Почему птицы летают, но не падают?
Как известно, в организации птиц немало особенностей, связанных с полетом. К наиболее очевидным первичным и вторичным адаптациям относятся: обтекаемость тела, облегченный скелет (многие трубчатые кости пневматичны), срастание позвонков в большинстве отделов позвоночника, кроме шейного=эффективная опора при работе крыльев; уменьшение числа костей в дистальных отделах конечностей, особенно в кисти (при этом вспомним, что опорная поверхность крыла создается за счет перьев); редукция толстого кишечника (ускоренная дефекация=оптимизация массы тела); нерастяжимость легких при высокой эластичности воздушных мешков (последние не только играют роль «насоса», но и уменьшают плотность тела и снижают трение между внутренними органами во время полета: крылья поднимаются — мешки растягиваются и наоборот); высокие сердечный индекс и частота сердцебиений (это способствует, наряду с другими анатомо-функциональными особенностями — противоточным газообменом и т.п., общей интенсификации обмена веществ); крупный мозжечок (координация движений в полете); редукция мочевого пузыря, сохранение у самок только левого функционирующего яичника и левого яйцевода (снова говорим об оптимизации массы тела) и др.
При активном «машущем» полете за счет изменения «угла атаки» крыла создается подъемная сила. Парение же (пассивный полет) может обеспечиваться при «опоре» на восходящие термальные потоки (потоки теплого воздуха). Это, как правило, наблюдается на участках значительной «неоднородности» (перепадов) рельефа (пример — горные склоны) или на границе раздела сред (суши и воды).
Крыло как несущая плоскость
Работа крыльев и перьев во время машущего полета.
А. Положение крыльев при машущем полете у голубя. Б. Положение перьев при опускании крыльев вниз и взмахе вверх во время машущего полета
Источник
Как летают птицы?
Птицы — удивительные существа живущие по всей Земле. Они смогли освоить полёт, но что помогает им летать? Какие ещё особенности они приобрели в ходе эволюции и освоения полёта? Ответы на эти вопросы вы найдёте в этой статье.
Опорно-двигательный аппарат
Для способности полёта важно иметь лёгкий скелет, и к тому же крайне прочный, чтобы он мог выдерживать нагрузки при взлёте и посадке. Лёгкость обеспечивают полости в костях, заполненные воздухом. Но если кости были б полностью полые, они бы не отличались прочностью. Чтобы это компенсировать природа создала «балки» подпирающие кости изнутри.
Клюв — тоже способ облегчения скелета, к тому же он повышает аэродинамику, важную в полёте. Он намного легче челюстей с зубами. Скелет птиц имеет ещё много особенностей и различных видоизмененных костей, служащих как для полёта, так и для других приспособлений. Итак, скелет лёгкий и прочный, но что дальше? Основной летательный аппарат птиц это крылья. Что же они из себя представляют?
Передние конечности птиц — это редукцированные передние конечности рептилий, от которых птицы произошли. Миссия крыльев быть аэродинамичными и сильными, но при этом лёгкими. Как же это достигает природа?
Природа создала крылья — чудо инженерии. С птиц люди и черпали знания, чтобы тоже освоить воздушное пространство.
Крылья прекрасны с аэродинамической стороны. По форме крыло в разрезе напоминает каплю, приплюснутую снизу. Благодаря этой форме воздух над крылом проходит быстрее. Из-за увеличения скорости потока, давление уменьшается. В то же время под крылом создаётся высокое давление и крыло вместе с птицей (или самолётом) летит вверх.
Ещё одна особенность крыла это ограниченное движение запястного сустава. Мы, люди, можем двигать кистью в разные стороны без препятствий. Птицам же в полете требуется твёрдое положение крыла в пространстве. Движение запястья тут совсем ни к чему. Поэтому, птичье запястье может двигаться только в одной проскости, как локоть.
Двойное дыхание
Способность летать, довольно энергозатратная штука. Мыщцам требуется много кислорода постоянно. Для этого есть ещё один крайне интересный механизм. У птиц не бывает отдышки, они буквально вдыхают когда выдыхают.
Механизм двойного дыхания не такой замысловатый каким кажется на первый взгляд. Птицы обладают не растижимыми лёгкими, но при этом все пространство между органами, а иногда и пространство в костях, заполненно очень даже растижимыми воздушными мешками. В состоянии покоя, то есть не в полёте, дыхание происходит без участия легочных мешков. Самое интересное начинается, когда птица взмывает в воздух.
В состоянии покоя дыхание производится за счет мышц грудины, но в полете её мышцы заняты поднятием и опусканием крыльев. Как же тогда птица дышит? За счёт крыльев! При поднятии и опускании крыльев воздушные мешки расширяются, засасывая воздух, и сжимаются обратно, выталкивая воздух.
Важно уточнить, что газообмен происходит только в лёгких. Легочные мешки не способны совершать газообмен.
На стадии вдоха передние и задние воздушные мешки расширяются, свежий воздух попадает в лёгкие и задние мешки, а отработанный воздух из лёгких переходит в передние мешки.
Во время выдоха легочные мешки сжимаются, отработанный воздух из лёгких и передних мешков выдыхается, а в лёгкие из задних мешков попадает свежий воздух. Получается, что в лёгких постоянно есть свежий воздух. Очень удобная вещь, думаю многие бы не отказались от двойного дыхания. Также воздушные мешки участвуют в терморегуляции во время полёта. Находясь рядом с активно работающими грудными мышцами, они выводят лишнее тепло вместе с выдыхаемым отработанным воздухом. Так как перьевой покров очень хорошо сохраняет тепло, птица может перегреться, а легочные мешки помогают избежать этого. Такой механизм дыхания есть не только у птиц, но и у некоторых рептилий.
Организм птиц это несомненно совершенное инженерное решение, комплекс систем, которые крайне слаженно работают вместе, чтобы обеспечить птицам полёт и выживание. Птица — это прекрасный баланс лёгкости и силы, в ней собраны множество эффективных систем, которым людям ещё предстоит учиться.
Источник
Как и почему птицы летают? Описание, фото и видео
Птицы
Жарким летним днем, высоко в небе можно увидеть красивое зрелище: медленно парящую кругами хищную птицу. Ее полет, кажется, может длиться бесконечно. Лишь изредка, по необходимости птица взмахивает крыльями.
Сила тяжести, притягивающая любой предмет к земле, оказывает воздействие и на птиц. Поэтому птица, взмахивая крыльями, противодействует этой силе. Для полета необходима подъемная сила (как было описано в статье: как летают самолеты), но как она возникает у птиц?
Как возникает подъемная сила у птиц?
Подъемная сила возникает в крыльях. Крыло птицы не плоское, как кажется на первый взгляд, а имеет выпуклую по направлению вверх форму. Воздух, для того чтобы попасть с переднего края на маховые крылья, должен проделать более длинный отрезок пути по верхней части крыла, чем по внутренней части. Скорость воздушного потока на верхней стороне выше, чем на нижней. На верхней стороне крыла образуется подъемная тяга, а на нижней – давление. Они действуют вертикально вверх в противовес силе тяжести. Подъемная сила, складывающаяся из силы тяги и веса птицы, зависит от размера особи и формы ее крыла.
Скорость тоже играет не маловажную роль при обтекании крыла воздухом, и под каким углом воздух попадает на передний край крыла. Если измениться этот угол, то измениться и подъемная сила. Если крылья расположены вертикально относительно идущему навстречу воздуху, то поток, что обтекает крылья, тот самый, что держит птицу на лету исчезнет и птица окажется в воздушной яме. Таким образом происходит приземление.
Парение коршуна в восходящем потоке. Коршуны по утрам парят в небе тогда, когда солнце прогреет землю и воздух начнет подниматься вверх. В восходящем потоке они взмывают на высоту свыше 1000 метров и опускаются в следующую зону восходящего потока воздуха. Затем снова поднимаются и так далее. Таким образом они без труда могут пролететь несколько сотен километров.
Как форма крыла влияет на полет?
Способность птицы к полету определяется прежде всего формой крыла. Узкие крылья с острыми кончиками преимущественно у тех птиц, что летают быстрее. Круглые и широкие крылья делает полет легко управляемым. Такие крылья имеют большинство птиц, обитающих в лесах, а также певчие птицы и хищники, ястребы-перепелятники и ястребы. Птицы, для которых предпочтительнее слабо восходящий воздушный поток имеют округлые спереди большие крылья, например орлы. Аисты имеют подобную форму крыльев, но парить как орлы не в состоянии. Для того, чтобы парить сильно восходящем воздушном потоке, нужны длинные, узкие и заостренные крылья, как например у чаек.
Как взлетают и садятся птицы?
Хорошим летунам для взлета достаточно просто оттолкнуться от земли или сучка дерева. Другим пернатым для этого требуется относительно длинный разбег. Большие тяжелые лебеди должны разбежаться по воде, хлопая крыльями, прежде чем смогут подняться в воздух. При посадке на водную поверхность они усиленно машут крыльями, шумно притормаживая лапами.
Передвижение птиц
Передвижение птиц по земле
Те птицы, что чаще обитают на деревьях, в основном прыгают, а наземные бегают. Из этого следует, что наземным особям свойственны длинные ноги. Еще длиннее они у голенастых, таких как аисты и цапли, которые шагают вброд по мелководью и сквозь заросли травы. Ноги лазающих птиц, напротив, короткие, поскольку для удобства природа наградила их маленькими ножками, так им легче лазать по деревьям. Дятлы перемещаются по стволу вверх. Спускаются они задом или слетают.
Передвижение птиц по воде
Плавающим и ныряющим птицам для движения вперед нужен «руль». У каждой водоплавающей птицы пальцы ног соединены перепонкой. Иногда они, как у хохлатых нырков, расширены боковыми плавниками. При движении ногами назад перепонки между пальцами растягиваются, при движении вперед – складываются, благодаря чему создается малое сопротивление.
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник