นกจิ๋วบินเร็วเว่อร์! เที่ยวคิวบาตามหา 'ฮัมมิงเบิร์ด' วิหคสายฟ้า

เพื่อศึกษาการเกี้ยวพาราสีของนกฮัมมิงเบิร์ดจิ๋วเพศผู้ นักวิทยาศาสตร์จับนกชั่งน้ำหนักตัวและวัดขนาดปีก นกตัวนี้อยู่นิ่งๆ บนเครื่องชั่ง เพราะเมื่อถูกจับให้นอนหงาย นกฮัมมิงเบิร์ดจะสับสนทิศทางไปชั่วคราว แต่เมื่อกลับมายืนตามปกติครู่เดียว มันก็บินได้อย่างรวดเร็วอีกครั้ง

ในการตามหานกขนาดเล็กที่สุดในโลก เรามายังเมืองปัลปีเต ประเทศคิวบา คริสโตเฟอร์ คลาร์ก นักปักษีวิทยา มีข้าวของเต็มรถให้ยกลง ทั้งกล้องถ่ายภาพ อุปกรณ์บันทึกเสียง และกรงโปร่งใสรูปทรงลูกบาศก์ ภายในเวลาไม่กี่นาทีที่มาถึง คลาร์ก ก็หมุนตัววนไปวนมา เขาพยายามติดตามเส้นทางการบินของ “กระสุนติดปีก” ตัวหนึ่ง ขณะมันพุ่งหวือจากดอกไม้ช่อหนึ่งไปยังอีกช่อหนึ่ง ตอนที่นกฮัมมิงเบิร์ดแวะเติมเชื้อเพลิงรสหอมหวานจากดอกไม้ ปีกของมันกระพือต่อเนื่องเห็นเป็นสีเทา พร่ามัว รวดเร็วเกินกว่าดวงตามนุษย์จะแยกแยะได้

ขนาดร่างกายที่ขาดหายไปของมัน ได้รับการชดเชยด้วยความกระตือรือร้น เมื่อมันเห็นว่ามีผู้มาเยือนในถิ่นของมัน เป็นนกเพศเมียตัวงามอยู่ในกรงโปร่งใสที่คลาร์กนำมาวางบนหลังคาสังกะสี แม้นกเพศผู้จะสังเกตเห็นกรงขังนกเพศเมีย แต่นั่นก็ไม่ได้ทำให้ความกระตือรือร้นของมันลดน้อยลงเลย มันโผจากคอนบนกิ่งไม้ บินลอยตัวนิ่งอยู่กลางอากาศ และส่งเสียงรัวๆ ไปยังทิศทางที่นกเพศเมียอยู่

มันไต่ระดับสูงขึ้นไปอีก จนกระทั่งเห็นเป็นจุดเล็กๆ บนท้องฟ้าที่มีเมฆปกคลุม จากนั้น มันพุ่งตัวไปข้างหน้าเหมือนรถไฟเหาะที่ขึ้นไปถึงจุดสูงสุด แล้วทิ้งตัวดิ่งพสุธาลงมา เพียงชั่วครู่เดียว การแสดงผาดโผนท้าความตายก็เกิดขึ้นอีกครั้ง คือไต่ระดับขึ้นไป ทิ้งตัวดิ่งลงมา แล้วโผขึ้น การทิ้งตัวดิ่งเหล่านี้กินเวลาแค่หนึ่งวินาที จากนั้นมันก็หายตัวไป และร่องรอยเพียงอย่างเดียวของเส้นทางที่มันบินผ่าน คือใบไม้ที่สั่นไหวจากการเคลื่อนที่ของมัน

แม้จะตั้งใจจ้องมองการเกี้ยวพาราสีนี้ แต่ผมก็ไม่เห็น

คลาร์กก็ไม่เห็นเช่นกัน แต่เขาทำอะไรที่ดีกว่านั้น เขาบันทึกการเกี้ยวพาราสีนี้ด้วยกล้องถ่ายภาพความเร็วสูง ซึ่งแต่ละวินาทีถ่ายได้ 500 ภาพ หลังจากคลาร์กดาวน์โหลดวิดีโอการทิ้งตัวดิ่งลงมา ซึ่งเป็นครั้งแรกที่มีการบันทึกภาพนกชนิดนี้ด้วยกล้องที่มีความเร็วสูงขนาดนั้น เขาเปิดคลิปให้ผมดูบนแล็ปท็อปคอมพิวเตอร์ โดยคลิกดูไปทีละภาพ ตอนนั้นเองที่เราได้เห็นการบินผาดโผนอันน่าตื่นตาที่ความเร็วของนกฮัมมิงเบิร์ดปกปิดไว้

นกฮัมมิงเบิร์ดอาศัยอยู่เฉพาะในทวีปอเมริกา จากทางตอนใต้ของรัฐอะแลสกาไปจนถึงกลุ่มเกาะเตียร์ราเดลฟวยโก มีชนิดพันธุ์ที่รู้จักแล้วราว 340 ชนิด ศูนย์กลางความหลากหลายอยู่ทางตอนเหนือของเทือกเขาแอนดีส ซึ่งมีนกฮัมมิงเบิร์ด 290 ชนิดอาศัยอยู่ในป่าดิบชื้นที่ลุ่ม ป่าเมฆคลุมบนยอดเขา และทุกระบบนิเวศที่อยู่ระหว่างนั้น ชนิดพันธุ์ที่เล็กที่สุดอาจมีน้ำหนักไม่ถึงสองกรัม ส่วนชนิดพันธุ์ที่ใหญ่ที่สุดคือนกฮัมมิงเบิร์ดใหญ่ ซึ่งพบในเปรูและชิลี มีน้ำหนักราว 20 กรัม

นกขนาดเล็กที่สุดในโลกเป็นเพียงความโดดเด่นหนึ่งในหลายอย่างของนกฮัมมิงเบิร์ด พวกมันเป็นนกจำพวกเดียวที่บินอยู่กับที่กลางอากาศได้ 30 วินาที หรือนานกว่านั้น เป็นนกจำพวกเดียวที่มี “เกียร์ถอยหลัง” คือบินถอยหลังได้จริงๆ และเป็นเจ้าของสถิติสัตว์มีกระดูกสันหลังซึ่งมีอัตราเมแทบอลิซึม หรือการเผาผลาญเร็วที่สุดในโลก การศึกษาของมหาวิทยาลัยโทรอนโต เมื่อปี 2013 สรุปว่า ถ้านกฮัมมิงเบิร์ดมีขนาดเท่ามนุษย์โดยเฉลี่ย พวกมันจะต้องดื่มน้ำอัดลมกระป๋องขนาด 330 มิลลิลิตรหนึ่งกระป๋องในแต่ละนาทีที่พวกมันบินอยู่กับที่ เพราะพวกมันเผาผลาญน้ำตาลเร็วมาก จึงไม่น่าแปลกใจที่นกฮัมมิงเบิร์ดจะต่อสู้กันเพื่อครอบครองดงดอกไม้ที่อุดมด้วยน้ำต้อย

ความพยายามวิเคราะห์กลไกการบินของนกฮัมมิงเบิร์ดเป็นครั้งแรกเกิดขึ้นในเยอรมนียุคนาซีเรืองอำนาจ ช่วงปลายทศวรรษ 1930 นักปักษีวิทยาชาวเยอรมันสองคนได้รับกล้องที่สามารถบันทึกภาพได้ 1,500 ภาพต่อวินาที จากสถาบันวิจัยทางการทหาร พวกเขาใช้กล้องนี้ถ่ายภาพนกฮัมมิงเบิร์ดจากอเมริกาใต้สองชนิดที่สวนสัตว์เบอร์ลิน “พวกเขาต้องการรู้ว่า นกฮัมมิงเบิร์ดบินอยู่กับที่ได้อย่างไร” คาร์ล ชุคมันน์ อดีตภัณฑารักษ์แผนกนกที่พิพิธภัณฑ์การวิจัยทางสัตววิทยา อะเล็กซานเดอร์เคอนิกในเมืองบอนน์ กล่าว

ภาพถ่ายเหล่านั้นแสดงให้เห็นว่า นกฮัมมิงเบิร์ดเหมือนกับผึ้งหรือแมลงวันมากกว่านกอื่นๆ ตรงที่พวกมันสร้างแรงยกได้ทั้งจังหวะกระพือปีกลงและกระพือปีกขึ้น

ในสหรัฐฯ ครอว์ฟอร์ด กรีนวอลต์ ทำงานด้านวิทยาศาสตร์ให้อีกฝ่ายหนึ่งของคู่สงคราม เขาเป็นวิศวกรในโครงการแมนแฮตตัน ซึ่งเป็นโครงการสร้างระเบิดนิวเคลียร์ลูกแรก ราวสิบสองปีหลังจากนักปักษีวิทยาชาวเยอรมันทั้งสองตีพิมพ์รายงานการวิจัย กรีนวอลต์ก็หันมาจับงานวิจัยเรื่องนี้ต่อ ภาพถ่ายนกฮัมมิงเบิร์ดของเขาตีพิมพ์ครั้งแรกในนิตยสาร เนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก ฉบับเดือนพฤศจิกายน ปี 1960

กรีนวอลต์ไม่พอใจกับกล้องถ่ายภาพยนตร์ความเร็วสูงที่มีอยู่ในเวลานั้น จึงสร้างกล้องขึ้นมาเอง เขาถ่ายภาพเคลื่อนไหวการบินของนกฮัมมิงเบิร์ดภายในอุโมงค์ลม โดยจับภาพพวกมันบินด้วยความเร็วถึง 43 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ขณะนกเร่งความเร็วจากตำแหน่งที่บินอยู่กับที่ กรีนวอลต์บันทึกภาพระนาบของปีกที่เอียงจากแนวนอนเป็นแนวตั้ง ซึ่งเป็นการเปลี่ยนทิศทางแรงขับดัน

ภาพถ่ายชุดใหม่เผยการค้นพบที่สำคัญก็จริง แต่ยังไม่สามารถไขปริศนาว่า นกฮัมมิงเบิร์ดกระพือปีกเร็วขนาดนั้นได้อย่างไร โดยปกติแล้ว ยิ่งกล้ามเนื้อหดตัวเร็วเท่าไร ก็ยิ่งทำให้เกิดแรงน้อยลงเท่านั้น ถ้าเช่นนั้น พวกมันสร้างแรงมากพอจะลอยอยู่ในอากาศได้อย่างไร

ในปี 2011 ไทสัน เฮดริก และเพื่อนร่วมงาน ใช้เครื่องไม้เครื่องมือเท่าที่มีอยู่หาคำตอบให้กับคำถามนั้น เฮดริกซึ่งเป็นนักวิจัยผู้เชี่ยวชาญด้านชีวกลศาสตร์ (biomechanics) ในสัตว์ จากมหาวิทยาลัยนอร์ทแคโรไลนา วิทยาเขตแชเพิลฮิลล์ รู้ว่าปีกของนกฮัมมิงเบิร์ดแตกต่างจากปีกของนกนางแอ่น ซึ่งเป็นญาติใกล้ชิดที่สุด กระดูกปีกของนกฮัมมิงเบิร์ดมีขนาดค่อนข้างเล็กกว่า และองค์ประกอบส่วนใหญ่ของปีกเทียบเท่ากับกระดูกมือ เพื่อให้ได้ภาพภายในปีกที่กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงสุด เฮดริกเชื่อมต่อกล้องซึ่งถ่ายภาพได้หนึ่งพันภาพต่อวินาทีเข้ากับกล้องถ่ายภาพรังสีเอกซ์

เมื่อเฮดริกไล่ดูภาพตามลำดับ การเคลื่อนไหวครั้งละเล็กละน้อยของกระดูกปีกก็ผสานกันเป็นรูปแบบ จากนั้นเป็นภาพเคลื่อนไหวต่อเนื่อง แล้วการทำงานของปีกก็เผยออกมาให้เห็น แทนที่จะกระพือปีกด้วยการขยับไหล่ขึ้น-ลง เฮดริกพบว่า นกฮัมมิงเบิร์ดกระพือปีกด้วยการหมุนไหล่ การปรับเปลี่ยนเช่นนี้ทำให้มันมีสิ่งที่เทียบได้กับ “เกียร์สูง” เพื่อให้การเคลื่อนไหวกล้ามเนื้อระยะหนึ่งมิลลิเมตรมากพอจะขับเคลื่อนปีกเป็นวงกว้าง

เรื่อง เบรนแดน บอร์เรลล์
ภาพถ่าย อานันท์ วรมา