей
Птицы и летучие мыши летают, но их формы сильно различаются, что влияет на аэродинамику. В отличие от птиц, многие летучие мыши используют эхолокацию и имеют внешние ушные раковины (пинны), а у некоторых видов есть крупный носовой листок (нос-лист), помогающий направлять эхолокационный сигнал. Эти структуры могут создавать аэродинамическое сопротивление (дрэг).
Чтобы понять, как форма головы влияет на полёт, авторы исследования в PLOS ONE протестировали семь видов летучих мышей с разной формой головы, включая вид с носовым листком, который ранее не изучали.
Методология
- Исследователи провели микро-компьютерную томографию (КТ) голов уже умерших летучих мышей и создали их 3D-модели.
- Стандартизированный профиль тела для моделей был создан на основе фотографий летящих мышей (например, бледного копьеноса и волосатого большеуха).
- Модели помещали в аэродинамическую трубу и тестировали при углах атаки от −30° до +30° и скоростях воздуха 5 м/с и 10 м/с, измеряя подъёмную силу (лифт) и сопротивление (дрэг).
Результаты
- Головы летучих мышей генерируют значительную подъёмную силу и сопротивление, но отношение подъёмной силы к сопротивлению (lift-to-drag ratio) высоко для всех видов.
- Это означает, что мыши испытывают больше подъёмной силы, чем сопротивления. Поскольку высокое отношение лифта к дрэгу помогает полёту, форма головы, вероятно, не так сильно мешает полёту, как считалось ранее.
- Дополнительные тесты на модели длинноногого листоноса (имеющего и пинны, и носовой листок) показали, что с этими структурами модель испытывает высокие лифт и дрэг, а при их удалении эти силы в основном снижаются.
- Поскольку пинны в большинстве случаев создают больше лифта, чем дрэга, авторы предполагают, что особенности головы летучих мышей не несут высокой аэродинамической "цены", а могут даже помогать полёту.
Значение исследования
Исследование расширяет предыдущие работы, демонстрирующие, что пинны могут создавать подъёмную силу, за счёт:
- Использования детализированных моделей широкого ряда видов с разной длиной пинн.
- Включения в тесты вида с носовым листком.
- Изучения видов из разных экологических ниш, что повышает возможность обобщения результатов для всего таксона летучих мышей.
Авторы признают ограничения тестирования статических моделей, но их результаты указывают, что пинны и носовые листки, вероятно, не так сильно влияют на аэродинамические способности летучих мышей, как предполагалось.