Cơ chế vật lý Đội hình bay chữ V

Động lực khí

Phân tích khí động lực học của đàn chim khi bay theo đội hình chữ V

Khi bay theo đội hình chữ V như vậy, các con chim thường tận dụng luồng không khí đi qua đôi cánh của chúng bao gồm: 1) luồng khí hướng lên (có lợi) từ phía dưới lên mép sau của đôi cánh giữ cho chú chim ở trên không trung mà không phải quạt cánh vất vả và 2) luồng không khí hướng xuống (không có lợi) từ phía trên đến mép sau đôi cánh. Lợi dụng luồng không khí chuyển động đi lên từ con chim dẫn đầu, con sau bay theo ở phía bên cạnh và hưởng được một phần sức nâng giúp bớt phải dùng nhiều sức lực.

Khi bay, con chim dẫn đầu vỗ cánh làm cho không khí hai bên cánh chuyển động bay lên, luồng khí này truyền ra phía sau. Những con chim bay sau tận dụng luồng khí từ con đầu đàn để nhận luồng khí có lợi và giảm thiểu luồng khí hướng xuống bất lợi để giảm thiểu sức lực mà chúng phải sử dụng trong suốt thời gian dài. Những con chim bay sau chỉ đơn giản cảm nhận được đâu là vị trí của luồng không khí hướng lên và đâu là vị trí của luồng không khí hướng xuống, từ đó chúng sẽ xác định được vị trí thích hợp để không phải mất nhiều sức lực khi bay. Cứ như vậy nối tiếp nhau chúng sẽ tạo thành một đội hình chữ V.

Đàn chim nhạn bay theo luồng khí đó xếp thành hình chữ V, giúp cho con chim bay sau lợi dụng được luồng khí được tạo ra từ con bay trước. Mỗi khi một ngỗng vỗ đôi cánh của mình, nó tạo ra một lực đẩy cho con ngỗng bay ngay sau nó, bằng cách bay theo hình chữ V, đàn ngỗng tiết kiệm được 71% sức lực so với khi chúng bay từng con một, những con bồ nông trắng khi bay theo đội hình chữ V có nhịp tim thấp và nhịp vỗ cánh thấp hơn 14% khi chúng bay một mình, và khi bay thành đàn thì những chú chim có thể bay nhanh hơn một con chim đơn độc tới 71%.

Con đầu đàn

Trong đội hình bay, vai trò đầu đàn của những con chim khỏe mạnh rất quan trọng, nhưng chúng có sự luân phiên dẫn đầu để đảm bảo mục tiêu chung của cả đàn. Con chim bay ở đầu mũi tên hay hình chữ V thường là đầu đàn và có sức khỏe hơn hẳn những con phía sau, dẫn đầu đàn nhạn luôn là con chim trống to khoẻ còn các con mái, chim non và các con sếu bay theo sau.

Khi con ngỗng đầu đàn mỏi mệt, thì ngay lập tức nó sẽ chuyển sang vị trí bên cánh và sẽ có một con ngỗng to khỏe khác sẽ thay thế để dẫn đầu. Trong khi bay theo hình chữ V, con ngỗng đầu đàn không phải là nhà lãnh đạo hay vị chỉ huy được hưởng danh lợi mà phải chịu nhiều hy sinh, mệt nhọc và áp lực nhất. Nên khi mệt mỏi phải lùi lại, nhường bước cho con ngỗng phía sau tiến lên vị trí đầu đàn. Có sự san sẻ mệt nhọc như vậy, bầy ngỗng mới bay xa được.

Sự phối hợp

Khi bay theo đội hình chữ V giúp giữ liên lạc tốt hơn bởi các chú chim đằng sau dễ dàng nhìn thấy các chú chim phía trước. Điều này rất quan trọng để chúng không bị lạc đàn mỗi khi chú chim bay đầu ra tín hiệu dừng lại để nghỉ, tìm thức ăn hoặc đổi hướng bay. Mỗi con ngỗng đều biết rằng không thể bay sai đội hình này, càng không thể bay một mình mà không có sự hỗ trợ về nhiều mặt của cả đàn, nếu muốn sống còn. Tiếng kêu của bầy ngỗng từ đằng sau sẽ động viên những con đi đầu giữ được tốc độ của chúng.

Mỗi khi một con ngỗng bay lạc khỏi hình chữ V của đàn, nó nhanh chóng cảm thấy sức trì kéo và những khó khăn của việc bay một mình. Nó sẽ nhanh chóng trở lại đàn để bay theo hình chữ V như cũ, và được hưởng những ưu thế của sức mạnh từ bầy, khi một con ngỗng bị bệnh hay bị thương và rơi xuống, hai con ngỗng khác sẽ rời khỏi bầy để cùng xuống với con ngỗng bị thương và bảo vệ nó. Chúng sẽ ở lại cho đến chừng nào con bị thương lại có thể bay hoặc là chết, và khi đó chúng sẽ nhập vào một đàn khác để tiếp tục bay về phương nam.