生物物理学

蜂鸟的羽毛之歌

在求爱过程中,一些蜂鸟由于风的作用而使其尾羽的振动而发出声音。

Marie-Neige鞋匠

安娜的蜂鸟求爱 (埃及人安娜) 是眼睛和耳朵的奇观。除了快速拍打翅膀和发出声音外,这只鸟还像其他几种蜂鸟一样继续前进, 音乐杂技飞行 :它会上升到40米的高度,向下朝鼻子靠近女性的方向下降,然后通过快速打开和关闭尾巴同时发出chi声和各种嗡嗡声来重新获得动力。 2008年,美国加州大学伯克利分校的两名生态学家克里斯托弗·克拉克(Christopher Clark)和特雷莎·费(Teresa Feo)表明,这些嗡嗡声是由鸟的尾羽在展开时产生的。 Ch。Clark和他的同事现在描述了尾巴的振动如何使这些羽毛唱歌。

在风洞中,他们使用激光振动计(一种同时用于检查飞机部件和诊断鼓膜的仪器)同时测量了14种蜂鸟的各种尾羽的振动速度。 ),并在拍摄体验时记录下这些羽毛根据风的力量发出的声音。因此,他们观察到,测试的每根羽毛的振动速度都随风的速度而增加,直到达到“巡航速度”:从临界速度开始,通过谐波建立了稳定的振动c即,在主振荡的多个频率处的次振荡。

羽毛然后发出声音。生态学家表明,发出的声音的每个频率分量(主频率和谐波)对应于羽毛的一种振动(主振动或谐波)。此外,每根羽毛的歌曲都是独特的:振动的特征以及因此发出的声音的特征取决于羽毛的形状和大小。根据他们的几何形状, 羽毛振动 通过弯曲,扭曲,在边缘起伏,甚至仅从边缘开始拍打。这些不同的振动模式产生不同的频率,这也取决于羽毛的大小。

这些振动模式的激发取决于各种参数,特别是风的入射角。因此,当两个相邻的羽毛被激发时,其他振动模式(以及其他声音)会伴随主要振动模式发生。那么,在两根羽毛之间观察到的相互作用有两种:机械的(羽毛碰撞,从而传递其振动)或空气动力学的(第一根羽毛偏转的空气到达第二根,并产生共振)。

实际上,在鸟类中,并非所有的尾羽都能发出声音。在安娜的蜂鸟中,只有最外层的羽毛会唱歌,而相邻的羽毛会同时振动,从而增强了第一根的歌声。在艾伦的蜂鸟中 (Selasphorus sasin)另一方面,两条相邻的羽毛以两种不同的频率振动,从而产生两种不同的声音。此外,它们的接近导致通过共振出现频率(两个频率的和与差)。和那只鸟在同时唱歌!

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