進化：いったん降下してから上昇して止まり木に着地する技術を学ぶタカ
Nature
タカ科のモモアカノスリ（Parabuteo unicinctus）を4羽使った研究で、いったん降下してから上昇して止まり木に着地する飛行技術が、大型鳥類が着地の際に制御不能となる危険な状況を回避するために役立っていることが明らかになった。この飛行時の制動行動は、経験を通して学習される。今回の研究結果を報告する論文が、Nature に掲載される。
スピードの出た状態で止まり木に着地することは、鳥類にとって最も難しい飛行行動の1つで、大部分の自律走行機は、この飛行行動を再現できない。小さな鳥の中には、ホバリングして着地するものがいるが、大きな鳥は、通常、スウーピング（一定の高度まで降下してから上昇する飛行行動）して着地する。これは、体が大きすぎてホバリングできないためであり、最後に上昇することで運動エネルギーを位置エネルギーに変換して止まり木との衝突を避けるためである可能性が非常に高い。
今回、Graham Taylor、Marco Klein Heerenbrink、Lydia Franceたちは、4羽のモモアカノスリのスウーピングにおける飛行軌跡を観察し、この飛行行動を調べた。そのうちの3羽は、短い距離しか飛んでいない未熟な若い雄で、もう1羽は熟練した成体の雌だった。Taylorたちは、止まり木を5 m、7 m、9 mまたは12 m間隔に設置したコースを設定し、1585回の飛行による飛行軌跡データを収集した。3羽の若い鳥は、最初の数回の飛行では、直接的な羽ばたき飛行によって止まり木の間を移動していたが、まもなく熟練した成体の間接的なスウーピング行動を取り入れて、止まり木から前方にジャンプしてから数回強く羽ばたいて降下し、一定の高度に達すると、羽ばたかずに上昇し、体を上向きに動かして、ほぼ垂直の状態にして、翼を広げ、足が止まり木につかまるようにした。
Taylorたちは、データを分析した結果、スウーピング行動が、エネルギー消費を常に最小化するわけではないが、止まり木に着地するために空中での失速に成功した後、その危険な状態での飛行距離を減らす上で役立っており、着地時に目的地を注視するためにも役立っている可能性があると結論付けた。
Swooping upwards before landing on a perch helps larger birds to avoid any hazardous loss of control when perching, according to a study of four hawks published in Nature. This braking behaviour is learned through experience.
Perching at speed is one of the most demanding flight behaviours for birds, and is one that has eluded most autonomous vehicles. Smaller birds may touch down by hovering, but larger birds typically swoop up to perch—probably because their size prohibits hovering and because swooping upwards transfers kinetic energy to potential energy before a collision.
Graham Taylor, Marco Klein Heerenbrink, Lydia France and colleagues observed the swooping trajectories of four Harris’s hawks (Parabuteo unicinctus) to investigate this behaviour. Three of the birds were inexperienced juvenile males that had flown only short distances previously and the other was an experienced adult female. The authors collected trajectory data from 1,585 flights with perches set 5, 7, 9 or 12 metres apart. The young birds flew directly between the perches by flapping their wings for the first few flights. However, they soon adopted the indirect swooping behaviour of the experienced bird. They swooped by jumping forwards into a dive with several powerful wingbeats, which transitioned into an unpowered climb followed by an upward manoeuvre that ended with the body almost vertical and wings outstretched as the feet connected with the perch.
After analysing the data, the authors conclude that, although swooping behaviour does not necessarily minimize energy expenditure, it helps birds to reduce the distance they fly under hazardous conditions after effectively stalling in the air when perching and may aid visual fixation on the landing.
doi: 10.1038/s41586-022-04861-4
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