Полет при птиците: определение, механика и видове
Полетът е начин на придвижване във въздуха и резултат от сложна комбинация от анатомия, биомеханика и поведение. За да летят, птиците имат крила покрити с пера и скелет, приспособен за лекота — с леки, кухи кости. Формата на тялото им е обтекаема, което намалява съпротивлението при движение през въздуха.
Има няколко основни режима на полет: махов (с активни удари на крилата), плъзгане и парене (използване на издигащи въздушни течения) и висене. Някои птици — например керкенеза — могат да стоят почти на едно място, като правят много бързи и дребни удари с крилата; това се нарича висене. Други птици използват стълбове от издигащ се горещ въздух (термични потоци): те се издигат в термичен поток, след което се плъзгат надолу и търсят следващия поток. По този начин птици като мишеловите могат да прекарат дълго време във въздуха, като използват сравнително малко енергия.
Някои хищници, като ястребите и гарваните, използват гмуркане при лов: те се издигат на голяма височина, сгъват крилата и се гмуркат с ускорение към своята плячката, понякога с голяма скорост и прецизна маневра.
Механика на полета
Основните сили, които действат върху летящата птица, са подемна сила (lift), тегло, тяга (thrust) и съпротивление (drag). Подемната сила се получава от формата на крилото — изпъкнала (cambered) повърхност и правилен ъгъл на атака отклоняват въздушния поток и създават разлика в налягането над и под крилото. Преместването на въздуха и формата на крилото се обясняват с комбинация от принципи, включително ефекти, описвани от Бернули и от промените в скоростта и посоката на въздушните маси.
Крилните пера изпълняват различни роли: примарни пера (на върха на крилото) осигуряват тяга и маневреност, вторични пера (по вътрешната част) дават основния подем. Много видове имат и алула — малък „палец“ с пера, който предотвратява закъсването (stall) при голям ъгъл на атака. Мускулите на гърдите (особено pectoralis и supracoracoideus) задвижват мощното снижение и вдигане на крилото: pectoralis извършва надолуударната работа, а supracoracoideus повдига крилото чрез специален сухожилен механизъм.
Видове полет и фактори, които ги определят
- Махов полет — постоянно редуване на надолу- и нагореудар; бързина и маневреност зависят от честотата и амплитудата на маховете.
- Плъзгане — птицата поддържа височина или бавно губи височина без активни удари; ефективно за спестяване на енергия при прелитане на разстояния.
- Парене (soaring) — използване на термични или въздушни потоци над релефа; позволява продължителен полет с минимален разход на енергия.
- Висене (hovering) — активен и енергоемък режим, при който птицата стои на място чрез бързи махове (напр. някои соколи и колибри използват вариации на този режим).
- Гмуркане/стоуп — бързо снижаване към целта; при големи скорости птиците понякога сгъват крилата, за да намалят съпротивлението и да увеличат ускорението.
Формата на крилото също определя стила на полет: къси, широки крила дават добра маневреност при гориста среда; дълги, тесни (високо аспекти) крила са характерни за глайдърите и морските птици, които използват динамично парене и имат ниско съотношение на товарение на крилото (wing loading).
Анатомични и физиологични адаптации
Птиците имат редица адаптации за полет: лека, но здрава скелетна система (включително кухи кости и силен гръден кил — карина), мощни гърдни мускули, специализирана пера структура и енергоефективна дихателна система с въздушни торбички, които осигуряват постоянен приток на кислород по време на маховете. Формата и подреждането на перките позволяват контрол върху подема, тяга и маневреност.
Енергия, поведение и екологично значение
Полета е енергоемък — особено при постоянно махане — затова много видове развиват стратегии за пестене на енергия: използват термики, летят на голяма височина и плъзгат, летят в „клин“ при миграции, или комбинират махово летене с плъзгане. Някои видове (например мигриращи грабливи птици) могат да прелитат стотици или хиляди километри, като редуват активен полет и парене.
Разбирането на биомеханиката на полета при птиците има приложения в авиацията (биомиметика), в опазването на птиците и в прогнозиране на тяхното поведение при промени в околната среда.
Кратко обобщение: полетът при птиците е резултат от интеграцията на анатомични специализации (леки кости, мощни мускули, перушина), аеродинамични принципи (подем, тяга, съпротивление) и поведенчески стратегии (парене, плъзгане, махане), които заедно позволяват различните видове да използват въздуха по ефективен и разнообразен начин.
Андийски кондор се издига. Това е една от най-големите птици, които могат да летят.
Сили, действащи върху крило. Силата на подемна сила има както предна, така и вертикална компонента.
Гълъби, които махат с крила
Повдигане
Основите на полета на птиците са сходни с тези на самолетите. Силата на подем се създава от действието на въздушния поток върху крилото, което е аероплан. Подемната сила се появява, защото въздухът има по-ниско налягане точно над крилото и по-високо налягане под него.
Въпроси и отговори
В: Какво е полет?
О: Полетът е метод за придвижване във въздуха.
В: Какво използват птиците, за да летят?
О: Птиците използват крила с леки, кухи кости и пера по тях.
В: Как птиците се придвижват по-лесно във въздуха?
О: Птиците имат обтекаема форма на тялото, така че по-лесно се плъзгат по въздуха.
Въпрос: Какво представлява висенето?
О: Когато птиците се задържат на едно и също място чрез бързо размахване на крилата, например при керкенеза, те се носят нагоре.
В: Как птиците, които се издигат, летят с малко енергия?
О: Птиците, които се издигат, използват колони от издигащ се горещ въздух, за да се издигнат, като се плъзгат от върха на една колона към друга и се нуждаят от малко енергия.
В: Какво представлява гмуркането?
О: При гмуркането птици като ястребите и гарваните сгъват крилата си и се гмуркат с главата напред към плячката си.
В: Как птици като мишеловите летят по цял ден?
О: Птици като мишеловите използват много малко енергия, като се плъзгат от едно топло въздушно течение към друго, за да летят цял ден, без да се изморяват.
