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Warum stehen Flamingos auf einem Bein?

Anonim

Flamingos überzeugen nicht nur durch ihre strahlend rosafarbenen Federn, sondern auch durch ihr schlankes Bein, selbst wenn sie schlafen.

Nun stellen Wissenschaftler fest, dass das Stehen auf einem Bein für Flamingos weniger intuitiv sein kann als das Stehen auf zwei Beinen. Es ist eine Erkenntnis, die zu stabileren Robotern mit Beinen und besseren Beinprothesen führen könnte.

Das einbeinige Problem

Eine frühere Erklärung für das Rätsel, warum Flamingos auf einem Bein stehen, ist die Einsparung von Körperwärme, da dadurch ein Bein weniger in das kühle Wasser gelegt wird, wo sie gespeist werden. Eine weitere Möglichkeit, die Wissenschaftler im Laufe der Jahre annahmen, war, dass eine solche Haltung die Muskelermüdung reduzierte. Bisher hatten die Forscher jedoch nicht direkt untersucht, wie viel Muskelaktivität die Vögel auf einem Bein ausgleichen müssen.

Die Neuromechanikerin Lena Ting von der Emory University und ihr Team untersuchten zuvor, wie die auf einem Bein stehenden Menschen ihr Gleichgewicht halten. Dies führte dazu, dass der vergleichende Neuromechaniker Young-Hui Chang am Georgia Institute of Technology die Untersuchung von Flamingos anregt. Seine früheren Arbeiten in Zoos halfen ihnen, die Vögel in Zoo Atlanta zu erforschen.

Um den Wissenschaftlern ein besseres Verständnis der Flamingo-Anatomie zu ermöglichen, "hatten wir das Glück, dass zwei gefrorene Flamingo-Kadaver von einem anderen Zoo gespendet wurden", sagte Chang. Als er die Vögel zum Labor zurückfuhr, erinnerte sich Chang daran, dass er „nicht erwartet hatte, wie lang ihre Beine sein würden. Mein Kühler war nicht groß genug! Die ganze Rückfahrt nach Atlanta verbrachte ich nervös wegen des Auftauens. Aber ich habe mir um nichts Sorgen gemacht. Die Isolierung von den Federn ist erstaunlich - wenn überhaupt, hatte ich Schwierigkeiten, sie für unser Arbeitszimmer aufzutauen, und musste mehrere Stunden lang Wärmelampen verwenden, um sie aufzutauen. “

Als die Wissenschaftler die Kadaver zerlegten, erinnerte sich Chang daran, einen Vogel am Bein unterhalb des Knies aufgehoben zu haben und den Körper „überraschend stabil“ zu finden. Selbst bei großen Neigungswinkeln - bis zu 75 Grad Neigung des Körpers nach hinten - Knie und Hüfte scheinen sich nicht zu bewegen. “

Die Flamingokadaver zeigten, dass die Vögel ihr Körpergewicht ohne Muskelaktivität passiv auf einem Bein tragen konnten.

"Das war der" Aha! "- Moment, als wir wussten, dass wir etwas Besonderes vorhatten", sagte Chang. "Wenn ein toter Flamingo es schaffen könnte, ist es wahrscheinlich für lebende Vögel verfügbar."

Überraschenderweise konnten Kadaverflamingos eine zweibeinige Pose nicht stabil halten. Dies deutet darauf hin, dass die Vögel mehr aktive Anstrengung für die Vögel benötigen, um eine zweibeinige Haltung zu stabilisieren als eine einbeinige, sagte Ting.

Darüber hinaus analysierten die Forscher acht lebende jugendliche Flamingos, während die Vögel auf einer Platte standen, die die auf dem Boden erzeugten Kräfte maß. Sie fanden die Flamingos weniger bewegt, als sie weniger aktiv wurden.

"Als die Vögel ihre Augen schlossen und auf einem Bein einschliefen, vermutlich mit sehr geringer Muskelaktivität, war ihre posturale Schwankung siebenmal niedriger als bei einer sehr aktiven Bewegung", sagte Chang.

Passives Gleichgewicht

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Flamingos auf passive Mechanismen angewiesen sind, anstatt auf aktive Muskelanstrengung, um ihren Körper zu unterstützen und ihr Gleichgewicht zu kontrollieren, während sie auf einem Bein stehen.

"Wir wissen immer noch nicht, welche anatomischen Mechanismen in die einbeinige Haltung eingreifen, die dies zulässt, aber soweit wir das beurteilen können, hängt dies mit der Skelettanatomie zusammen", sagte Chang. "Wir müssten die Skelettanatomie während dieses Verhaltens direkt abbilden - zum Beispiel mit Röntgenstrahlen -, um wirklich an die Sache heranzukommen, was eine Richtung für zukünftige Forschung ist."

Die Forscher vermuten, dass ein auf einem Bein stehendes Flamingo einem vertikalen, ausbalancierten, auf dem Kopf stehenden Pendel ähnelt. Ein solches Pendel könnte im Prinzip das Gleichgewicht mit wenig bis keiner Muskelaktivität halten. „Ich finde die Vorstellung, dass einbeinige Haltung weniger Energie kostet als Stehen auf zwei Beinen, sehr aufregend“, sagte Chang.

"Es ist nicht intuitiv, weil wir das Stehen auf einem Bein normalerweise als sehr schwierig betrachten und schwierige Dinge mit mehr Energieverbrauch gleichsetzen."

Diese Forschung könnte erklären, warum viele andere Vogelarten nur auf einem Bein stehen, sagten die Forscher.

"Es kann auch einige wichtige Anwendungen geben, um das Design effizienter auf Beinen stehender Roboter und angetriebener Prothesen zu inspirieren", sagte Chang.

Es bleibt unsicher, ob Flamingos auf einem Bein stehen, um die Muskelaktivität zu reduzieren, oder beide Wärme zu sparen. Die Forscher benötigen mehr direkte Messungen der Muskelaktivität und des Wärmeverlusts bei lebenden Vögeln, um diese Ideen weiter zu testen, sagte Ting.

Chang und Ting führten ihre Ergebnisse online am 24. Mai in der Zeitschrift Biology Letters ein. Die Forschung wurde jedoch in der Freizeit von Chang und Ting ohne direkte Finanzierung durchgeführt.

"Es war eine Arbeit der Liebe - Wissenschaft zu betreiben, nur um zu lernen, wie die Natur funktioniert", sagte Chang.

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