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Flight energetics of the Marbled Murrelet, Brachyramphus marmoratus

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We measured flight speeds (n = 3000) of Marbled Murrelet, Brachyramphus marmoratus (J.F. Gmelin, 1789), to determine whether flight speeds of an exceptionably fast bird coincide with the maximum-range speeds (Vmr) predicted by aerodynamic theory. The mean (±SE) speed of 22.6 ± 0.21 m·s–1 was significantly higher than the Vmr predicted by four models, using conventional values for the parasite drag coefficient (CDpar). In order for the Penny cuick model to predict a Vmr of 22 m·s–1, a CDpar of 0.05, which is lower than any previously reported, is necessary; the other models would need to assume even lower values for CDpar. We concluded that the cruising speed of Marbled Murrelets exceeds Vmr. Marbled Murrelets may exceed Vmr as a result of behavioural decisions, and we examined two behavioural hypotheses: that flight speeds exceed Vmr to (1) minimize predation rate and (2) maximize chick growth rate. However, there was no significant difference between flight speeds during high (daylight) and low (darkness) predation periods or between chick-rearing and non-breeding periods. Marbled Murrelets may also appear to fly at a speed that exceeds Vmr because the underlying aerodynamic theory is inaccurate for this species. To examine the reliability of aerodynamic theory for Marble Murrelets, we compared measured wingbeat frequencies (f) to those predicted by Pennycuick's model. The mean f was significantly lower than the fref predicted by Pennycuick's model, and generally, f = 7.9m–0.22 is a better model for auks than Pennycuick's model. In addition, the Strouhal number was particularly low (0.12 ± 0.02). We conclude that the current aerodynamic models are insufficient for an exceptionally fast-flying bird.

Nous avons mesuré les vitesses de vol du guillemot marbré, Brachyramphus marmoratus (J.F. Gmelin, 1789), (n = 3000) afin de déterminer si les vitesses de vol d'oiseaux particulièrement rapides s'accordent avec les vitesses de croisière maximales (Vmr) prédites par la théorie aérodynamique. La vitesse moyenne (22,6 ± 0,21 m·s–1) est significativement plus élevée que la Vmr prédite par quatre modèles qui utilisent des valeurs conventionnelles du coefficient de traînée parasite (CDpar). Pour que le modèle de Pennycuick prédise une Vmr de 22 m·s–1, il faudrait utiliser un CDpar de 0,05, donc inférieur à tout ce qui a été rapporté dans la littérature; pour les autres modèles, il faudrait des valeurs encore plus faibles de CDpar. Nous concluons que la vitesse de croisière des guillemots dépasse Vmr. Comme les guillemots peuvent dépasser cette vitesse Vmr à cause de décisions comportementales, nous avons examiné deux hypothèses comportementales qui avancent que (1) c'est pour minimiser le taux de prédation et (2) que c'est pour maximiser le taux de croissance des oisillons. Cependant, il n'y a pas de différence significative entre les vitesses de vol durant les périodes de forte (clarté) et de faible (obscurité) prédation, ni durant la période d'élevage des petits et les périodes non reproductives. Les guillemots peuvent aussi sembler voler à des vitesses supérieures à Vmr parce que la théorie aérodynamique sous-jacente est inexacte pour cette espèce. Afin de déterminer la fiabilité de la théorie aérodynamique chez les guillemots, nous avons comparé les fréquences de battement d'ailes (f) à celles prédites par le modèle de Pennycuick. Le f moyen est significativement plus bas que le fref prédit par le modèle de Pennychuick et, en général, f = 7,9m–0,22 est un meilleur modèle pour les alcidés que celui de Pennycuick. De plus, le nombre de Strouhal est particulièrement bas (0,12 ± 0,02). Les modèles aérodynamiques courants sont inadéquats pour les oiseaux à vol exceptionnellement rapide.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: April 1, 2004

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