Почему летают птицы ?
Многие люди, любуясь красивым полётом птиц, часто задумываются над тем, почему птицы летают. А романтики спрашивают себя: «Отчего люди не летают, как птицы?» . Ответы на эти вопросы связаны с особенным строением птиц. Что и почему помогает птице парить в воздухе и не падать?
Самый главный инструмент при полёте – крылья. Крыло птицы имеет выгнутую форму, а это позволяет создавать силу, противодействующую силе тяжести. При работе крыла скорость течения воздуха над ним увеличивается, при этом давление уменьшается. Именно разница давлений над крылом и под ним позволяет противостоять силе тяжести, и птица может подняться в воздух.
Перья представляют собой роговые образования кожи, которые придают телу птицы гладкую и обтекаемую форму. Это делает полёт легче, так как нет большого сопротивления со встречным воздухом. Перья также помогают создать тягу и подъёмную силу. У птицы есть перья, которые регулируют направление полёта (рулевые перья на хвосте) . Кроме того, они плотно прилегают друг к другу, что защищает тело птицы от неблагоприятных условий среды (дождь, ветер, жара, холод и т. д.) .
Особенности скелета и мускулатуры также влияют на возможность полёта птиц. Скелет птицы очень прочный и лёгкий, а это помогает подниматься в воздух и сопротивляться окружающей среде. Прочность скелета достигается благодаря срастанию его костей. Лёгкость скелета связана с тем, что в некоторых костях содержатся воздухоносные полости. Ещё у скелета птиц есть важная особенность – на поверхности грудины имеется киль (небольшой вырост) . Он служит местом закрепления грудных мышц, которые двигают крылья. Крупные мышцы, которые двигают конечности, расположены на туловище, а конечности имеют сухожилия. Поэтому птичьи ноги тонкие и лёгкие, что также уменьшает сопротивление воздуха при полёте.
Особенности систем организма птицы. Птица должна быть сильной для того, чтобы летать с высокой скоростью на большие расстояния. Поэтому чем больше птица летает, тем крупнее и выносливее у неё сердце. Частота сокращений сердца – до 1000 уд. / мин. Это гораздо больше, чем у млекопитающих. Таким образом обеспечивается быстрая циркуляция крови, и это помогает птице насыщаться кислородом. Чем больше кислорода получает птица, тем легче ей лететь. Температура тела птиц и давление также имеют высокие показатели по сравнению с млекопитающими (температура — от 40 до 42°С; давление — 180 мм рт. ст.) . Высокая температура тела увеличивает процессы жизнедеятельности, в частности, скорость сокращения мышц. Это, в свою очередь, увеличивает скорость полёта. У нервной системы птиц также есть один существенный плюс – развитый мозжечок. Он помогает контролировать координацию движений, а это играет важную роль при полёте.
Теперь вы знаете, почему птицы летают. Это обусловлено не только крыльями и перьями, но и всеми системами организма. У многих возникает вопрос: а почему тогда многие птицы летают, а некоторые не летают вообще? Проблема заключается в массе и в строении тела нелетающих птиц. Небольшие птицы могут летать, потому что они мало весят, имеют хорошо развитую мускулатуру для полёта, и размер их крыльев пропорционален размеру их тел. У некоторых птиц, например у страуса и пингвина, нет такой хорошо развитой мускулатуры, да и масса их тел довольна большая для того, чтобы подняться в воздух. Зато отсутствие полёта они компенсируют передвижением по земле или воде. Такие птицы хорошо плавают, ходят, бегают, а некоторые даже лазают по деревьям! В отличие от летающих птиц, у них хорошо развиты нижние конечности, с помощью которых они и двигаются.
А почему птицы улетают на юг? Многие люди ошибочно предполагают, что птицы покидают нас в зимний период из-за холода. Безусловно, на юге птицам теплее, но главная причина заключается в другом. Это отсутствие еды.
Полёт — основной способ передвижения большинства видов птиц, помогающий им искать пищу, мигрировать и спасаться от хищников. Полёт является наиболее специфической формой передвижения птиц, определившей основные черты организации этого класса. Способность птиц к полёту вызвала ряд адаптаций для обеспечения полёта, взлёта и посадки, ориентирования в пространстве и навигации.
Характеристики полёта птиц в значительной мере зависят от величины птицы и её экологической ниши. Хотя определённые биологические адаптации (к примеру, минимизация массы тела) характерны для всех летающих птиц, другие (например, форма крыльев) характерны только для отдельных групп.
Содержание [скрыть]
1История исследования
2Эволюция
2.1Древесная теория, с деревьев вниз
2.2Наземная теория, с земли вверх
2.3Бег с помощью крыльев
2.4Новые альтернативные теории
2.5Потеря способности к полёту некоторыми видами птиц
3Адаптации к полёту
3.1Крыло
3.1.1Скелет крыла
3.1.2Перья крыльев
3.1.3Форма крыльев
3.2Хвост
3.3Прочие адаптации к полёту
4Физика полёта
5Этапы полёта
5.1Взлёт
5.2Посадка
6Типы полёта
6.1Машущий полёт
6.2Парящий полёт
6.2.1Статическое парение
6.2.2Динамическое парение
7Методы сохранения энергии в полёте
8Зависание
8.1Зависание на месте
8.2Зависание против ветра
9Маневрирование и скорость полёта
10Высота полёта
11Примечания
12Литература
13Ссылки
История исследования [править | править вики-текст]
Рисунок изображающий полёт птицы, сделанный Леонардо да Винчи.
Начало исследованиям полёта птиц заложил ещё Аристотель в работе «О частях животных», в четвёртой книге. Он считал, что скорость пропорциональна силе, которая действует на тело, поэтому для движения постоянно необходим «движитель», который двигает тело, а сам при этом остаётся недвижимым. Чтобы объяснить движение летающих объектов, Аристотель был вынужден ввести понятие передачи функции «движителя» частям воздуха. Понятия инерции, ускорения и аэродинамического сопротивления тогда ещё не были известны, поэтому фактически физика полёта осталась необъяснённой.
Лишь через два тысячелетия следующий значительный шаг в исследовании полёта птиц сделал Леонардо Да Винчи в своей работе «Кодекс о полёте птиц». Его заметки подробно описывали, что необходимо не только для равномерного полёта, но и для взлёта и посадки, при порывах ветра и в других ситуациях.
Его изображения детально показывали этапы движения разных частей тела птиц. Также он ввёл понятие давления воздуха и его изменений вокруг крыльев. Наблюдения за птицами натолкнули его на мысль, что основная тяга в полёте создаётся концевыми частями крыла [1]. Тем не менее, работы Леонардо Да Винчи о полёте птиц долго оставались малоизвестными — их опубликовали лишь в середине XX века [2].
В работе Джованни Альфонсо Борелли «О движении животных», опубликованной в 1680 году, подробно описана анатомия птиц с точки зрения механики и выдвинута модель, объясняющая образование подъёмной силы. Также Борелли опроверг идею Аристотеля о роли хвоста птиц в регулировании направления полёта.
Следующие этапы развития знаний о полёте птиц связаны со становлением гидродинамики. Так, Христиан Гюйгенс в ХVII столетии измерил зависимость аэродинамического сопротивления от скорости, а его ученик Готфрид Лейбниц фактически ввёл понятие закона сохранения энергии.
В 1738 году Даниил Бернулли в работе «Гидродинамика» опубликовал выведенный им закон, который связывал давление жидкости с её скоростью (сейчас известный как закон Бернулли), на основе которого Леонард Эйлер вывел набор дифференциальных уравнений, которые описывали движение жидкости. Эти уравнения впервые дали количественное описание полёта, хотя и не давали правдоподобных результатов из-за отсутствия в них вязкости. Лишь в 1843 году в работе Жан-Клода Барре Де Сен-Венана, и, независимо
Черты приспособления птиц к полёту:
· Превращение передних конечностей в крылья;
· Обтекаемое тело, покрытое перьями, черепицеобразно налегающих в крыле;
· Формирование грудины в виде киля, с мощной мускулатурой, управляющей крыльями;
· Двойное дыхание, обеспечивающее интенсивный метаболизм
· Облегчённый скелет (полые кости)
· Уменьшение массы тела благодаря отсутствию мочевого пузыря, одного яичника, зубов, прямой кишки
· Наличие высокой остроты зрения и прогрессивное развитие головного мозга, в частности мозжечка. Среди птиц нет чисто водных, чисто наземных видов. В связи с полётом в определённой среде различается и размер птиц.
С научной точки зрения всем уже известно строение птиц. А если задуматься. Почему же всё-таки птицы летают? Да потому, что птица, которая не может летать — это не птица вовсе. Они летают не просто ради выживания, а потому что они вольны быть свободным. И когда люди думают: «От чего человек не способен взлететь как птица?» — это не всегда означает, что у него строение тела не позволяет, а чаще всего это намёк на свободу, ведь все люди мечтают обрести душевную свободу. Так я считаю.
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