Почему птицы летают и не падают?
Гравитация, или сила притяжения, действующая на все, что находится на нашей планете, конечно, распространяется и на птиц.
Для того чтобы удерживаться в воздухе, пернатым необходимо как-то противодействовать силе тяжести. Для противодействия природа наделила птиц крыльями. Особое строение крыла помогает птицам взлетать, удерживаться в воздухе, медленно парить или преодолевать большие расстояния.
Как устроено крыло?
Крыло птицы имеет не плоскую, а выгнутую форму. В полете воздух проходит над и под крылом, и оба потока достигают оконечности крыла одновременно. Но по верхней, выпуклой стороне крыла огибающая его струя воздуха проходит более длинный путь, чем по нижней. Поэтому и движется эта струя воздуха над крылом быстрее, чем та, что под крылом. Скорость движения струи воздуха над крылом выше, а давление ниже, чем под крылом.
Именно эта разница в давлении и рождает подъемную силу, противодействующую силе тяжести. Мощность подъемной силы зависит от формы и размера крыла. Имеют значение также скорость встречного потока воздуха и угол, под которым этот поток достигает переднего края крыла.
Птица имеет возможность регулировать подъемную силу, изменяя угол наклона крыла. К примеру, чтобы приземлиться, птице нужно повернуть крыло как можно круче по отношению к встречному потоку воздуха.
Огромное значение имеют для полета перья. Крыло птицы состоит из двух групп перьев: первостепенные, расположенные на тыльной стороне кисти, создают тягу во время полета. Эти перья крупные, в отличие второстепенных, прикрепленных к локтевой кости и составляющих несущую поверхность.
Второстепенные маховые перья расположены ближе к телу, и они лишь немного двигаются вверх и вниз. А длинные первостепенные перья своей формой напоминают пропеллер и двигаются с большой амплитудой.
Формы полета
Существуют разные формы полета, и самая распространенная из них – планирование и парение. Птица спускается с верхней точки (с крыши дома, вершины горы), и в движение ее приводит сила тяжести. Встречный воздушный поток создает подъемную силу, и птица по наклонной постепенно планирует вниз.
Если при этом на крылья действуют восходящие от земли потоки теплого воздуха, птица может не двигать крыльями и просто парить в небе. В таких потоках теплого воздуха подолгу могут парить степные орлы.
Интересно, что способность парить доступна только птицам, масса и размеры которых не меньше размеров вороны. У мелких птичек крылья небольшие. Их аэродинамические свойства не способны обеспечить парение, и таким птицам приходится энергично размахивать крыльями. Этот способ полета тоже имеет свое название – активный, или машущий.
Есть птицы, которые не могут летать. Например, в ходе эволюции крылья пингвинов трансформировались в ласты, которыми они помогают себе маневрировать в воде. Слишком тяжелы для полета страусы.
Чтобы подняться в воздух, им понадобились бы огромные крылья, но, чтобы управлять этими крыльями, страусам необходима была бы еще более развитая мускулатура, которая еще увеличила бы вес птиц. Вообще летать могут птицы весом не выше двадцати килограммов. Крупным дрофам, чтобы взлететь, нужно хорошо разбежаться.
Летные качества птиц
Они определяются формой и размером крыльев. Птицы с острыми и узкими крыльями летают очень быстро, с округлыми и широкими – могут легко маневрировать в полете; такими крыльями природа одарила птиц, живущих в кустарниках и лесных чащах.
Большие и широкие, закругленные спереди крылья журавлей и аистов позволяют этим птицам долго парить в слабых восходящих воздушных потоках. Чайки же, летающие над морем, справляются с мощными потоками воздуха, поэтому и крылья у них удлиненные и заостренные.
Скорость, с которой могут летать птицы, поразительна: у воробья она составляет 40 километров в час, а у стрижа – 80. Сапсан в пикирующем полете может развивать скорость до 30 километров в час, а крохотная колибри способна ускориться до 150 километров. Высота полета зависит от погоды и географических условий.
Птицы отряда воробьиных могут лететь на высоте от полуметра над морем до семи километров в горной местности. При перелетах птицы поднимаются на высоту от одного до полутора километров над уровнем моря, но многие летают не выше 150 метров. Интересный факт: гуси, которые перелетают в Индию над Гималаями, покоряют высоту 8830 метров.
В целом, помимо формы и размеров крыльев, а также типа перьев, к полету приспособлена и форма тела, и особенности строения скелета птиц. На внешней поверхности грудины у птиц есть большой вырост – киль, к которому крепятся мощные грудные мышцы. Именно они управляют движениями крыльев.
В позвоночнике птиц отдельные позвонки (поясничные, крестцовые, хвостовые) срастаются друг с другом для создания прочной опоры мышцам. Сам скелет птиц легкий, потому что часть их костей – полые. Вес мышц составляет до четверти всей массы тела птицы – это обеспечивает ей силу и выносливость, а также дает возможность запасти много кислорода.
Хорошее снабжение кислородом очень важно для полета, и природа мудро наделила птиц двойным дыханием: газообмен в их организме происходит при вдохе и при выдохе.
Источник
Крылья птиц
Ради способности летать все в организме птицы подверглось изменениям. Тело стало обтекаемым, мышцы и кости видоизменились так, чтобы увеличилась развиваемая ими сила и уменьшился вес тела. В связи с высокими энергетическими потребностями развились исключительно эффективные легкие и система кровообращения.
Пища птиц высококалорийна, пищеварительная система обеспечивает ее быстрое переваривание. Только у птиц есть перья, которые играют важную роль в полете и в регуляции температуры тела.
Птицы летают, буквально махая руками. Крыло аналогично человеческой руке, а его части соответствуют плечу, локтю, запястью и кисти. Однако в отличие от руки крыло двигается свободно только в плечевом суставе.
Мышцы самого крыла обеспечивают его складывание и управляют положением отдельных перьев. Эти мышцы невелики, и их вклад в сопротивление воздуху при полете мал. Сила для полета создается массивными мышцами, прикрепленными к грудине и соединенными сухожилиями с костями крыла. Когда грудные мышцы сокращаются, они тянут сухожилия, которые, в свою очередь, приводят в движение крылья. Одна группа грудных мышц обеспечивает мах вниз, меньшая группа — вверх.
Строение крыла птицы
Крыло покрыто кожей и перьями. Мелкие кроющие перья прилегают к телу и служат защитой для кожи. Большие маховые перья создают тягу и подъемную силу.
У птиц многие кости полые, укрепленные внутренними перегородками, распорками. Массивные грудные мышцы опускают крыло вниз; меньшие по размеру — поднимают его. По внешнему краю крыла расположены маховые перья первого порядка, участвующие в создании тяги и управлении полетом. Маховые перья второго порядка создают подъемную силу.
Хотя в принципе все крылья устроены одинаково, их особенности связаны с образом жизни птицы. У таких наземных птиц, как фазан и перепел, крылья короткие и закругленные, что позволяет им почти вертикально взлетать и быстро скрываться. У ласточек, стрижей и других «лихачей» открытых пространств крылья узкие серповидные. Крупные неморские парящие птицы, например кондоры и орлы, имеют длинные и широкие крылья.
Кондоры способны к парящему полету. Их длинные и широкие с прорезями крылья позволяют управлять движением в воздушных потоках.
Стрижи — самые летучие птицы. Своей легендарной скоростью они частично обязаны длинным заостренным крыльям.
Для фазанов характерны короткие, округлые крылья, позволяющие взлетать почти вертикально.
Кости птиц
Чтобы летать, нужно быть сильным, но легким. У многих видов птиц есть полые кости с поперечными перегородками для прочности. Пустоты в костях соединены с системой воздушных мешков — легочных и носоглоточных, что позволяет иметь резервный запас воздуха и вентилировать мускулы.
Для птиц характерно сращение костей, благодаря чему увеличивается жесткость скелета и создается прочная опора движущимся крыльям и ногам. Грудная клетка и позвоночник гораздо менее подвижны, чем у других позвоночных животных. Зато у птиц очень подвижная шея.
Источник