Как осуществляется взлет и полет у птиц кратко
Обновлено: 04.07.2024
Летать умеют далеко не все птицы - в ходе эволюции некоторые эту способность утратили. В отряде пингвинов нет летающих видов. В других же группах есть как летающие, так и нелетающие, например бакланы и попугаи. Нелетающие птицы обычно встречаются на островах, где в свое время не водились хищники. Однако в наши дни они могут стать жертвой собак, мангустов и других хищников. Не летают также очень крупные птицы, например страусы, зато они быстро бегают и защищаются с помощью сильных ног.
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.
Как птицы зависают в воздухе
Обычно, когда птица машет крыльями, она движется вперед. Но некоторые виды, например скопы, нектарницы и зимородки, могут висеть в воздухе.
Удивительны в этом отношении крохотные колибри, которые зависают перед цветком, чтобы выпить нектар. При этом птичка как бы стоит на хвосте, а крылья быстро описывают восьмерку в горизонтальной плоскости. Колибри способны очень долго и с большой частотой махать крыльями благодаря тому, что их грудные мышцы огромны по отношению к размерам тела.
Когда птица летит вперед, тяга создается лишь опусканием крыла, а подъемная сила - опусканием и взмахом. У других птиц подъемная сила возникает только при движении крыла вниз. Когда колибри зависает, туловище и крылья принимают почти вертикальное положение, При этом крылья создают подъемную силу, но не тягу.
Как парят орлы
Почти все птицы время от времени парят, хотя бы недолго. Даже колибри могут прервать свой жужжащий полет, чтобы спланировать с цветка на цветок на неподвижных крыльях.
Такие тяжелые птицы, как лебеди и дрофы, парят лишь при приземлении. Мелкие птицы, как правило, не могут эффективно скользить по воздуху сколько-нибудь продолжительное время. Для многих птиц парение - это не только альтернатива обычному машущему полету. Некоторые виды ястребов, а также орлы, пеликаны и аисты летают в основном именно паря -скользя по воздуху вверх. Имея длинные по сравнению с телом крылья, эти птицы используют восходящие потоки воздуха (если воздух неподвижен, так летать невозможно).
Восходящие потоки воздуха существуют возле препятствий: в горах, над холмами, обрывами и т.п. - здесь они небольшие, локальные. Кроме того, обширные воздушные массы поднимаются вверх, когда отраженное тепло солнца нагревает воздух у поверхности земли. В таком потоке движение вверх происходит по широкой спирали, при этом поднимающаяся воздушная масса образует как бы большой купол. Термических восходящих потоков обычно нет над большими водными пространствами, а также ночью. За некоторыми исключениями, парящие птицы избегают мест, где море встречается с сушей, и не летают в темноте.
В восходящем потоке птица поднимается кругами на большую высоту, перемещается в нужном направлении по горизонтали в процессе плавного спуска, достигает следующего потока и снова кругами поднимается вверх. Таким способом птицам за один день удается покрыть большое расстояние, преодолеть в итоге тысячи километров
Хищные птицы превосходно летают. Среди них есть настоящие воздушные акробаты, например полевой лунь, который передает пищу своей партнерше в полете. Самец и самка различаются по цвету, но у обоих белая гузка.
Самец бросает добычу самке, которая переворачивается вверх ногами, чтобы ее поймать.
Взлет и приземление птиц
Для многих птиц взлет и посадка являются самым трудным маневром. При взлете птице необходимо придать сильное ускорение, чтобы оторваться от земли или ветке. Например, маленький воробей перед взлетом подпрыгивает и начинает быстро махать крыльями. Более тяжелые пернатые, что бы взлететь, делают разбег с расправленными крыльями. Водоплавающие птицы, чтобы набрать скорость бегут по воде перед взлетом.
Властелины воздуха стрижи и фрегаты не способны подняться в воздух с земли, для взлета эти птицы падают с высоты расправив крылья.
При приземлении птицы планируют с помощью крыльев. Во время посадки их тело разворачивается вертикально, птица распускает хвост, а ноги опускает вниз, выставив вперед. Роль тормоза при приземлении у птиц выполняет крылышко, это пучок перьев на первом пальце крыла.
Для приземления птице нужно трансформировать поступательное движение и смягчить удар о землю. Если движение не замедлится достаточно или помешает порыв ветра, птица может разбиться.
При посадке утка низко летит над водой и приводняется, тормозя своими перепончатыми лапами и создавая крыльями обратный ход, чтобы снизить скорость. Для взлета с воды или с суши птица создает крыльями поток воздуха. Так, нырок бежит по воде, хлопая крыльями, пока не наберет достаточной скорости для отрыва от поверхности.
Почему морские птицы так хорошо летают
Восходящие потоки воздуха, обеспечивающие парение птиц над сушей, отсутствуют над морем. Поэтому такие птицы, как альбатросы, буревестники и олуши, используют принципиально иную технику парения.
Морские птицы владеют особым планирующим полетом, использующим силу горизонтальных ветров и отраженных от волн струй воздуха. Воздушные течения у поверхности воды медленнее, чем на высоте. Птица планирует с высоты почти до самой воды, затем за счет ускорения от спуска взмывает вверх и резко поворачивает против ветра. Ветер создает подъемную силу, перенося птицу вверх, в полосу более мощных воздушных потоков. Наконец она разворачивается и снова планирует вниз.
Ласточки в полете
Ласточки в изящном и долгом полете ловят насекомых, на лету касаются воды, чтобы попить. Здесь изображена ласточка-касатка, распространенная в Европе, Северной Америке, Азии и Африке. Эти птицы редко опускаются на землю, в основном за материалом для гнезда. Этим занимаются самцы, у которых хвост длиннее и вилка на нем глубже, чем у самок, чья задача - строить гнездо.
У ласточек очень длинные сезонные перелеты: ласточки-касатки перелетают из Норвегии в Южную Африку, покрывая 11 000 км. Преследуя летающих насекомых, ласточки почти все время изменяют направление полета. Ласточки на лету не только едят, но и пьют, очень широко раскрывая клюв.
Как птицы обходятся без рук
Поскольку у птиц передние конечности видоизменены в крылья, обычные их функции - ходьба, хватание, лазание, плавание - выполняются иным образом. Для ходьбы, бега и прыжков птицам служат задние конечности. Плавают и лазают они тоже с помощью ног, хотя иногда используются и другие части тела. В тропических лесах Южной Америки птенцы гоацина взбираются на деревья при помощи особых когтей на крыльях, попугаи используют для этой цели клюв. Некоторые водоплавающие птицы полурасправленными крыльями гребут, как веслами, а сухопутные птицы, упав в воду, могут догрести до безопасного места тоже с помощью крыльев. Птицы поднимают предметы клювом. Попугаи, ястребы и вороны могут манипулировать предметами и при помощи ног.
Какие органы чувств нужны для полета
У птиц прекрасное зрение. С помощью глаз они обнаруживают препятствия и пищу, определяют расстояние, ориентируются по звездам. По зрению птицы занимают первое место в животном мире. В полете важно также чувство равновесия и положения тела. Что касается птиц, то у них равновесие заложено анатомически: вес и взаимное расположение органов оптимальны для эффективного полета. Равновесие поддерживается при помощи заполненного жидкостью внутреннего уха, которое действует по принципу гироскопа: птица определяет отклонение от горизонта и может сохранять нужную высоту полета.
Не столь ясна роль осязания в полете. Воздушные потоки, непрерывно меняющие направление и силу, продувают перья птицы. В коже у основания пера имеются нервные окончания, чувствительные к вызванному воздушными потоками движению перьев. Птица может шевелить каждым пером в отдельности, сокращая мышцы у его основания. Осязание помогает уложить перья аэродинамически оптимально.
Мясо домашней птицы - это мышечная ткань, которая может состоять из волокон двух разных типов. В белых мышечных волокнах, способных к быстрому сокращению, источником энергии служит гликоген. Однако их кровоснабжение ограничено, эффективность накопления энергетических запасов и удаления продуктов жизнедеятельности сравнительно невелика. Птицы, у которых в грудных мышцах преобладают белые волокна, не способны к длительному полету.
Красные волокна тонкие, густо пронизаны кровеносными сосудами и сокращаются несколько медленнее. У кур и других нелетающих птиц, которые почти постоянно находятся на ногах, в ножных мышцах преобладают красные волокна и они темнее грудных. Такие птицы, как ласточки, которые почти все время находятся в полете, а ходят мало, имеют темные грудные и светлые бедренные мышцы. В красных волокнах основной источник энергии -жир, они обеспечивают продолжительные полеты.
Почему птицы не устают
Крошечная славка, взмахивая крыльями несколько раз в секунду, может лететь безостановочно 10 часов и долее. Птицы покрывают гигантские расстояния без видимых признаков усталости. Выносливость обеспечивается удивительной синхронизацией всех систем организма. Мышцы, поднимая и опуская крылья, одновременно сжимают и расширяют грудную клетку, наполняя и опорожняя легкие. В результате дыхание совпадает по частоте с движением крыльев.
Строение и функционирование птичьих легких уникально. Когда птица дышит, некоторое количество воздуха через бронхи попадает сразу в легкие, где в губчатой ткани кислород воздуха поступает в кровь. Но большее количество воздуха проходит через легкие насквозь (почти без газообмена) в воздушные мешки, откуда при выдохе попадает в дыхательные трубочки легких и отдает свой кислород. Таким образом, птица получает кислород и на вдохе, и на выдохе.
Мы представляем, как двигаются по небу самолеты и вертолеты. У них есть крылья, пропеллер и мотор. А также куча всяких приборов. Но как удается держаться в воздухе, а также разгоняться до приличной скорости обычным пернатым птахам? Что придает им энергии для взлета, горизонтального перемещения, парения и посадки? Остается выяснить, как летают птицы.
Как возникает подъемная сила у птиц?
Как получается парить в воздухе?
Почему птицы летают? В чем заключается секрет?
На что влияет форма крыльев?
Секрет в конструкции крыльев. Мало того, что они состоят из перьев – легчайших материалов стреловидного контура (аэродинамической формы). Перья смонтированы с основной конструкцией хитрым образом. Расставляя перья в стороны под разным углом (с помощью 3 отделов-конечностей) птица может маневрировать. Причем так, как не получится ни у одного самолета. Каждая из 3 конечностей левого и правого крыла (плечевая, локтевая и лучевая) снабжена удобным скелетом и мощными мышцами.
Сами перья тоже разные – маховые (2 видов) и летательные. Вторые помогают регулировать парение и ускорение горизонтального полета. А вот первые отвечают за быстрый взлет но и за торможение при посадке. О них-то и будет далее.
Как птицы взлетают и садятся?
Как приземляться? Все лишь надо нырнуть головой вниз и уменьшить площадь крыльев (прижать все перья друг к другу, а сами крылья – к корпусу). Ближе к земле птица вновь переходит в режим планирования. Но уже наклонно-кругового. В конце опускается на ножки с коготками.
Передвижение птиц по земле и воде
Что же касается воды, то перья и пух покрыты влагоотталкивающим слоем, а сама птица настолько легка, что ей легко держаться на плаву, отталкиваясь крыльями уже как веслами.
Почему и как летают птицы? Почему одни могут парить, а другие нет? Почему стая птиц может мгновенно и одновременно изменить направление полета? Человечество издавна задумывается над вопросами, касающимися полетов птиц, летучих мышей, насекомых. На многие из них биологи могли бы дать ответ уже сегодня, если бы не одно обстоятельство — если бы воздух не был прозрачным. До сих пор при съемке полета птиц даже высокоскоростной камерой чрезвычайно трудно проследить совершенство полета с точки зрения законов аэродинамики.
Что только не придумывали для облегчения поисков ответа на возникающие вопросы! Так, американский исследователь из Южнокалифорнийского университета Джефф Спеддинг стал использовать при съемках полетов птиц мыльные пузыри, заполненные гелием. Если такой пузырь достаточно мал, например, с булавочную головку, находящийся внутри газ заставляет его стремиться вверх. Этими пузырьками можно заполнить относительно большие емкости. В начале восьмидесятых годов Спеддинг изучал полет голубей. Он заставлял их пролетать сквозь облако таких пузырьков, созданное в большом просторном помещении, а затем высокоскоростной камерой фотографировал оставленный ими в этом облаке след полета.
Съемка показала, что при пролете голубей воздух закручивается совсем не так, как это должно быть согласно теории аэродинамики. При съемке можно было бы использовать и дым, но пузырьки с гелием оказались лучше; за ними было легче следить. Благодаря этому Джефф Спеддинг сумел довольно точно описать, как движется крыло голубя.
Чтобы проанализировать полет птиц, исследователи по традиции полагаются на теоретические законы аэродинамики, выведенные для летательных аппаратов с неподвижным крылом. Но оказалось, что при перенесении их на действия живых существ они уже не верны. Птицы и более сложны, и более совершенны, чем любые из современных летательных аппаратов. Рассматривая птицу как модель самолета, ученые исследуют ее в аэродинамической трубе. Создают они и особые роботы-крылья. И все это делается с целью определить, что же делает птица, когда летит, и произвести соответствующие измерения. Зачем это нужно? Чтобы помочь человеку улучшить конструкции проектируемых им летательных аппаратов и в первую очередь военных самолетов с высокой маневренностью.
Полет птиц за счет мускульной энергии — это чудо, которому люди не перестают удивляться и сегодня. Ведь чтобы поднять в воздух человека с помощью мускулов, нужны крылья размером 42,7 метра. А его грудная клетка должна иметь толщину 1,8 метра, чтобы вместить мускулы, достаточно мощные для производства взмахов.
Птицы, как, впрочем, и летательные аппараты, должны быть легкими, но мощными. Сегодня птицы могут летать, поскольку в процессе эволюции их внутренние органы и кости стали намного легче, чем у их предков рептилий. Пример ультралегкой конструкции являет собой океаническая птица фрегат: при размахе крыльев более двух метров его скелет весит менее ста двадцати граммов — вдвое меньше общего веса перьев.
Кстати, летучие мыши — превосходные летуны — также получили в результате эволюции суперлегкие кости. Потому они и висят, отдыхая, вниз головой, просто не могут встать на ноги. Их кости слишком тонки, чтобы выдержать нагрузку тела в стоячем положении. А черепа птиц вообще напоминают скорее яичную скорлупу, чем бронезащиту. Крылья же птиц, состоящие в основном из перьев, являют собой прямо-таки шедевр инженерного искусства природы: легкие и гибкие, но почти не поддающиеся разрушению.
Сопротивление воздуха замедляет полет, а ведь от его скорости зависит иногда жизнь или смерть птицы. Американский биолог и летчик Кен Дайал обнаружил, что птицы часто осуществляют поворот за счет наклона крыла вниз, наподобие того, как отклоняются элероны у самолета. Используя рентгеновский аппарат, Дайал провел наблюдения за полетами птиц в аэродинамической трубе, благодаря чему увидел движение скелета во время полета, а также во время вдохов и выдохов птицы.
Совершая различные маневры, птицы должны координировать множество точных движений, начиная от изгибов и полного поворота крыла до изменения амплитуды взмахов. В полете им помогает центральная нервная система, управляющая мускулами. Но во многом птицы все же похожи на самый современный реактивный истребитель, обладающий высокой маневренностью и управляющийся компьютерной системой, позволяющей производить корректировку на большой высоте за доли секунд. Конечно, у птиц нет компьютера, зато есть крупный мозжечок, а, как известно, именно он участвует в координации движений животных.
Очень важны для птиц и акробатические способности. Ласточки, например, проводящие в воздухе до восьми часов в день, то и дело взмывают высоко в небо и бросаются вниз в погоне за насекомыми. А вот малиновки находятся днем в воздухе всего лишь несколько минут, совершая короткие перелеты, длящиеся обычно несколько секунд. Большая часть их полетов приходится на взлеты и посадки — самые утомительные моменты любого полета. Поэтому многие крупные птицы стараются делать их как можно реже. Грифы, соколы, альбатросы и другие крупные птицы почти все время проводят в парящем полете на воздушных течениях с распростертыми и почти неподвижными крыльями.
Для большей эффективности полета птицы искусно используют характерные особенности своих перьев. Например, грифы, совершая медленный полет по кругу, чтобы не потерять высоту, выпрямляют длинные, жесткие перья на концах крыльев и разворачивают их веером так, чтобы между ними образовались щели, препятствующие перемешиванию воздуха в потоке за птицей. В результате сопротивление снижается, а подъемная сила возрастает.
Сокол же, наоборот, пикируя на добычу, укладывает свои перья так, чтобы сократить площадь их поверхности. Ему нужна скорость, а не подъемная сила. Построить диаграмму полета птицы, пикирующей со скоростью 320 километров в час, непросто, и обычно скорость пикирования определяется приблизительно. Но специалисты надеются, что однажды им удастся вывести формулу построения диаграммы полета, применяемую к птицам любых размеров и форм.
Английский зоолог Чарлз Эллингтон из Кембриджского университета, интересующийся шмелями, в одной из своих работ писал, что по законам аэродинамики шмели летать не должны. Но они летают! Крылья шмелей и других крупных насекомых создают подъемную силу гораздо большую, чем определяет теория аэродинамики. Как это им удается? Теперь, кажется, ответ на этот вопрос получен. Это произошло при изучении полета крупных флоридских бражников (ночных бабочек), имеющих размах крыльев более десяти сантиметров. Когда такой бражник пролетает сквозь дым, который, кстати сказать, его совсем не беспокоит, можно видеть, как воздух вихрями закручивается от его тела к концам крыльев вместо того, чтобы согласно теории аэродинамики плавно обтекать крылья по направлению от их передней кромки к задней. Была построена большая механическая модель бражника (из ткани и меди) с двигающимися крыльями. И робот-бражник тоже создавал вихри, направленные в разные стороны.
Сегодня биологи уже вплотную приблизились к решению загадок: как насекомые и мелкие птицы создают такую большую подъемную силу при малом запасе энергии, как и почему они летают.
Человек всегда завидовал птицам. Как же, ведь они летают, а он не может! Двигатель развития летательного аппарата птиц — добывание пищи. Ну, а как же нелетающие птицы, например, страусы? Эти — исключение из правил. У людей вопрос с питанием решен давно, и теперь, приблизившись к разгадке полета, узнав, насколько нелегко он дается птицам, может быть, не стоит им завидовать?
Автор: Е. Солдаткин.
P. S. О чем еще думают британские ученные: о том, что исследования механики полета птиц могут быть очень перспективными в том числе и с коммерческой точки зрения. Ведь если какому-нибудь ученому вдруг удастся разгадать тайну птичьего полета и чего доброго смастерить настоящие крылья, как мифический Дедал смастерил их для себя и своего сына Икара, думаю, такой ученый вмиг стал бы миллионером. Позже появились бы книги об истории его успеха, а еще позже книги по бизнесу (как на сайте /biznes_literatura/buhgalterija__nalogi__audit/) о роли инноваций в бизнес планировании и крылья из средства безграничного полета превратились бы в бухгалтерскую категорию.
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.
Читайте также: