De ibis op de tweede rij maakt minder vorderingen met zijn vleugels. Wanneer hij zich achter en iets naast zijn metgezel nestelt, op het gunstigste punt van de V-formatie, kan hij de amplitude van de flap terugbrengen tot ongeveer 70% van de amplitude die nodig is tijdens een solovlucht. In het aan de Brown University ontwikkelde model verlaagt deze correctie het totale mechanische vermogen dat nodig is om te vliegen met 11%. De V van onderaf gezien ziet eruit als een strakke geometrie. In de lucht is het precisiewerk tussen vleugels, wervels en afstanden tot op de centimeter nauwkeurig.
Het mechanisme werd gereconstrueerd door Olivia Pomerenk en Kenneth Breuer, onderzoekers van het Center for Fluid Mechanics aan de Brown University. Hun studie gepubliceerd in PNAS vertrekt van een inmiddels vrij solide zekerheid: veel grote trekvogels exploiteren de V-vormige vlucht om de reis gemakkelijker te maken. Het bleef moeilijker om te begrijpen waar dat voordeel precies vandaan kwam.
Het zog van de eerste vogel verkort de slag van de tweede
Wanneer een vogel met zijn vleugels klapt, komen er luchtwervelingen uit de uiteinden. Direct achter het lichaam produceren ze een dalende stroom, terwijl ze aan de zijkanten een stijgende stroom genereren. Het volgende dier plaatst zichzelf precies in dit tweede gebied, ver genoeg weg om het slechtste deel van het pad te vermijden en dichtbij genoeg om zijn opwaartse kracht te benutten. Een comfortabele houding, zolang je maar de discipline hebt om hem kilometers in de lucht te houden.
Uit eerder onderzoek was al gebleken dat Noordelijke Amerikaanse Kale Ibissen hun hartslag synchroniseren met die van hun metgezel vooraan. Wanneer ze de twee diagonalen van de V bezetten, bewegen ze hun vleugels om de opstijgende stroom beter te onderscheppen; wanneer ze direct erachter komen, veranderen ze van fase om de effecten van de neerwaartse beweging te beperken. Het zijn snelle en continue aanpassingen, moeilijk te zien vanaf de grond en nog moeilijker te reproduceren in een model.
Pomerenk en Breuer brachten het tafereel terug tot de essentiële elementen: twee ibissen, één vooraan en één in het kielzog, waarbij de tweede vrij was om van positie in de ruimte, fase en amplitude van de flap en flexie van de vleugels te veranderen tijdens de opstijging. Het model analyseert de bewegingen frame voor frame en berekent de krachten die op het volgende dier inwerken terwijl het kielzog van het achtervolgende dier met zijn vleugels zwaait.
Het resultaat maakt ook duidelijk welk werk wordt verlicht. Elke vogel moet lift produceren om zijn gewicht en stuwkracht te ondersteunen om vooruit te komen. De door de leider gegenereerde stroom vermindert vooral de inspanning die nodig is om deze tweede kracht te produceren. De volger kan daardoor de slagamplitude verlagen, de vleugels minder verticaal bewegen en minder mechanisch vermogen verbruiken. Het maakt dezelfde reis, met een kleinere beweging.
De 11% is een modelschatting, geen aantal calorieën
Die besparing van 11% heeft betrekking op het mechanische vermogen dat door het model wordt geschat, en niet op de calorieën die worden geconsumeerd en direct gemeten bij een migrerende kudde. Bij de werkzaamheden zijn ook twee Noordelijke Kale Ibissen betrokken in een geoptimaliseerde en stabiele configuratie. Een echte kudde verandert van vorm, reageert op de wind, wisselt van positie en omvat dieren die verschillende afmetingen, vermoeidheid en motivaties kunnen hebben.
Het model retourneert echter een optimale positie die samenvalt met de positie die al bij levende ibissen is waargenomen. De vermogensreductie is ook compatibel met eerdere experimentele schattingen. De verdienste van het onderzoek ligt daarom in de mechanische verklaring: het verbindt de luchtstroom geproduceerd door de eerste vogel met de concrete verandering die door de tweede wordt aangebracht, dat wil zeggen een minder uitgebreide flap en een iets verminderde flexie tijdens het opstijgen van de vleugels.
Het model zou ook gebruikt kunnen worden voor dronezwermen
Deze reconstructie zou ook interessant kunnen zijn voor degenen die kunstmatige vluchtsystemen ontwerpen. Breuer noemt de zwermen drones die in de landbouw of bij brandbestrijding worden gebruikt: het organiseren van de positie en beweging van individuele vliegtuigen om contrails te benutten zou het energieverbruik kunnen verminderen en hun autonomie kunnen verlengen. De toepassing blijft voorlopig een onderzoeksperspectief. De ibissen hebben veel meer tijd gehad om de techniek te perfectioneren.
De volgende stap zal zijn om het paar in grotere groepen te plaatsen en de sociale en gedragsdynamiek toe te voegen die een echte kudde reguleert. De V-formatie blijft bovendien niet als een liniaal in de lucht gedrukt. Het rekt uit, breekt, hercomponeert. En binnen dat voortdurend onvolmaakte figuur zoekt elke vogel zijn stukje gunstige lucht.
