Řada ptáků má tmavě zbarvenou svrchní stranu křídel, zatímco spodní strana je zbarvena světle. Nápadně časté je toto zbarvení u mořských ptáků překonávajících dlouhé vzdálenosti. Vědcům vrtala záhada tmavých křídel hlavou po dlouhá desetiletí a zvažovali pro ni nejrůznější vysvětlení.
Podle některých odborníků nepřinášejí tmavá pera křídel žádnou přímou funkční výhodu, ale jsou jednoduše atraktivnější pro ptáky pátrající po vhodném partnerovi. Rozšíření tohoto rysu by proto mělo být výsledkem pohlavního výběru podobně jako extrémně dlouhá a nápadně zbarvená pera samců páva korunkatého. Podle jiných teorií jsou ptáci s tmavými křídly méně nápadní a snáze uniknou pozornosti přirozených nepřátel.
Vědci se zabývali také myšlenkou, že tmavší křídla přinášejí výhody při letu. Experimenty, které to měly potvrdit, ale končily rozporuplnými výsledky. Nepomohlo, ani když vědci testovali věrné modely ptačích křídel vytištěné na 3D-tiskárnách.
Nejnovější studie týmu vedeného Matthewem D. Shawkeym z university v nizozemském Ghentu publikovaná ve vědeckém časopise Journal of Royal Society Interface však dokazuje, že ptáci s tmavými křídly jsou při letu skutečně efektivnější, protože se jim intenzivněji ohřívají horní plochy křídel.
Výhodný ohřev křídel
Vědci ze Shawkeyho týmu již dříve potvrdili hypotézu, podle které zbarvení ovlivňuje teplotu povrchu křídla. Pro terénní pozorování i laboratorní testy využili orlovce říční (Pandion haliaetus), tereje bílé (Morus bassanus) a racky žlutonohé (Larus fuscus). Všechny tři druhy jsou stěhovavé.
Orlovci říční jsou kosmopolitně rozšíření dravci, kteří podnikají dálkové migrace mezi Evropou a subsaharskou Afrikou a jihovýchodní Asií. Tito ptáci létají ve dne a tmavě hnědá křídla vystavují intenzivnímu slunečnímu svitu. Dospělí terejové mají křídla na obou stranách bílá s černými konci, přičemž mladí ptáci mají peří tmavě šedé. Rackové žlutonozí mají konce křídel z obou stran černé. Zbytek křídla je z vrchní strany tmavý a ze spodní strany světlý.
Shawkey a spol. pečlivými měřeními prokázali, že i za letu, kdy kolem křídel proudí vzduch a ochlazuje je, se tmavá křídla zahřívají víc než křídla zbarvená světle. Na bílých křídlech s černými špičkami vzniká teplotní gradient, který způsobuje, že vzduch proudí od těla směrem ke koncům křídel, což napomáhá ke zvýšení vztlaku.
Inspirace pro konstruktéry dronů a letadel
V nové studii zkoumali evoluční biologové z univerzity v Ghentu muzejní exponáty celkem 324 druhů mořských ptáků, včetně orlovců říčních, terejů bílých a racků žlutonohých. Když porovnali zbarvení křídel těchto ptáků s tím, co je známo o jejich letových výkonech, ukázalo se, že ptáci s tmavými křídly bývají lepší letci.
Tým poté umístil do větrného tunelu dvě skutečná křídla terejů. Jedno křídlo bylo bílé s černou špičkou, druhé bylo celé tmavé. Vědci měnili rychlost proudění vzduchu ve větrném tunelu i polohu křídla. Simulovali také různou intenzitu slunečního záření pomocí infračervených lamp. Tmavé křídlo se podle očekávání více zahřívalo a vykazovalo rovněž lepší letové vlastnosti – kladlo proudění vzduchu až o 20% menší odpor než světlé křídlo s tmavou špičkou.
Na rozdíl od ptáků, kteří žijí na souši, létají mořští ptáci po dlouhou dobu v extrémních vedrech a v silném větru. Pokud jim vyšší teplota na svrchní straně křídla zajistí sebemenší výhodu, představuje to pro ně významný přínos.
Podle Matthewa Shawkeyho a jeho spolupracovníků mohou podobně těžit z vyššího ohřevu svrchní, tmavé strany křídel i další živočichové létající na dlouhé vzdálenosti.
Mohlo by se to týkat například motýlů. Nedávno vědci prokázali, že některé babočky bodlákové (Vanessa cardui) vykonávají migrace dlouhé až 14 000 kilometrů, když severní okraj jejich letního rozšíření sahá na Island a Špicberky, přičemž na zimu se uchylují do subsaharské Afriky k břehům Guinejského zálivu nebo do Etiopie.
Severoameričtí danaové stěhovaví (Danaus plexipus) migrují mezi jihem Kanady a severem Mexika a překonávají vzdálenosti kolem 4000 kilometrů. Oba druhy motýlů mají nápadně tmavé konce křídel. Babočka bodláková má navíc světlejší spodní stranu křídel. Danaus stěhovavý si zřejmě vybledlejší křídla nemůže dovolit, protože intenzivní oranžovou barvou varuje všechny přirozené nepřátele před jedem, který jeho tělo obsahuje.
O výsledky výzkumu biologů jeví velký zájem letečtí konstruktéři, protože jim nabízejí nové možnosti k vylepšení technologie dronů a letadel.
Titulní foto: barloventomagico, CC BY-NC-ND 2.0
