Исследование, проведенное под руководством Бентона Уолтерса из Бристольского университета (Великобритания), поставило под сомнение одну из фундаментальных догм биологии — убеждение в том, что естественный отбор превращает органы животных в идеальные инструменты. Ученые обнаружили, что большинство птиц обладают крыльями, далекими от аэродинамического совершенства. Работа, опубликованная в журнале Nature Communications, демонстрирует, что эволюция не всегда стремится к абсолютному пику эффективности, и для выживания вида зачастую достаточно быть просто «хорошим середнячком».

Карта эффективности

Чтобы оценить степень совершенства пернатых, команда исследователей  сначала создала математическую модель всех физически возможных форм крыльев, включая те, что никогда не встречались в природе. На основе этой сетки была составлена карта аэродинамических характеристик, где возвышенности обозначали зоны максимальной эффективности, а впадины — худшие варианты конструкции. 

Только после этого на карту нанесли данные 1139 реальных особей. Оказалось,  подавляющее большинство птиц, включая воробьинообразных, ворон и славок, расположились в средней и нижней частях шкалы эффективности.

Неожиданные аутсайдеры

Одним из главных сюрпризов исследования стало положение признанных мастеров полета. Альбатросы, способные проводить в открытом океане недели и преодолевать колоссальные расстояния почти без взмахов крыльев, оказались на карте далеко от зон теоретического идеала. Аналогичная ситуация сложилась и с полярными крачками — рекордсменами по дальности миграций, совершающими ежегодные перелеты из Арктики в Антарктику. Выяснилось, что для совершения самых впечатляющих путешествий на планете вовсе не обязательно обладать безупречной аэродинамикой. 

Парадокс пингвинов 

На вершине рейтинга эффективности оказались две максимально непохожие группы. Колибри заняли место среди лидеров вполне закономерно, так как их выживание напрямую зависит от способности к зависанию в воздухе для питания нектаром. 

Однако настоящим открытием стали пингвины: именно их крылья оказались наиболее приближенными к идеальной теоретической форме для полета. Ирония эволюции заключается в том, что пингвины не летают в воздухе, а используют свои идеально сконструированные «крылья-ласты» для перемещения в воде. Похоже, природа наделила их безупречным летным механизмом, который затем был переориентирован для нужд океана, где физика движений во многом повторяет аэродинамические принципы.

Уроки природы для инженерии 

Работа Бентона Уолтерса имеет не только теоретическое, но и практическое значение. Инженеры, проектирующие летательные аппараты, часто ищут вдохновение в живой природе, однако теперь становится ясно, что не каждая птица может служить эталоном для авиастроения. 

Исследователи планируют расширить анализ, включив в него летучих мышей, вымерших птерозавров и древних археоптериксов, чтобы понять, как менялись формы крыльев на протяжении миллионов лет.