După ce am petrecut ceva timp luna trecută încercând să dezvolt prezentări grafice alternative pentru rapoartele cinematice în zborul cu aripi, am decis să încerc să răspund la una dintre întrebările atemporale ale științei: exact ce este viteza de viteză a unei rândunici neîncărcate?

Ce vrei să spui, o rândunică africană sau europeană?

Pentru început, aveam nevoie de date cinematice de bază despre speciile de rândunici africane și europene.

stânga: rândunica sud-africană
dreapta: Rândunica europeană

Deși 47 din cele 74 de specii de rândunici la nivel mondial se găsesc în Africa, 1 doar două specii poartă numele continentului: rândunica din Africa de Vest (Hirundo domicella) și rândunica sud-africană (Hirundo spilodera), cunoscută și sub numele de Rândunica de peșteră din Africa de Sud.

Întrucât aria Rândunicii din Africa de Sud se extinde doar la nord până în Zaire, 2 m-am simțit destul de încrezător că aceasta este specia africană nemigratoare la care s-a făcut referire în discuțiile anterioare privind capacitățile comparative și de cooperare a greutății rândunelelor africane și europene. 3

stânga: rândunica sud-africană
dreapta: Rândunica europeană

Datele cinematice pentru ambele specii africane au fost dificil de găsit, dar Barn sau European Swallow (Hirundo rustica) a fost studiat intens, iar datele cinematice pentru specia respectivă au fost ușor disponibile.

Este o întrebare simplă a raporturilor de greutate

Un sondaj de 54 de ani pe 26.285 de rândunele europene capturate și eliberate de Unitatea de Demografie Aviară a Universității din Capetown constată că rândunica europeană adultă medie are o lungime a aripii de 12,2 cm și o masă corporală de 20,3 grame. 4

Deoarece frecvența bătutului aripii și amplitudinea aripilor se regăsesc atât cu masa corporală, cât și cu datele cinematice de zbor sunt disponibile pentru cel puțin 22 de alte specii de păsări, 6 ar trebui să fie posibilă estimarea frecvenței (f ) și amplitudinea (A) a rândunelului european printr-o comparație cu specii similare. Cu aceste două numere, va fi posibilă estimarea vitezei de aer (U).

Pentru a menține viteza de viteză, o rândunică trebuie să-și bată aripile de patruzeci și trei de ori pe secundă, corect?

De fapt, greșit. Comparând rândunica europeană cu specii de păsări cu o masă corporală similară, putem estima că rândunica își bate aripile de 18 ori pe secundă cu o amplitudine de 18 cm:

Specii Masa corpului Frecvență Amplitudine
Zebra Finch 13 ani 27 Hz 11 cm
Rândunica europeană 20 g ≈ 18 Hz? ≈ 18 cm?
Ciocănitor pufos 27 g 14 Hz 29 cm
Budgerigar 34 g 14 Hz 15 cm


Rețineți că până și micuțul Zebra Finch bate din aripi de cel mult 27 de ori pe secundă în timp ce navigați.

Dacă ignorăm masa corporală și ne uităm doar la specii de păsări cu o anvergură aripilor similară, putem estima o frecvență medie de 14 bătăi pe secundă și o amplitudine de 23 cm:

Specii Anvergura Frecvență Amplitudine
Budgerigar 27 cm 14 Hz 15 cm
Rândunica europeană ≈ 28–30 cm ≈ 14 Hz? ≈ 23 cm?
Ciocănitor pufos 31 cm 14 Hz 29 cm
Starling european 35 cm 14 Hz 26 cm


Prin media tuturor celor 6 valori, putem estima că o rândunică europeană medie zboară la viteza de croazieră cu o frecvență de aproximativ 15 bătăi pe secundă și o amplitudine de aproximativ 22 cm.

Sari un pic, frate

Articolul de luna trecută despre Numărul Strouhal în zborul de croazieră a arătat cât de simplificate sunt formele de undă de zbor care grafică amplitudinea față de lungimea de undă l) -> pot fi utile pentru vizualizarea raportului StrouhalfA/U), un parametru adimensional care tinde să se încadreze în intervalul 0,2-0,4 în timpul zborului de croazieră eficient.

Pentru o rândunică europeană care zboară cu o amplitudine estimată a bătăilor aripilor de 24 cm, modelul prezis de zbor de croazieră variază de la un număr Strouhal (St) de 0,2:

. la un 0,4 mai puțin eficient:

Dacă prima diagramă (St = 0,2) este corectă, atunci viteza de croazieră a rândunelului european ar fi de aproximativ 16 metri pe secundă (15 bătăi pe secundă * 1,1 metri pe bătăie). Dacă a doua diagramă (St = 0,4) este exactă, atunci viteza de croazieră a rândunelului european ar fi mai apropiată de 8 metri pe secundă (15 bătăi pe secundă * 0,55 metri pe bătăie).

Dacă ne stabilim pe o valoare intermediară Strouhal de 0,3:

Putem estima viteza aeriană a rândunicii europene de aproximativ 11 metri pe secundă (15 bătăi pe secundă * 0,73 metri pe bătăie).

Trei vor fi numărul pe care îl vei număra

Viteza aeriană poate fi de asemenea prevăzută folosind o formulă publicată. Prin inversarea acestui raport mediu Strouhal de 0,3 (fA/U ≈ 0,3), Graham K. Taylor și colab. arată că, de regulă, viteza unui animal zburător este de aproximativ 3 ori mai mare decât frecvența amplitudinii (U ≈ 3fA). 5

Acum trebuie doar să conectăm numerele:

. pentru a estima că viteza aerului unei rândunici europene neîncărcate este de 10 metri pe secundă.

Da, sunt de acord cu asta

Cu unele studii suplimentare, a devenit clar că aceste estimări sunt corecte, deși poate întâmplătoare.

Un studiu real al două rândunici europene care zboară într-un tunel de vânt cu turbulențe scăzute din Lund, Suedia, arată că rândunelele bat din aripi mult mai încet decât estimările mele, la doar 7-9 bătăi pe secundă:

Viteza maximă pe care păsările o puteau menține a fost de 13-14 metri pe secundă și, deși studiul Lund nu discută în special zborul de croazieră, cel mai eficient flapping (7 bătăi pe secundă) a avut loc la o viteză de aer cuprinsă între 8-11 metri pe secundă, cu o amplitudine de 90-100 și grade (17-19 cm).

Și s-a bucurat mult

Medierea numerelor de mai sus și conectarea la ecuația Strouhal pentru zborul de croazieră (fA/U = 7 bătăi pe secundă * 0,18 metri pe bătăi/9,5 metri pe secundă) produce un număr Strouhal de aproximativ 0,13:

. indicând un model de zbor surprinzător de eficient care scade cu mult sub intervalul așteptat de 0,2-0,4.

Deși un răspuns definitiv ar necesita, desigur, măsurători suplimentare, medii publicate pentru lungimea aripii și masa corpului la nivel de specie, estimările inițiale ale lui Strouhal pe baza acestor medii și comparații între specii, studiul tunelului de vânt Lund al păsărilor care zboară la o gamă de viteze și numerele revizuite ale lui Strouhal pe baza acestui studiu mă conduc să estimez că viteza medie de croazieră a unei rândunici europene neîncărcate este aproximativ 11 metri pe secundă, sau 24 de mile pe oră.

Care este capitala Asiriei?

Pentru cei care caută răspunsuri suplimentare, cele patru capitale ale Asiriei erau Ashur (sau Qalat Sherqat), Calah (sau Nimrud), Dur Sharrukin de scurtă durată (sau Khorsabad) și Ninive. 8 Ruinele tuturor celor patru orașe antice se încadrează în statul modern Irak.

Referințe

G. L. Maclean
Păsările lui Roberts din Africa de Sud
John Voelcker Bird Book Fund, Cape Town, Africa de Sud (1985)

Graham Chapman, John Cleese, Eric Idle, Terry Gilliam, Terry Jones, Michael Palin
Monty Python și Sfântul Graal
Python (Monty) Pictures Ltd. (1975)

Unitatea Demografie Aviară
Rezultatele SAFRING ale rândunelului european (Hirundo rustica)
Departamentul de Științe Statistice, Universitatea din Cape Town (2002)

Graham K. Taylor, Robert L. Nudds, Adrian L. R. Thomas
Animalele care zboară și înoată fac croazieră la un număr Strouhal reglat pentru eficiență ridicată a energiei
Natură425, 707–711 (16 octombrie 2003)

Corespondență prin e-mail cu Graham Taylor de la Departamentul de Zoologie al Universității din Oxford (22-23 octombrie 2003)

Kirsty J. Park, Mikael Rosén, Anders Hedenström
Cinematica de zbor a rândunicii (Hirundo rustica) pe o gamă largă de viteze într-un tunel de vânt
Jurnalul de biologie experimentală204, 2741-2750 (2001)

  • Ashur Cherry
    Istoria asiriană
    Enciclopedia Mesopotamiană (2001)

    • unei