در نگاه اول، فلامینگویی که در آب کم‌عمق و قلیایی مشغول تغذیه است، موجودی آرام و باوقار به نظر می‌رسد. گردن بلندش به‌نرمی خم شده، سرش زیر آب فرو رفته و تصویری از پرنده‌ای بی‌صدا در حال فیلتر کردن آب ارائه می‌دهد.
اما زیر سطح آب چه می‌گذرد؟
آنچه دیده نمی‌شود، فعالیتی شدید و پویاست. فلامینگوها به‌هیچ‌وجه تغذیه‌کنندگان منفعل نیستند. آن‌ها مدام در حال به‌هم زدن آب هستند تا طعمه خود را به دام بیندازند.
این رفتار در فلامینگوهای شیلیایی در باغ‌وحش نشویل مشاهده شده و موضوع تحقیقات گسترده‌ای از سوی دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا در برکلی با همکاری موسسه فناوری جورجیا و دانشگاه ایالتی کنسُو بوده است.
محققان با ترکیب فیلم‌های واقعی از این پرندگان و مدل‌سازی‌های چاپ سه‌بعدی از منقار و پای فلامینگوها، کشف کردند که این پرندگان با ترکیبی از حرکات پا، سر و ضربات سریع منقار، طعمه زنده را شکار می‌کنند.
«فلامینگوها در واقع شکارچی هستند. آن‌ها فعالانه به دنبال حیواناتی هستند که در آب حرکت می‌کنند و چالش آن‌ها این است که چگونه این موجودات را متمرکز کرده، جمع کنند و بخورند.»
— دکتر ویکتور اورتگا خیمنز، استادیار زیست‌شناسی ترکیبی در UC Berkeley
فلامینگوها طعمه خود را در گرداب‌ها شکار می‌کنند
محققان دریافتند فلامینگوها از پاهای پهن و انعطاف‌پذیر خود برای به‌هم زدن رسوبات کف دریاچه استفاده می‌کنند. آن‌ها هنگام ایستادن یا حرکت دورانی، پای خود را به‌آرامی بالا برده و در گل فرو می‌برند و با این کار، جریان‌های چرخشی از آب و رسوب به اطراف می‌فرستند.
در همین حین، فلامینگو سر خود را به‌صورت عمودی و منقار‌اول در آب فرو می‌برد. این حرکت باعث ایجاد گردابی می‌شود که ذرات معلق، شامل طعمه‌های کوچک را به سمت بالا می‌کشد.
در ادامه، فلامینگو سر خود را وارونه نگه می‌دارد و منقار تخصصی آن با ضربات سریع، حرکات بیشتری در آب ایجاد می‌کند.
«شاید به نظر برسد آن‌ها فقط ذرات معلق را فیلتر می‌کنند، اما نه، آن‌ها واقعا در حال شکار حیواناتی هستند که حرکت می‌کنند.»
— اورتگا خیمنز
منقار فلامینگو چگونه عمل می‌کند؟
طراحی خاص منقار فلامینگو
منقار فلامینگو با تمام پرندگان دیگر متفاوت است. جلوی آن تخت است و به شکل L خم شده تا بتواند در حالت وارونه کار کند. وقتی فلامینگو سر خود را به جلو می‌برد، وارد مرحله‌ای به نام “اسکیمینگ” یا سطح‌روب می‌شود. در این وضعیت، پرنده منقار خود را به‌سرعت باز و بسته می‌کند و جریان‌هایی شبیه به صفحات آب ایجاد می‌کند که به آن‌ها گرداب‌های فون کارمان (von Kármán vortices) می‌گویند. این جریان‌های چرخشی به به دام افتادن طعمه‌هایی مانند آرتمیا (میگوی شور) کمک می‌کنند.
آزمایش با مدل چاپ سه‌بعدی
در آزمایشی با استفاده از منقاری چاپ‌شده و دستگاهی برای شبیه‌سازی زبان فلامینگو، مشخص شد که این حرکت لرزشی، میزان جذب طعمه را به‌شدت افزایش می‌دهد.
«لرزیدن منقار باعث شد تا تعداد میگوهایی که از داخل لوله عبور کردند، هفت برابر شود. این نشان می‌دهد که این رفتار نقش مستقیمی در افزایش شکار دارد.»
— اورتگا خیمنز
پشت‌صحنه کنجکاوی‌های علمی درباره فلامینگوها
علاقه اورتگا خیمنز به رفتار تغذیه‌ای فلامینگوها در بازدید خانوادگی از باغ‌وحش آتلانتا، درست پیش از شیوع کووید-۱۹ آغاز شد. او مشاهده کرد که چیزی پیچیده‌تر از آنچه دیده می‌شود، در حال وقوع است.
وی در آن زمان محقق پسادکتری در دانشگاه ایالتی کنسو بود و بعدها مسیر تحقیقاتی‌اش از جورجیا تک تا UC برکلی و دانشگاه مین ادامه یافت.
چگونگی تغذیه فلامینگو
فلامینگوها منقار پهن خود را روی بستر دریاچه می‌کشند تا ذرات و موجودات کوچک را به دهان بکشانند. آن‌ها با رقص پا، گل کف دریاچه را به هم می‌زنند و با حرکات سر، گردابی رو به بالا ایجاد می‌کنند. سپس با ضربات منقار، طعمه‌هایی مانند میگوی شور را به دهان می‌کشانند.
اهمیت پاهای فلامینگو
پای فلامینگو به اندازه منقار آن اهمیت دارد. پاهای پرده‌دار آن‌ها نرم و انعطاف‌پذیر هستند که به آن‌ها کمک می‌کند هنگام بالا آوردن پا، در گل گیر نکنند.
در آزمایشی با مدل‌های سخت و نرم از پای فلامینگو، مشخص شد که مدل نرم گرداب‌هایی مؤثر برای جلو بردن طعمه ایجاد می‌کند، درحالی‌که مدل سخت بیشتر فقط آشفتگی ایجاد می‌کند.
در آب کم‌عمق، اگر دقت کنید ممکن است رقص فلامینگوها را ببینید؛ این رقص نمایشی نیست، بلکه برای تغلیظ طعمه است.
حرکات دقیق در تغذیه
مدل‌سازی سه‌بعدی منقار
تیم تحقیقاتی مدل سه‌بعدی منقار L شکل فلامینگو را ساخت تا بررسی کنند که چگونه حرکات سریع سر باعث ایجاد گرداب‌های عمودی می‌شود. این گرداب‌ها ذرات و موجودات ریزی مانند کوپ‌پودها و میگوهای شور را به دام می‌اندازند.
سر فلامینگو با سرعت حدود ۴۰ سانتی‌متر در ثانیه حرکت می‌کند که برای شکار طعمه‌های سریع کفایت می‌کند. در همین حال، منقار پایینی حدود ۱۲ بار در ثانیه حرکت می‌کند، درحالی‌که منقار بالایی ثابت است.
«در آزمایش تونل آب، وقتی مدل سه‌بعدی را وارد جریان کردیم، متوجه شدیم که جریان‌های چرخشی متقارنی در دو طرف منقار ایجاد می‌شود که ذرات را دوباره به داخل منقار هدایت می‌کند. این همان ترفند دینامیک سیالات است.»
— اورتگا خیمنز
آینده الهام‌گرفته از فلامینگوها
گام بعدی تحقیقات اورتگا خیمنز، بررسی نقش زبان فلامینگو و لبه‌های شانه‌ای منقار در تصفیه غذا از آب شور و گاهی سمی است. این ساختارها ممکن است الهام‌بخش طراحی ابزارهای زیست‌محیطی جدید باشند.
«فلامینگوها حیواناتی فوق‌العاده تخصصی در تغذیه فیلترکننده هستند. نه فقط سر، بلکه گردن، پاها، حرکات و رفتارهای آن‌ها در شکار طعمه‌های کوچک و چابک نقش دارد.»
از بستر دریاچه تا آزمایشگاه
روش تغذیه فلامینگوها فقط یک کنجکاوی رفتاری نیست؛ بلکه نمونه‌ای از مهندسی هوشمندانه طبیعت است. تحقیقات آینده ممکن است به طراحی ابزارهایی برای تصفیه آب یا ساخت ربات‌هایی با پای نرم منجر شود.
این مطالعه در نشریه Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است.
