Lidojuma Aeroakustika: Kolibri “Dzied”

{h1}

Vēja tuneļa pētījumi atklāj, kā kolibri spalvas izrādes laikā rada tik dažādas skaņas.

Šis WordsSideKick.com raksts tika piegādāts WordsSideKick.com sadarbībā ar Nacionālo zinātnes fondu.

Seksuālo rāvējslēdzēju vīriešu kolibri, to nirot, veido nevis balss, bet gan ar īpašajām astes spalvām laipnības dejas laikā. Kristofers Klarks, kurš tagad ir pēcdoktorantūras pētnieks Jēlas universitātes Peabodijas Dabas vēstures muzejā, atklāja šīs unikālās astes skaņas.

Pēc bakalaura grāda iegūšanas Vašingtonas štata universitātē 2001. gadā viņš apmeklēja maģistrantūru Teksasas universitātē Ostinā un pēc tam Kalifornijas universitātē Bērklijā. Viņa diplomdarbs bija vērsts uz seksuālās atlases un lidojuma izrādes lomu kolibri astes morfoloģijas veidošanā.

Disertācijas atzītākā daļa bija viņa 2008. gada raksts "Annas kolibri čirkst ar asti", kas veidoja virsrakstus un uzsāka viņa zinātniskās karjeras pašreizējo posmu. Tajā viņš parādīja, ka Annas kolibri (Calypte anna) kārdināšanas laikā skaļi izklausās ar astes spalvām, nevis vokāli, kā tika uzskatīts iepriekš. Noskatieties šo video, lai uzzinātu vairāk.

Pēc doktora grāda iegūšanas 2009. gadā Klarkam un viņa pašreizējam padomniekam Peabodijas muzejā Ričardam Prumam tika piešķirta Nacionālā zinātnes fonda dotācija, lai iedziļinātos spalvu radīto skaņu fizikā. Pēdējo divu gadu laikā Klarks ir plaši ceļojis pa Latīņameriku, lai ierakstītu galdiņu, meža zvaigžņu un citu slikti izpētītu kolibri sugu laipnības demonstrācijas - gandrīz visas tās rada atšķirīgas skaņas ar astes spalvām. Laboratorijā Klarks izmanto vēja tuneli, lai iegūtu spalvas, lai reproducētu skaņas, ko putni rada lidojuma laikā. Vēja tunelis ļauj viņam izpētīt, kā spalvas rada skaņas dažādos gaisa ātruma diapazonos.

Vārds: Kristofers J. Klarks
Vecums: 32
Iestāde: Jēlas universitātes Peabody Dabas vēstures muzejs
Studiju nozare: Kolibri laipni displeji un dzīvnieku lidojuma akustika

Kas jūs pamudināja izvēlēties šo studiju virzienu?

Annas kolibri niršanas sievai kompozīcija. Aste ir izkliedēta, lai niršanas apakšā skanētu skaļa skaņa.

Annas kolibri niršanas sievai kompozīcija. Aste ir izkliedēta, lai niršanas apakšā skanētu skaļa skaņa.

Kredīts: Kriss Klarks, Jēlas universitāte

22 gadu vecumā es sēdēju pie pusdienām Aidaho, vērojot, kā Calliope Hummingbirds apmeklē padevēju, kas bija collas no manas sejas. Es sev domāju: "Kolibri ir patiešām forši! Un tos būtu viegli noķert, kas viņiem ļautu viegli mācīties!" Ja jūs nolemjat izpētīt konkrētu dzīvnieku, tad jums jāpārliecinās, ka jūsu izpētes jautājums ir piemērots dzīvniekam. Kolibri ir nepārspējamas lidojuma spējas un viņi nebaidās dižoties, tāpēc viņu lidojuma izpēte bija vispiemērotākā.

Pašreizējais projekts radās, kad es sapratu, ka kolibri izstādīšanas laikā ar astes spalvām izdara skaļas skaņas. Tā nav "dungojošā" skaņa, par kuru viņi ir slaveni, bet drīzāk tās bija skaņas, kuras daudziem cilvēkiem šķita vokālas. Izrādās, liekot spalvas vēja tunelī, šīs bezbalsīgās skaņas bija patiešām viegli reproducēt un izpētīt. Tāpēc es jūtos izpētot skaņas, ko putni rada, lidojot.

Kāds ir labākais padoms, ko jūs jebkad esat saņēmis?
"Labs spriedums nāk no pieredzes. Un lielākoties tas nāk no slikta sprieduma."

Viena no nodarbībām ir tāda, ka, lai mācītos, jums jāļauj sev kļūdīties. Ja nemēģināt eksperimentu tāpēc, ka baidāties, ka tas nedarbosies, tad neveiksit visu iespējamo. Pieļaujiet kļūdas un mācieties no tām. Es pavadīju visu savu pirmo lauka sezonu, nespējot Annas kolibri uzstāties. Kad es beidzot izdomāju virkni triku (vissvarīgākais ir pacietība un vēlme stundām ilgi sēdēt uz vietas), bija tik aizraujoši beidzot iegūt dažus datus! Ir svarīgi atpazīt, kad esat izmantojis sliktu spriedumu, un to labot.

Kāds bija jūsu pirmais zinātniskais eksperiments kā bērnam?
Es neeksperimentēju - novēroju. Kad biju kubiešu skautos (11 gadu vecumā), es uztaisīju putnu māju, kuru mēs karājām pie loga pie manas gultas. Nākamajos pāris gados tajā ligzdojās pāris melni apvilkti šikadi. Viņi nolaidās uz stieples apmēram divas pēdas no loga, pirms un pēc došanās uz kasti. Viņi nevarēja redzēt pa logu, bet es tos labi redzēju un dzirdēju (un dzirdu mazuļus), kad guļu gultā, tāpēc es stundām ilgi tos vēroju. Es izdomāju, kura no tām ir sieviete - viņa satricinās spārnus un tēviņš viņu pabaros. Vēlāk, kad viņiem būs bērni, viņi atvedīs zaļos kāpurus no tuvumā esošās Douglas egles. Dažas stundas es saskaitīju barību; viņi visu dienu baroja savus mazuļus apmēram ik pēc četrām minūtēm.

Kāda ir jūsu iecienītākā lieta par pētnieku?
Man ir divas mīļākās lietas. Viens ir tad, kad es veicu eksperimentu, kura rezultāti ir skaidri, un tas nepavisam nav tas, ko biju gaidījis. Vīrieša Annas kolibri to dara skaļi CHIRP kad viņi veica laipnu niršanu mātītei. Tas izklausās pēc vokalizācijas, piemēram, kā tur sēdošs putns iet, čīkst, čīkst, izņemot to, ka viņš nir ar lielu ātrumu, kad viņš to dara. Tāpēc es gribēju pārbaudīt, vai aste rada šo skaņu, atrodot tēviņu, kurš varētu radīt skaņu, pēc tam noķerot viņu, noņemot ārējās astes spalvas un liekot viņam atkal ienirt. Es pilnībā gaidīju nulles rezultātu, t.i., ka putns joprojām skaļi teiks CHIRP kad pietrūkst divu sīku spalvu. Es biju cilvēkiem teicis, ka skaņa ir balss, un es testēju tikai tāpēc, lai pārliecinātos. Viņš piecēlās, uz augšu, uz augšu, tad balodis... un čukstēt, viņš neizklausījās! 10 reizes pēc kārtas viņam neizdevās! Es biju pārsteigts. Pārējo dienu pavadīju ar galvu mākonī, domājot par to, ko tas nozīmē. Es jau domāju par visām pārējām sugām, kuras man bija jāpēta, bet, protams, tas arī nozīmēja, ka man vajadzēja eksperimentu atkārtot vēl pāris reizes, lai pārliecinātu citus zinātniekus, ka mans rezultāts ir reāls.

Mana otra iecienītākā lieta ir meklēt tālu pazīstamu kolibri attālā vietā un pirmo reizi redzēt tā laipnības displeju. Slavenais ornitologs Džeimss van Remsens savulaik mēdza pieminēt: "Tikai muļķis pētītu meža zvaigznītes", jo grūti tos atrast. Šajos braucienos man jādara mājasdarbs, un tas prasa zināmu varenu mierinājumu; Es lasu ornitoloģiskās grāmatas, lai iegūtu mājienus (piemēram, kurā gada laikā tie varētu izaudzēt), un es runāju ar citiem ornitologiem un birderiem, lai iegūtu norādes. Dažreiz displeju atrašana darbojas ar milzīgu veiksmi. Man tas ir patiešām izdevies - man ir daži patiesi pārsteidzošs parādītos attēlus, un galu galā es tos parādīšu YouTube. Izrādās, spalvas rada fantastisku skaņu masīvu!

Kāda ir vissvarīgākā īpašība, kas pētniekam jāpierāda, lai viņš būtu efektīvs pētnieks?
Stūrgalvība, rokas uz leju. Zinātne dažreiz ir patiešām grūta, un jums tā jāturas. Grad skolā ir grūti. Labu eksperimentu ir grūti izveidot. Saņemt atļaujas ir grūti. Finansējuma iegūšana ir grūta. Savu dzīvnieku atrast ir grūti. Noķert savu dzīvnieku ir grūti. Veikt eksperimentu ir grūti. Ir grūti atkārtot savu eksperimentu ar to, kas šķiet tūkstošreiz. Grūti tikt galā ar spītīgajiem līdzstrādniekiem. Ir grūti analizēt savus datus. Ir grūti noraidīt papīru. Ir tik daudz lietu, kas var aizkavēt jūsu pētījumu, un spītība palīdzēs jums pārvarēt šos šķēršļus labāk nekā jebkurš cits atribūts. Tas ir mīts, ka pētījumus var veikt tikai “gudri” cilvēki. Patiesībā ikviens var veikt pētījumu, taču, lai gūtu panākumus, jums jābūt neatlaidīgam.

Kādas ir jūsu pētījumu priekšrocības sabiedrībā?

Vīriešu Annas kolibri (Calypte anna).

Vīriešu Annas kolibri (Calypte anna).

Kredīts: Kriss Klarks, Jēlas universitāte

Bens Franklins piedalījās jaunā izgudrojuma - karstā gaisa balona - demonstrācijā. Kāds tuvumā esošais jautāja: "Tas ir jauki, bet kam tas der?"

Bena leģendārā atbilde: "Cik labs ir jaundzimušais?"

Protams, šodien karstā gaisa baloni ir izauguši un tiem ir daudz lietojumu, kas netika gaidīti 1783. gadā. Gandrīz visi pašreizējie zinātniskie pētījumi ir vienādi: mēs precīzi nezinām, kam tas ir izdevīgi. Savam pētījumam es varētu nākt klajā ar ticamām atbildēm: varbūt mēs izgudrosim jauna veida noderīgu trokšņu veidotāju, kas plandās kā spalva (spalvu svilpe, kāds?). Bet ja godīgi, tie ir diezgan neskaidri. Īsti nezinu, cik labs ir šis bērniņš. Es domāju, ka lielākais tiešais ieguvums no maniem pētījumiem ir palielināt sabiedrības bailes par to, cik fantastiska ir dabas pasaule un cik pamata ikdienas lietas joprojām nav zināmas! Jums ir jāliek cilvēkiem novērtēt dabu, pirms varat pārliecināt viņus, ka tā ir jāsaglabā.

Kas ir visvairāk ietekmējis jūsu kā pētnieka domāšanu?
Tas ir grūts, to ir tik daudz! Mīļotā daļa no tā, ko es daru, ir “dabas vēsture”, kas ir novērojums tam, kā organismi dzīvo savu dzīvi dabiskajā vidē. Jebkurā laikā, kad esmu ārpus mājas, es veicu novērojumus, pat ja tas ir tangenciāls manam galvenajam pētniecības mērķim. Aleksandrs Skutčs bija drausmīgs dabas vēsturnieks, un tik daudz no tā, ko mēs zinām par tropu putniem, izriet no viņa novērotā. Skutčs kļuva par ornitoloģisko leģendu, izmantojot tīri novērojošus pētījumus, un savos rakstos viņš īpaši labi spēja skaidri noteikt atšķirību starp saviem novērojumiem (t.i., datiem) un viņa novērojumu interpretāciju (kas ir teorija). Es domāju, ka mūsdienu bioloģija dažreiz pārāk uzsver hipotēžu un teorijas nozīmi - es nekad nebūtu ievietojis NSF priekšlikumu, ka es vēlos izpētīt kolibri dabas vēsturi, jo tā nav pamatota. Bet ir svarīgi atcerēties, ka zinātne sākas ar rūpīgu novērošanu; hipotēzes rodas vēlāk. Tāpēc, rakstot par kolibri, es mēģinu līdzināties Skutch un skaidri noteikt atšķirību starp maniem datiem un manu interpretāciju.

Kas, jūsuprāt, pārsteigtu cilvēkus visvairāk par jūsu jomu vai par pētnieku?
Cilvēki bieži vien ir pārsteigti, uzzinot, ka šie kolibri laipnības attēlojumi vēl nav izpētīti. Pirmoreiz tika ierosināts 1897. gadā, ka kolibri šīs skaņas rada ar astes spalvām. Tas tur karājās kā zem koka karājas augļi, līdz es tos noņēmu 2008. gadā! Pat tiešām parastajām sugām, piemēram, kolibri ar Rubīna kaudzi, lielākoties ir slikti zināma dabas vēsture. Tātad patiesībā ir viegli par viņiem atklāt jaunus atklājumus, izmantojot tikai piezīmjdatoru, binokli, fotokameru un pacietību. Lai arī man patīk doties uz tādām attālām vietām kā Atacama tuksnesis vai Big Bend National Park, lai tur atklātu putnus, es veicu oriģinālos eksperimentus ar Annas kolibri, braucot ar velosipēdu uz veco atkritumu poligonu netālu no manas mājas. Ikviens, kurš to domā, var atklāt jaunas lietas par dzīvniekiem un augiem, kas dzīvo tieši viņu pagalmā. Tas cilvēkus pārsteidz!

Ja jūs no sava dedzinošā biroja vai laboratorijas varētu izglābt tikai vienu lietu, kas tas būtu?
Mana kolibri spalvu kaste. Es tos ieguvu pēdējo astoņu gadu pētījumu laikā vairākos desmit laukumos vairākās valstīs. Apkopošanas atļaujas ir grūti iegūt, tāpat kā CITES eksporta atļaujas. Putnus ir grūti noķert. Apdrošināšanas nolūkos es, iespējams, pieprasītu vērtību, kas pārsniedz 100 000 USD, kas lielākoties atspoguļotu laiku, kas nepieciešams, lai atkārtoti iegādātos līdzīgu spalvu komplektu. Patiesība ir tāda, ka tie ir burtiski nenovērtējami, jo tos pirkt vai pārdot ir nelikumīgi.

Kādu mūziku jūs visbiežāk atskaņojat laboratorijā vai automašīnā?
Man ļoti patīk grupa Cake. Mana mīļākā viņu dziesma ir “Federal Funding”.

Redaktora piezīme:Pētniekus, kas attēloti WordsSideKick.com rakstos, ir atbalstījis Nacionālais zinātnes fonds - federālā aģentūra, kuras uzdevums ir finansēt pamata pētījumus un izglītību visās zinātnes un inženierzinātnes jomās. Visi viedokļi, secinājumi un secinājumi vai ieteikumi, kas izteikti šajā materiālā, ir autora viedoklis, un tie ne vienmēr atspoguļo Nacionālā zinātnes fonda uzskatus. Skatiet WordsSideKick.com arhīvu.


Video Papildinājums: .




Pētniecība


Senās Fosilijas Liecina Par Gepardu Izcelsmi
Senās Fosilijas Liecina Par Gepardu Izcelsmi

Malumednieki 3 Gadu Laikā Nogalināja Vairāk Nekā 100 000 Ziloņu
Malumednieki 3 Gadu Laikā Nogalināja Vairāk Nekā 100 000 Ziloņu

Zinātne Ziņas


Kā Izskaidrot Bērniem Kopējo Saules Aptumsumu
Kā Izskaidrot Bērniem Kopējo Saules Aptumsumu

Kāpēc Bērnu Krākšana Var Izraisīt Uzvedības Problēmas
Kāpēc Bērnu Krākšana Var Izraisīt Uzvedības Problēmas

Trumps Izved No Parīzes Klimata Piedāvājuma: 5 Iespējamās Sekas
Trumps Izved No Parīzes Klimata Piedāvājuma: 5 Iespējamās Sekas

Nē, Baktērijas Nemutificējas Par Superbugiem Starptautiskajā Kosmosa Stacijā
Nē, Baktērijas Nemutificējas Par Superbugiem Starptautiskajā Kosmosa Stacijā

Viedās Transporta Sistēmas: Ceļojuma Nākotne?
Viedās Transporta Sistēmas: Ceļojuma Nākotne?


LV.WordsSideKick.com
Visas Tiesības Aizsargātas!
Pavairošana Materiālu Atļauts Tikai Prostanovkoy Aktīvu Saiti Uz Vietni LV.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com