فريق دولي من العلماء يتوصل إلى حل لغز طنين الطيور الطنانة
الشيء الجميل في ضربة الجناح المعقدة للطيور الطنانة أنها تتسبب في نغم أكثر ارتفاعا، وهذه النغمات هي التي تعطي الصوت طابعه الخاص.
السبب الرئيسي للطنين يكمن في قوى ديناميكا الهواء، وتغيُّر الضغط الناتج عند تحرُّك الأجنحة (غيتي إيميجز)
حال سماعك صوتها يمكنك فورا تمييزها عن غيرها من أنواع الطيور، لكن السبب وراء طنين الطيور الطنانة ظل لغزا حار العلماء في تفسيره حتى يومنا هذا.
الديناميكا الهوائية للطيران
في تقرير نشر بصحيفة الغارديان (The Guardian) بتاريخ 16 مارس/آذار الجاري، أشار الكاتب إلى أن السبب الرئيسي يبدو أنه يكمن في قوى ديناميكا الهواء، ومن ثم تغيُّر الضغط الناتج عند تحرُّك الأجنحة.
وذلك وفقا لنتائج البحث الذي أجراه علماء من جامعة ستانفورد الأميركية (Stanford University)، وجامعة آيندهوفن للتكنولوجيا الهولندية (Eindhoven University of Technology)، بالمشاركة مع شركة سوراما (Sorama) الهولندية، والمنشور في دورية إيلايف (eLife) في السادس من مارس/آذار 2021، بعد إجراء تجارب على نوع يعرف باسم طائر آنا الطنان (Anna’s hummingbird).
يقول ديفيد لنتنك الأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية بجامعة ستانفورد، والمشارك في البحث، إنه في حين كان معروفا أن الطنين مرتبط بحركة الأجنحة، فإن السبب وراء هذا الصوت لم يكن واضحا، حيث كان من المرجّح أن تغير الضغط الناتج عن الرفرفة، والدوامات المولدة في الهواء، والصفير الصادر من الريش هي المسببة للصوت.
وضع الفريق ميكروفونات وكاميرات عالية السرعة حول قفص تتغذى فيه 6 طيور طنانة (غيتي إيميجز)
خريطة صوتية ثلاثية الأبعاد
وضع الفريق أكثر من ألفي ميكروفون وكاميرات عالية السرعة حول قفص تتغذى فيه 6 طيور طنانة على زهرة اصطناعية، مما سمح لهم بالتقاط الأصوات التي تصدر من الطيور ومن ثم إنشاء خريطة صوتية ثلاثية الأبعاد، وربطها مع حركة الأجنحة التي تم التقاطها بواسطة الكاميرات.
ولمعرفة مصدر الأصوات، سعى الفريق إلى قياس قوى الرفع والاحتكاك الناتجة عن رفرفة الأجنحة. وللقيام بذلك، قاموا بإنشاء تجربة أخرى حيث كانت الطيور محاطة بوحدات لقياس الضغط، بالإضافة إلى كاميرات عالية السرعة، وقاموا بمراقبتها أثناء الرفرفة، حيث تم تحديد حجم قوى الضغط المُنتجة وكيف تغيرت بمرور الوقت.
عندما قام الباحثون بتجميع المعلومات حول القوى مع حركة أجنحة الطيور، تمكنوا من التنبؤ بالأصوات التي ستنشأ من هذه العوامل وحدها، ثم قاموا بمقارنتها بالخريطة الصوتية الثلاثية الأبعاد الناتجة عن التجربة الأولى.
كشفت النتائج أن قوى ديناميكا الهواء الناتجة أثناء حركة الأجنحة، جنبا إلى جنب مع سرعة واتجاه حركة الأجنحة، تكفي إلى حد كبير لتفسير الطنين.
العامل الحاسم في الطنين هو طبيعة وسرعة حركة أجنحة الطائر الطنان (غيتي إيميجز)
السر في حركة الأجنحة
ولاحظ الفريق أن العامل الحاسم هو حركة أجنحة الطائر الطنان، ففي حين أن معظم الطيور تخلق قوة رفع عند حركة الجناح للأسفل فقط -وجد الفريق أنها مصدر الصوت الأساسي- فإن الطيور الطنانة تفعل ذلك في حركة الجناح لأسفل ولأعلى نتيجة لحركة الجناح غير العادية، والتي تتبع مسارا يشبه شكل (U).
علاوة على ذلك، تحدث هذه الضربات بشكل أسرع بكثير عند الطيور الطنانة (حوالي 40 مرة في الثانية)، ونتيجة لذلك، يقول الفريق إن حركة جناح الطائر الطنان تولد أصواتا عند كل من 40 و80 هرتزا، والتي وجد أنها المكونات الرئيسية للطنين.
لكن تذبذب القوى في ضربات الأجنحة، وتأثير حركة الجناح على شكل U، ولدت نغمات ترددية أعلى لهذه الأصوات.
الطريقة المختلفة التي تحرك الكائنات الطائرة بها قوى الدفع، هي التي تعطي كل منها صوتا مختلفا (غيتي إيميجز)
يقول لنتنك "الشيء الجميل في ضربة الجناح المعقدة للطيور الطنانة أنها تتسبب في نغم أكثر ارتفاعا، وهذه النغمات هي التي تعطي الصوت طابعه الخاص. إن الطريقة الخاصة التي تتغير بها القوى هي التي تخلق الصوت الذي نسمعه"، ويضيف قائلا "هذا وحده يكفي لفهم المصدر الرئيسي للطنين".
وقد طبق الفريق نسخة مبسطة من نظريتهم على البيانات الخاصة بكائنات طائرة من البعوض، إلى الطيور مثل الحمام، للكشف عن سبب إنتاج حركتهم لأصواتٍ مختلفة، ويوضح لنتنك قائلا "إنها الطريقة المختلفة التي تولد بها قوى الدفع، هي التي تعطي كل طائر صوتا مختلفا".
الشيء الجميل في ضربة الجناح المعقدة للطيور الطنانة أنها تتسبب في نغم أكثر ارتفاعا، وهذه النغمات هي التي تعطي الصوت طابعه الخاص.
السبب الرئيسي للطنين يكمن في قوى ديناميكا الهواء، وتغيُّر الضغط الناتج عند تحرُّك الأجنحة (غيتي إيميجز)
حال سماعك صوتها يمكنك فورا تمييزها عن غيرها من أنواع الطيور، لكن السبب وراء طنين الطيور الطنانة ظل لغزا حار العلماء في تفسيره حتى يومنا هذا.
الديناميكا الهوائية للطيران
في تقرير نشر بصحيفة الغارديان (The Guardian) بتاريخ 16 مارس/آذار الجاري، أشار الكاتب إلى أن السبب الرئيسي يبدو أنه يكمن في قوى ديناميكا الهواء، ومن ثم تغيُّر الضغط الناتج عند تحرُّك الأجنحة.
وذلك وفقا لنتائج البحث الذي أجراه علماء من جامعة ستانفورد الأميركية (Stanford University)، وجامعة آيندهوفن للتكنولوجيا الهولندية (Eindhoven University of Technology)، بالمشاركة مع شركة سوراما (Sorama) الهولندية، والمنشور في دورية إيلايف (eLife) في السادس من مارس/آذار 2021، بعد إجراء تجارب على نوع يعرف باسم طائر آنا الطنان (Anna’s hummingbird).
يقول ديفيد لنتنك الأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية بجامعة ستانفورد، والمشارك في البحث، إنه في حين كان معروفا أن الطنين مرتبط بحركة الأجنحة، فإن السبب وراء هذا الصوت لم يكن واضحا، حيث كان من المرجّح أن تغير الضغط الناتج عن الرفرفة، والدوامات المولدة في الهواء، والصفير الصادر من الريش هي المسببة للصوت.
وضع الفريق ميكروفونات وكاميرات عالية السرعة حول قفص تتغذى فيه 6 طيور طنانة (غيتي إيميجز)
خريطة صوتية ثلاثية الأبعاد
وضع الفريق أكثر من ألفي ميكروفون وكاميرات عالية السرعة حول قفص تتغذى فيه 6 طيور طنانة على زهرة اصطناعية، مما سمح لهم بالتقاط الأصوات التي تصدر من الطيور ومن ثم إنشاء خريطة صوتية ثلاثية الأبعاد، وربطها مع حركة الأجنحة التي تم التقاطها بواسطة الكاميرات.
ولمعرفة مصدر الأصوات، سعى الفريق إلى قياس قوى الرفع والاحتكاك الناتجة عن رفرفة الأجنحة. وللقيام بذلك، قاموا بإنشاء تجربة أخرى حيث كانت الطيور محاطة بوحدات لقياس الضغط، بالإضافة إلى كاميرات عالية السرعة، وقاموا بمراقبتها أثناء الرفرفة، حيث تم تحديد حجم قوى الضغط المُنتجة وكيف تغيرت بمرور الوقت.
عندما قام الباحثون بتجميع المعلومات حول القوى مع حركة أجنحة الطيور، تمكنوا من التنبؤ بالأصوات التي ستنشأ من هذه العوامل وحدها، ثم قاموا بمقارنتها بالخريطة الصوتية الثلاثية الأبعاد الناتجة عن التجربة الأولى.
كشفت النتائج أن قوى ديناميكا الهواء الناتجة أثناء حركة الأجنحة، جنبا إلى جنب مع سرعة واتجاه حركة الأجنحة، تكفي إلى حد كبير لتفسير الطنين.
العامل الحاسم في الطنين هو طبيعة وسرعة حركة أجنحة الطائر الطنان (غيتي إيميجز)
السر في حركة الأجنحة
ولاحظ الفريق أن العامل الحاسم هو حركة أجنحة الطائر الطنان، ففي حين أن معظم الطيور تخلق قوة رفع عند حركة الجناح للأسفل فقط -وجد الفريق أنها مصدر الصوت الأساسي- فإن الطيور الطنانة تفعل ذلك في حركة الجناح لأسفل ولأعلى نتيجة لحركة الجناح غير العادية، والتي تتبع مسارا يشبه شكل (U).
علاوة على ذلك، تحدث هذه الضربات بشكل أسرع بكثير عند الطيور الطنانة (حوالي 40 مرة في الثانية)، ونتيجة لذلك، يقول الفريق إن حركة جناح الطائر الطنان تولد أصواتا عند كل من 40 و80 هرتزا، والتي وجد أنها المكونات الرئيسية للطنين.
لكن تذبذب القوى في ضربات الأجنحة، وتأثير حركة الجناح على شكل U، ولدت نغمات ترددية أعلى لهذه الأصوات.
الطريقة المختلفة التي تحرك الكائنات الطائرة بها قوى الدفع، هي التي تعطي كل منها صوتا مختلفا (غيتي إيميجز)
يقول لنتنك "الشيء الجميل في ضربة الجناح المعقدة للطيور الطنانة أنها تتسبب في نغم أكثر ارتفاعا، وهذه النغمات هي التي تعطي الصوت طابعه الخاص. إن الطريقة الخاصة التي تتغير بها القوى هي التي تخلق الصوت الذي نسمعه"، ويضيف قائلا "هذا وحده يكفي لفهم المصدر الرئيسي للطنين".
وقد طبق الفريق نسخة مبسطة من نظريتهم على البيانات الخاصة بكائنات طائرة من البعوض، إلى الطيور مثل الحمام، للكشف عن سبب إنتاج حركتهم لأصواتٍ مختلفة، ويوضح لنتنك قائلا "إنها الطريقة المختلفة التي تولد بها قوى الدفع، هي التي تعطي كل طائر صوتا مختلفا".
