ハチドリが花の前で空中停止できるのは、翼を高速で往復させながら向きをひねり、下向きに空気を押して体を支えているからです。一般的な鳥と違い、翼を戻す動きでも揚力を生み出します。ただし、上げるときと下げるときの力が同じというわけではありません。
ハチドリのホバリングとは？
ホバリングは、前に進まずほぼ同じ位置にとどまって飛ぶことです。ハチドリは花の蜜を吸う際、足場に止まらず空中で姿勢を保てます。体を比較的立てたまま、翼を体の左右で素早く動かし、翼の角度も連続して調整します。
飛ぶためには、重力に負けない上向きの力が必要です。この力を「揚力」と呼びます。翼が動くと周囲の空気の流れが変わり、その反作用として翼に力が生まれます。
羽ばたきは「下げるとき」だけではない
多くの鳥は、翼を下げる動きで主な揚力を得ます。一方、ハチドリは翼を下げるときだけでなく、戻すときにも体を支える力を生み出します。翼をひねって、戻す動きでも空気をうまく受けるのが特徴です。
2005年に科学誌『Nature』に発表された研究では、アカフトオハチドリの周囲の空気の動きをレーザーと微小な粒子で可視化しました。その結果、ホバリング中の体重支持への寄与は、翼を下げる動きが約75％、上げる動きが約25％でした。つまり「往復で同じ力を出す」という説明は正確ではありません。
空気の渦も飛行を助ける
翼の前縁付近には「前縁渦」と呼ばれる回転する空気の流れが生じることがあります。これは翼の周囲の圧力や流れを変え、揚力に関係します。ハチドリの翼の周囲でも、このような渦が観測されています。
ただし、ホバリングを「渦だけで飛んでいる」と説明するのも単純化しすぎです。翼の形、角度、回転、羽ばたきのタイミングなどが組み合わさって飛行が成立します。
なぜ空中停止は大変なのか
空中停止では、休まず翼を動かして体重を支える必要があります。翼の向きを切り替える瞬間にも筋肉を働かせるため、エネルギーの消費が大きい飛び方です。
2018年の研究では、ハチドリが羽ばたきの切り返しを含めて筋肉の働きを巧みに調整し、効率よくホバリングしていることが示されました。ハチドリの飛行は、昆虫のホバリングと共通点がある一方、骨と羽毛でできた鳥の翼ならではの仕組みも持っています。
花とハチドリの関係
ホバリングは花の蜜を利用するうえで役立ちます。花に止まれない位置でも蜜に近づけるからです。一方、すべての花で必ずホバリングするわけではなく、花の形や足場によっては止まって採餌することもあります。
花と訪花動物の関係については、ミツバチには花の模様が見える？紫外線でわかる昆虫の色覚も参考になります。鳥の翼が生む空気の流れに興味がある方は、フクロウはなぜ静かに飛べる？もご覧ください。
まとめ
ハチドリが空中で止まれるのは、高速の羽ばたきと翼のひねりによって、往復の両方で揚力を生み出せるためです。ただし、下げる動きの寄与が大きく、昆虫とまったく同じ飛び方ではありません。小さな鳥の飛行には、筋肉の制御と複雑な空気の流れが関わっています。
参考文献
- Warrick, D. R., Tobalske, B. W. & Powers, D. R. (2005). Aerodynamics of the hovering hummingbird. Nature, 435, 1094–1097. https://doi.org/10.1038/nature03647
- Ingersoll, R. & Lentink, D. (2018). How the hummingbird wingbeat is tuned for efficient hovering. Journal of Experimental Biology. PubMed
- Chai, P. & Dudley, R. (1999). Maximum flight performance of hummingbirds: capacities, constraints, and trade-offs. The American Naturalist, 153, 398–411. https://doi.org/10.1086/303179
アイキャッチ写真：Joshua J. Cotten / Unsplash
