Парящие птицы – жизнь в полете
Основной способ передвижения для птиц это полет. Находясь в полете, птицы способны преодолевать большие расстояния. Благодаря своим крыльям и общему строению тела, полностью адаптированному для полетов, птицы способны не просто летать, но и красиво парить и выделывать в воздухе различные траектории движения.
Однако не все птицы способны летать, многие виды утратили эту замечательную способность и довольствуются лишь передвижением по земле на задних лапах.
В ветвях, по земле и воде птицы передвигаются с помощью задних конечностей.
До сих пор аэродинамика полета птиц выяснена лишь в общих чертах.
Как летают птицы
Полет птиц можно разделить на два вида:
- Активный полет, или машущий полет, при котором аэродинамические силы возникают при взмахах крыла,
- Пассивный полет, или планирующий полет, когда раскрытые крылья практически неподвижны и используется энергия воздушных потоков и (или) потенциальная энергия собственного веса.
Птицы могут увеличивать или уменьшать подъемную силу и силу тяги, изменяя угол наклона крыла и площадь крыла, раскрывая или складывая его.
- Чем больше масса тела, тем большую подъемную силу нужно развивать в полете.
- Мелкие птицы могут развивать большую скорость, чем крупные, а также диапазон изменения скоростей у них больше.
- Птицы с массой более 20—25 кг полностью утрачивают способность к полету.
- Мелкие воробьиные птицы в полете совершают до 12—14 взмахов в секунду, ворона — 2 — 5, голубь — 3 — 8, чайки — 2 — 4, аисты — 2 взмаха в секунду и т. п.
- Птица, взлетающая с дерева или скалы, обычно бросается вниз с раскрытыми крыльями.
- При взлете с земли мелким птицам достаточно сделать прыжок в воздух. Более крупные наземные и водные птицы, перед тем как взлететь некоторое время бегут по земле или воде.
- Для самых мелких ныне живущих птиц — колибри — характерен так называемый вибрационный полет: птичка зависает в воздухе перед цветком, высасывая нектар или выклевывая насекомых, ее тело принимает почти вертикальное положение, а крылья совершают очень быстрые взмахи почти в горизонтальности плоскости (от 30 до 50 и даже до 70 в секунду).
- Птицы массой около 20 г расходуют на 100 км полета 20—29 кДж.
- Затраты энергии в полете лишь в 1,5—2 раза выше энергии существования. А полеты при суровых метеорологических условиях и у тяжело летающих птиц затраты энергии в полете выше — они превышают энергию существования в 6—8 и более раз.
- В полете многие птицы заметно превышают скорости, которые могут развивать самые быстрые бегуны, из млекопитающих.
- Мелкие воробьиные птицы летают со скоростью 30—60 км/ч, аисты, цапли — 30—40, кулики, голуби, утки, гуси, многие соколы — 65—95, стрижи — около 120 км/ч. Самый быстрый летун нашей фауны — живущий в восточных районах колючехвостый стриж — летает со скоростью 150—170 км/ч.
- Многие птицы поднимаются во время миграций на высоту 1,5—3 км, на такой высоте парят некоторые крупные хищники (орлы, грифы).
- Все птицы обычно чередуют полет и отдых. Многие виды способны лететь без отдыха и остановок 10—14 ч. Некоторые птицы способны непрерывно преодолевать до 3800 км.
Каждый вид в процессе своего становления вырабатывал такие способы передвижения, в том числе и тип полета, которые в наибольшей степени соответствуют его морфологическим особенностям и занимаемой экологической нише, всему его образу жизни
Источник
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