Приспособление птиц к полету: признаки. Как птицы приспособились к полету. Как летают птицы? Высота их полета Как передвигаются птицы в воздухе написать сообщение

Исследовательская работа по физике. Физические особенности полета птиц

Головина Татьяна, 17 лет. Ученица Коммунального государственного учреждения «Средняя школа №13» акимата города Усть-Каменогорска.
Педагог: Гановичева Мария Анатольевна, Коммунальное государственное учреждение «Средняя школа №13» акимата города Усть-Каменогорска.
Описание: Данное исследование будет полезно школьникам, учителям физики и биологии.
Назначение: исследование можно рекомендовать для дополнительного чтения по предметам физика и биология, кроссворды можно использовать на уроках, а также при проведении внеурочных мероприятий.
В данной работе рассматриваются особенности жизнедеятельности птиц: способность летать, сохранять энергию, ориентироваться в пространстве, справляться с перегрузками. Эти способности уникальны, каждую из них может объяснить определенный раздел физики. Понимание механизма протекания данных процессов позволяет человеку перенести знания о природе в практическую плоскость и применять их в жизни. Знание особенностей полета привело к созданию большого количества разнообразных летательных аппаратов.
Цель: объяснение механизма полета птиц.
Задачи:
Образовательные: прививать интерес к науке, чтению.
Развивающие: развивать внимание, воображение, умение анализировать.
Воспитательные: воспитание экологической культуры и понимания взаимосвязи природных явлений.

Одна из самых завораживающих особенностей птиц – способность летать. Объяснить эту способность помогут законы механики.

Изучая особенности крыла, выяснили следующее: есть внутренняя часть (запястье), которая приводиться в действие мускулами плеча и расположена приблизительно посередине крыла; и внешняя часть, которая является продолжением крыла от запястья.

Над запястьем есть группа перьев, называемая крылышком. Между ними и крылом есть свободное пространство. Это группа перьев отвечает за взлет и приземление.

Птица взлетает не только за счет мышечных усилий, которые обеспечивают взмахи крыльями вверх. Раньше считалось, что таким образом она отталкивается от воздуха. Но воздух - не плотная среда и оттолкнуться от него сложно.

Оказывается при взмахе крыльев часть перьев птицы на доли секунды разворачивается под прямым углом к телу птицы и крылу, образуя пропеллеры.

Так как у перьев на конце крыла опахало тоньше с передней стороны, то при движении пера создается закручивающая сила. Перо жесткое в основании и гибкое в конце; когда птица опускает крыло, давление воздуха на широкую стороны опахала поворачивает перо вверх, закручивая в пропеллер. Следует помнить, что крылья не прилепляются к кости крыла неподвижно, а крепятся к широкой и гибкой перепонке.

Это дает свободу каждому перу. Птица может задействовать два пера в качестве пропеллера или девять в зависимости от желаемой скорости полета.

Внутренняя часть крыла отвечает за нужный для полета угол, обеспечивающий подъемную силу. При взмахах, поворачивая перья, птица снижает давление над крылом, а давление снизу, называемое подъемным, позволяет ей взлететь. Давление на переднюю стенку крыла для успешного взлета так же должно быть меньше чем на заднюю.

После взлета внутренней части крыла нет необходимости двигаться, она сравнима с рычагом для наружней части крыла, если птица меняет ее положение, то регулирует скорость своего полета. Хвост птицы служит рулем, он поворачивается в любую необходимую сторону, при взлете же он служит дополнительной плоскостью для подьема. Кости птиц очень легкие и эта природная особенность объясняет незначительную силу тяжести, которая птица преодолевает при взлете.

При перелетах стаями, птицы умело используют средства уменьшения сопротивления воздуха.

Самая сильная птица летает впереди. Воздух обтекает ее под определенным углом. Взмахи крыльев этой птицы порождают воздушную волну, которая переносит некоторую энергию. Если летящая следом птица попадает в эту воздушную волну, ей нужно прикладывать минимум усилий для полета, так как в этой волне сопротивление воздуха минимально. Этим же можно объяснить сопровождение птицами самолетов. Они летят за самолетами для уменьшения затрат энергии на полет, увлекаемые потоками воздуха.

Взмахи крыльев птиц в летящей стае совершаются в резонанс, а если соединить концы крыльев птиц воображаемой линией, то в фиксированный момент можно наблюдать синусоиду

Морские птицы для облегчения полета используют энергию морских волн. Над гребнем морской волны возникает поднимающийся вверх воздушный поток. Птица, влетая в него, может без усилий подняться вверх, затем она начинает падать, пока не попадет в поток воздуха следующей волны. Особенно часто таким способом перемещаются альбатросы.

Многие птицы сопровождают морские суда. От работающих двигателей через трубы в воздух над кораблем идут потоки теплого воздуха, попадая в эти потоки, птицы уменьшают свои энергозатраты при полетах.

У земли конвекция помогает птицам взлетать и затем парить высоко в небе.

Воздух у земли (особенно весной и летом) прогревается сильнее и образуются восходящее воздушные потоки.
Расправив крылья, поддерживаемая этими воздушными потоками, птица без усилий поднимает вверх. Крупные птицы при подъеме используют движение по винтовой линии, что позволяет получить значительную скорость и уменьшить прикладываемые усилия, так как облегчается закручивание меховых перьев в пропеллеры.

Кроме полета законы механики птицы используют в плавании, но это уже другая история...

Различают гребной н парящий полеты птиц. Парение - это полет на почти неподвижных крыльях. Парением птица может подниматься и спускаться; при спуске она часто прибегает к скольжению. При этом птица использует термические восходящие потоки, возникающие над неравномерно нагреваемой подстилающей поверхностью, или, как их обычно называют, термики. Легкий термический поток над ровной местностью или у склона имеет скорости от 0,5 до 1,0 м/с; в эту амплитуду и укладываются скорости парящих птиц. Чем выше, тем скорость восходящих потоков больше, поэтому лучшие парители - грифы и кондоры - забираются иа огромную высоту.
Термин нередко достигает в высоту несколько тысяч метров, диаметр его десятки или сотни метров. Парение кругами объясняется стремлением птиц не выходить за пределы поддерживающих их терминов. При парящем полете на дальность птица кругами поднимается вверх в пределах одного термина» затем планирует (скользит) к другому, вновь поднимается на высоту возможно большую, вновь скользит и т. д. Термики особенно сильны бывают под облаками. Иногда облака образуют целые гряды, и тогда в атмосфере возникает своеобразная воздушная дорога, которой и пользуются парящие птицы. В некоторых местах вследствие особенностей орографии восходящие потоки воздуха отличаются особым постоянством. В них, как правило, проходят четкие пролетные пути аистов, журавлей, дневных хищных птиц. Небольшие термики образуются иа лесных полянах и у опушек леса; ими обычно пользуются при охотничьих облетах своих участков канюки. При движении грозового облака воздушные массы поднимаются со скоростью 7-8, а иногда и 10 м/с. Этим тоже пользуются многие птицы, в частности чайки. Ранним утром терминов почти не бывает, поэтому грифы начинают парить после того, как солнце прогреет землю и возникнут восходящие потоки.
Кроме терминов птицы используют потоки обтекания, возникающие при встрече движущихся масс воздуха с препятствиями. На суше это может быть дом, лес, холмы к особенно горы. В море потоки обтекания возникают от высокой волны, парохода, острова. При следовании за пароходом чайки держатся в слабых штоках обтекания по нескольку часов без взмахов крыльями. Но воздух над морской поверхностью более подвижен, чем над сушей. Восходящие" и нисходящие потоки постоянно перемешиваются., беспрерывно образуются локальные завихрения, поэтому парение над морем вынужденно носит более динамичный характер, чем спокойное, относительно статическое парение в. материковом воздухе. Отсюда и различия в строении крыльев лучших парителей суши и моря: могучие широкие крылья грифа и длинные узкие крылья альбатроса. Последний при парении использует разницу в скорости движения слоев воздуха. У поверхности воды птица помещается между двумя волнами, где ветер слабее. Затем поворачивает против ветра и возносится на высоту 10--15 м, где поворачивается вбок и с боковым, а то и с попутным ветром соскальзывает почти до самой воды, после чего вновь разворачивается против ветра. У самого крупного странствующего альбатроса такой: цикл занимает 10-11 с.
I
Иногда птицы попадают в нисходящие потоки воздуха, так называемые «воздушные ямы», что случается чаще с молодыми. Птицы падают иа несколько десятков метров, нередко при этом они оказываются в воде, но обычно успевают выбраться из воздушной ямы энергичным машущим полетом.
Гребной полет ¦-¦ это полет с машущими крыльями. Источником энергии здесь служит мускульная сила птицы, а не энергия движущегося воздуха, как при парящем полете.. Моменты планирования в комбинации с взмахами крыльев используются многими птицами, но никаких особых «полу- скользящего» или «скользяще-гребного» типов полета выделять, как показал Н. А. Гладков (1949), не следует.
В пределах машущего, или гребного, полета можно выделить вибрационный полет (колибри) и волнообразный полет (дятлы), когда взмахи чередуются с паузами, при которых крылья прижаты к телу. Так же летают зяблик и многие другие воробьиные. Наконец, термин хлопающий полет правильнее относить только к полету куриных. Он отличается быстрыми и шумными взмахами крыльев, кратковременностью и способностью с места давать большую скорость. Некоторые типы полета, например полет утки, кулика, голубя, сокола, исследованы плохо и не имеют своих терминов. Они пока объединяются под названием «гребной полет», хотя и существенно различаются.
Энергия скользящего полета берется из ускорения силы тяжести. Обычно птица прибегает к скользящему полету,.
имея уже определенную поступательную скорость. При этом юна мало теряет и в высоте, и в скорости, так как основной источник энергии заключается не в силе тяжести, а в энергии поступательного движения, развитой предыдущими взмахами крыльев. Полет стрижа, видимо, и есть сочетание вибрационного полета со скольжением. Скользящий полет часто называют планирующим.
«Трепещущий» полет - «висеиие» птицы в воздухе с помощью быстрых и соответственно направленных взмахов крыльев (пустельга, высматривающая добычу) - утомителен и ограничен во времени. «Висеиие» колибри осуществляется при совершенно особых движениях крыльев и потому, как уже говорилось, выделяется в особый вибрационный полет. По механике работы крыла он схож с полетом насекомых. Полет спиной вперед доступен только колибри.
‘ Взлет требует приобретения необходимой для нормального полета скорости. Крупные птицы обычно бросаются вниз. Так, аист падает в воздухе подчас до 10 м, прежде чем наберет нужную скорость и сделает первый взмах крыльями. Мелкие птицы делают один прыжок в воздух, а крупные - разбегаются против ветра. Большой разбег по воде делают утки, особенно нырковые, а также лысуха. Для стрижа взлет с поверхности земли труден, хотя н возможен. А поганка с земли взлететь не может, только с воды. При взлете все птицы машут крыльями чаще и сильнее, чем при установившемся полете; амплитуда каждого взмаха также больше.
При посадке птица уменьшает крыльями скорость полета, но кистевые части крыльев при этом продолжают совершать ту же работу, что и при трепещущем полете, - создавать силу, направленную вверх. Поэтому подъемная сила не падает ниже минимально допустимой величины. Перед самой посадкой широко расставленные крылья гасят скорость и переводят энергию поступательного движения в подъемную силу: птица несколько поднимается в воздухе и затем спокойно опускается в намеченной точке. У многих птиц в торможении участвуют хвост н лапы.
Фигурный полет -- мертвые петли, бочки, спуск на крыле, полет вверх ногами - доступен многим птицам, но используется ими редко, обычно лишь во время брачных игр.
Скорости полета птиц велики. Так, грачи развивают скорость 65 км/ч, скворцы -¦ 70-80, серый журавль и крупные чайки - 50, зяблики, чижи -- 55, ласточки-касатки - 55-60, дикие гуси - 70-90, кулики - в среднем 90 км/ч. Быстрее всех летают стрижи: черный стриж летит со скоростью ПО-150 км/ч, а стриж колючехвостый считается самой быстрой птицей, его скорость составляет 170 км/ч.
От скорости, с которой птица передвигается в воздухе, следует отличать суточную дальность полета, которая даже во время весенних миграций неожиданно мала. Так, зафиксированная дальность полета у аистов составляла в сутки 91, 120 и 240 км, у грача - в среднем 55, у горихвостки - 44’км. Как правило, средняя суточная дальность полета птиц приблизительно соответствует по абсолютным показателям их обычным кормовым перемещениям в гнездовое время. И только в особых условиях, чаще всего над морем, птицы совершают длительные беспосадочные полеты. Так, бурокрылая ржанка во время осенних миграций преодолевает над Тихим океаном расстояние от Алеутских до Гавайских островов - примерно 3000 км. Многие птицы -пересекают Мексиканский залив в месте, где его ширина 1300 км. При перелетах через Средиземное море птицы летят над водой 600-750 км. Около 300 км приходится преодолевать перепелам, летящим осенью из Крыма в Турцию через Черное море.
Среди птиц можно найти полный ряд переходных видов - от строго оседлых до правильно перелетных. У широко распространенных птиц такие переходы наблюдаются в пределах одного вида: сапсан, кряква, камышница. Наличие особей, не проявляющих стремления к перелетам, отмечалось у многих видов (зарянка в Мо-скве, кряквы в Прибалтике, многие утки в истоках Ангары, полевые жаворонки в Тургайской ложбине и т. д.). В последнее время возникают оседлые городские популяций у перелетных видов (черный дрозд в городах Европы, кряква на прудах Москвы и т. д.). Таким образом, перелеты птиц - вынужденное явление, к которому в ходе эволюции птицы пришли, следуя путем «проб и ошибок». Ошибки были губительны, удачные пробы приводили к выживанию, к передаче опыта потомству.
Перелеты птиц, хотя в отдельных -случаях и повторяют путь расселения вида, в целом хорошо соответствуют современной географической и экологической обстановке. Они очень динамичны и подчас меняются на наших глазах. Созданы новые водохранилища в Туркмении - и появились новые зимовки и новые перелетные пути к ним. Зарегулирование стока Нила и осушение нильской дельты вызвало массовые перелеты палеарктическнх уток через Сахару на зимовки в Экваториальную Африку.
Во время перелетов птицы летят либо широким фронтом, либо попользуют определенные экологические русла, дающие основания говорить о пролетных путях. В этих случаях птицы следуют вдоль берега моря или склона горного хребта, летят по речным долинам, через перевалы и т. д. (например, Куршская коса на Балтике или перевал Чокпак в Таласском Алатау). Выделяются также «узловые точки» пролетных трасс, в которых птицы в массе останавливаются на отдых и кормежку, задерживаясь нередко на длительный
срок, чтобы затем совершить очередной «бросок» до следующей * «узловой точки». Примерами могут служить дельты Волги, Кубани, Амударьи, некоторые острова (Мальта,. Гельголанд, Барсакельмес) и озера (Теииз, Челкар-Теигиз„ Балхаш близ устья Или), островные леса (нагорные дубравы Поволжья, степные боры Казахстана, массивы саксаульников в Кызылкумах) и т. п.
Высота полета птиц во время перелетов, особенно ночью, оказалась много выше, чем считалось ранее. Над Северным морем отмечено много перелетных птиц на высоте 3900 м, а максимальная высота - 6400 м! На первый взгляд это явление трудно объяснимо, но высота обеспечивает ориентировку перелетных птиц по наземным ориентирам. Хотя кривизна Земли и ограничивает видимость, но все же при подъеме она заметно увеличивается. Так, при прозрачном воздухе видимость с высоты 100 м - 35,7 км, 1000-113 км, 2000 - 159 км, 3000 м - 195 км.
Кроме того, на большой высоте птицы могут воспользоваться сильными воздушными течениями нужных направлений, в том числе и восходящими. Сплошная облачность дезориентирует птиц, они либо прекращают перелет, либо летят в случайно выбранном направлении, а потом дрейфуют по ветру, видимо, теряя навигационные способности.
Во время перелетов у птиц самых разных систематических и экологических групп бывает значительное число «ошибок» - залетов. Примеров дальних и неожиданных залетов можно привести много: поморники - на Рыбинском водохранилище и оз. Теигиз Целиноградской обл., фламинго- под Томском и Ленинградом, моевка - в Туве, горные чечетки - в Московской обл. и т. д., вплоть до австралийского журавля - в Якутии (в 80-х годах XIX в. добыт под Якутском, хранится в Зоологическом музее МГУ) и колибри - на о. Ратманова в Беринговом проливе.
В ряде случаев залеты, несомненно, вызываются штормовыми ветрами, ио значительное их число обусловлено ошибками самих птиц. Залеты, как правило, заканчиваются гибелью, хотя в отдельных случаях могут приобретать регулярный характер и приводить в конце концов к расширению ареала. Именно так, залетами, расселялись кольчатая гор-1 лица, свнрнстелевый сорокопут, майна и другие птицы. Гага на Черном море из залетной превратилась в регулярно зимующую и, наконец, загнездилась.
Залеты птиц, многочисленные их ошибки, ставят под сомнение абсолютный характер их способности к ориентации в пространстве. Это очень важный, принципиальный момент. Способность птиц находить дорогу к местам гнездовий или зимовок принимается априорно. Закономерности птичьих миграций имеют вероятностный характер. При этом для
17
жаждой отдельно взятой особи вероятность прилета в нужную точку далека от стопроцентной. Правильнее всего будет считать, что количество птиц, успешно завершающих перелеты, обеспечивает ежегодное воспроизводство в количестве, -покрывающем ежегодную убыль. При этом нормы годовой -смертности у перелетных птиц, улетающих от суровой зимы в благодатные теплые края, отнюдь не меньше, чем у птиц, остающихся зимовать в суровых северных условиях. В этом отношении перелетные птицы ничего не выигрывают по сравнению с оседлыми, просто они не могут иначе, они вынуждены лететь. И при малейшей возможности не лететь - в массе не летят, остаются. Так, обильный урожай рябины в.необычайно суровую зиму 1939/40 г., когда ® Москве температура воздуха падала до -44°С, привел к массовой зимовке дроздов-рябииников. Обычно же, в годы со средним и тем более низким урожаем рябины, эти птицы зимовать не остаются, хотя температурные условия бывают мягче. Обильные урожаи семян березы и ольхи приводят к массовым зимовкам чижей и т. д. Наконец, в Москве возникли оседлые популяции грачей и скворцов, которые всю зиму -кормятся на свалках и около баков для мусора. Количество зимующих птиц этих видов растет из года в год и мало зависит от степени суровости зимы. В Прибалтике в местах -сброса теплых вод электростанциями еще недавно зимовало около 5 тыс. крякв, по последним сведениям, их количество выросло до 50 тыс.
«Захват» птиц, особенно молодых, волной мигрантов разных видов обычно не учитывается даже при постановке опытов с насильственной задержкой. Такие опыты ставились с утками в США, с аистами в Европе. Молодых птиц отлавливали, затем ждали пока улетят все птицы этого вида, затем, окольцевав их, выпускали и, наконец, получив кольца о мест обычных зимовок этих видов, считали, что наследственное запечатление пролетного пути доказано. А что поток более поздних мигрантов обязательно должен был подхватить этих птиц, не учитывалось. В природе обычны случаи, когда к группе или стае птиц одного вида присоединяются особи других видов. Особенно часто это можно наблюдать именно осенью, когда среди мигрантов преобладают молодые птицы. Среди куликов или речных уток осенью трудно встретить стаю из птиц одного вида, чаще всего они смешанные.
Когда серые гуси или журавли совершают обычные кормовые перелеты (с мест дневки или ночевки на кормежку и обратно), то каждый косяк птиц летит таким образом, чтобы видеть стаю, летящую впереди. Если передний косяк начинает набирать высоту, то же самое и иа том же месте или чуть раньше делает следующий за ним косяк и т. д. Паво- роты, разведочные круги, посадка - все повторяется. Таким образом, складывается коллективная система использования пространства и избегания опасности, система, которая охватывает не только членов одного косяка, но значительно-" большую массу птиц, порой до нескольких тысяч.
"в. Э. Якоби, используя метод радарных наблюдений, показал что и во время перелетов птицы нередко ориентируются по впереди летящим стаям. Расстояние между стаями- может быть 50-60 км, т. е. стаи находятся в Пределах видимости друг друга. Связанные зрительно, они обозревают сразу сотни километров. Чем больше высота полета и многочисленнее стаи, тем реже они летят. При низкой облачности и плохой видимости стаи малочисленные, летят они ниже и ближе друг к другу. У некоторых видов, например" серой вороны, перелет представляет поток одиночных вроде бы птиц, но каждая из них следует за своим «ведущим» и следит за иим, а порой - и за соседями. Возможен и такой вариант, при котором в начале осеннего пролета летят одиночки, потом они соединяются в стайки, а еще южнее-- в крупные стаи. В любом случае такой шток может растянуться на многие сотни километров. В. Э. Якоби предполагает, что именно так осуществляется перелет воробьиных, птиц над морем. Поскольку птицы берут направление, очевидно, на берегу, а потом летят, не сворачивая, ясно, что за- первой стаей, взявшей правильное направление, могут долгое время следовать все новые и новые стаи разных видов. Такая эстафета может продолжаться и ночью. Видимо, это- ближе к истине, чем утверждения, что птицы вносят поправку на положение солица, пользуясь при этом особыми «внутренними часами», и более того, ориентируются по Полярной, звезде. Конечно, птицы учитывают положение солица и звезд и их смещения (в экспериментах, правда, достаточно противоречивых, это было показано), -но «подвижные ориентиры» в виде летящих впереди стай, по-видимому, гораздоважнее.
Не менее важны наземные ориентиры *- долины рек, горные хребты, озера, а в «ряде случаев и отдельные, хорошо: заметные постройки, башни, высотные дома и пр. Так, почтовые голуби Останкинской биостанции МГУ при тренировках неизменно ориентировались на купол главного павильона ВДНХ и лишь от него поворачивали к своей голубятне.
Способность птицы возвращаться к своему гнезду с любого значительного расстояния получила название хоминг (от английского home - дом). Опыты с.разными видами птиц дали противоречивые результаты. Яспо лишь, что возврат к гнезду носит столь же вероятностный характеїр, как и попадание на зимовку или в гнездовую область во время перелетов. В незнакомой местности сразу после вылета по

вой линии хорошо заметные формы рельефа, телевизионная вышка и т п.), поворачивают в нужном направлении. Во всяком случае/почти все увозившиеся от гиезд птицы тра-
иьлпим * - -
тили иа возвращение к ним значительно больше времени, чем требовалось на полет по прямой. Естественно, что срок возвращения всегда оказывался прямо пропорционален расстоянию, на которое увозили птицу. Наконец, при массовых опытах с ласточками и другими птицами было выяснено, что процент вообще не вернувшихся птнц достаточно велик. То же наблюдается и при тренировке на дальние расстояния почтовых голубей: процент возвратов и их скорость быстро падают при увеличении расстояния.
Для ориентировки птиц во время перелетов существенное.значение имеют их поелегиездовые кочевки, во время которых они знакомятся с территорией. Работами Я. А. Внксне доказано, что выбор молодыми озерными чайками будущего места гнездования в значительной мере определяется нх знакомством с водоемами, полученным во время иослегнездо- вых кочевок. Эти наблюдения раскрывают одну из причин частого нарушения птицами так называемого «гнездового консерватизма», т. е. обязательного возвращения для гнездования к месту своего рождения. С другой стороны, они не оставляют сомнения в том, что зрительная память у птиц великолепно развита.
Затраты энергии во время перелетов впервые точно установлены в опытах на Куршской косе. На расстоянии 50 км друг от друга были построены большие ловушки. Разница в среднем уровне энергетических резервов у птнц, попавших в первую и вторую ловушки, составляла затраты энергии на 50 км полета. Выяснилось, что зяблики тратят на полет в -3,8 раза больше энергии, чем иа «существование», юрок и чиж - в 2,5 раза больше. Если учесть заведомо заниженные показатели энергии существования птиц в клетках, то разница между затратами энергии во время «обычной» жизни и иа перелетах будет еще меньше.
В. Р. Дольник с сотрудниками установил, что дальние мигранты, обладающие экономичным полетом, тратят около 3 ккал на 100 км полета. Если принять эти цнфры за основу, то затраты энергии будут примерно равны:

Средиземное море и Сахара (3600 км) - 108 ккал,
Мексиканский залив Балтийское море Черное море
(3500 км) - 105 ккал, (300 км)- 9 ккал, (500 км) - 15 ккал.

Расчеты эти формальны, они не учитывают возможности выбора птицами сильных воздушных течений, идущих в нужном направлении. Но тем не менее самые дальние мигранты из мелких птиц, весом 15"-30 г, должны иметь в организме энергетические резервы общим объемом не менее 100 ккал. Таким резервом служит жир.
Жир обладает калорийностью 9,5 ккал/г, тогда как калорийность образующихся в организме углеводов (гликогена) ниже более чем в два раза - 4,2 ккал/г. При сжигании в ходе работы жира высвобождается некоторое количество воды (так называемая метаболическая вода); пока птица тратит жир, она почти не нуждается в воде. Путь окисления жира в тканях птицы короче, чем при использовании с качестве источника энергии углеводов, что очень важно при высоком темпе обмена веществ. Наконец, при окислении углеводов образуется молочная кислота - одни из основных источников мышечного утомления. При окислении жира молочной кислоты не образуется, поэтому у перелетных птиц во время миграции жнр вытесняет гликоген из его основных хранилищ - печени и грудных мышц. Это дает значительный выигрыш. Примерно половина необходимого количества жира размещается в мышцах печени и брюшной полости. Другая половина откладывается непосредственно под кожей птиц; вначале подкожный жир откладывается только на.птерилиях, а потом - и на аптериях. У многих куликов, например, тело покрыто толстым слоем жира, который просвечивает под тонкой кожей. Масса птиц во время миграций на 20-40% больше обычного за счет жира. Чтобы обеспечить себя энергией в 100 ккал для дальнего перелета (порядка 3000 км), птица должна запасти около 11 г жира.
Обычно максимальное количество" жира соответствует необходимым затратам для совершения очередного «броска» во время перелета. Накопление жира у мелких птиц (при благоприятных условиях питания) идет со скоростью 0,1- 0,5 г/сут. Поэтому «набор» миграционного жира занимает не менее 10-15 дней (с учетом, что он начинается ие от нуля, а от какого-то ранее достигнутого уровня). Количество ¦потребляемой пищи резко возрастает, наблюдается гипер- ¦фагия, или переедание. В немиграционный период, даже при обилии пищи, гиперфагии и мощных жировых отложений не бывает. Нет этого и у оседлых птиц, которые никогда так не жиреют, как перелетные.
При истощении жировых резервов миграция прерывается и начинается усиленное кормление. В отдельных случаях мелкие птички за сутки могут накопить более \ г жира, а н клетке отощавшая птица набирает до 2 и даже 5 г жира н сутки!
Запасы жира необходимы для нормального перелета.
При осеннем перелете перепелов в Крыму вначале летят* по данным Е. П. Спангенберга, почти исключительно взрослые самцы с обильным запасом жира; их масса достигает 146 г. Позже среди пролетиых птиц постепенно начинают преобладать самки, а затем все чаще встречается молодь обоего пола, обладающая довольно значительным количеством жира. Когда же массовый- пролет перепелов закончится, на южном побережье «появляется поздняя молодь массой не выше 75 г, которая, по-видимому, не летит дальше, а частично гибнет в зимнее ненастье, частично благополучно переживает зиму. Такие молодые птицы никогда не образуют стай и высыпок, а одиночками (распределяются на площади южного побережья» (Спаигенберг, 1948, с. 89).
Для успешного окисления значительного количества жира в полете требуется обилие кислорода. Здесь следует обратить внимание на особенности дыхательной системы птиц, снабжающей организм кислородом. Легкие птиц невелики и занимают небольшую часть орудной полости. Очень мала.растяжимость птичьих легких, особенно при сравнении их с легкими млекопитающих. Более того, если у нелетящей птицы механизм дыхаиия сводится к приближению и удалению грудииы от позвоночника за счет работы межреберных мышц и движения ребер, то в полете этот механизм выключается, ребра делаются неподвижными. Но включается другой замечательный механизм - «двойное дыхание». В действие вступают воздушные мешки.
Кроме подсобной носоглоточной системы воздушных мешков, связанных с пневматизацией некоторых костей черепа, у птиц имеется сложная и огромная по сравнению с легкими система легочных мешков. Они отходят от разветвлений бронхов и в отличне от легких очеиь растяжимы. Ко проходящие в стейках воздушных мешков кровеносные сосуды не связаны с кровеносной системой легких, так что считать воздушные мешкн органами дыхания в прямом смысле нельзя. В то же время роль их в дыхании птиц велика.
Различают две пары самых крупных воздушных мешков- загрудные и брюшные, впереди от них лежат еще т.ри пары более мелких мешков. В сумме воздушные мешки наполняют все тело птицы, их ответвления проникают в кости, мускулы, позвоночник; у некоторых птиц ответвления воздушных мешков лежат между кожей и мускулатурой. Воздушные мешки играют решающую роль в вентиляции легких. П.ри вдохе воздух, богатый кислородом, наполняет не только легкие, но и воздушные мешки. При выдохе воздух из мешков вновь продувается через легкие н отдает им свой кислород. Мышцы, управляющие движением крыла, особенно важны: «они давят на передние мешки, продувая бывши» в них воздух через легкие. Так возникает «двойное» дыхание птиц, при котором усвоение организмом кислорода происходит при вдохе и при выдохе. Отсюда и высокая интенсивность окислительных процессов у птиц. Местом обмена газов служат не только легкие, ио и пневматические полости костей, одетые эпителием и богатые капиллярами. Кроме того гемоглобин крови птиц легко отдает кислород, поэтому выделение кислорода капиллярными сосудами в ткаии тела происходит очеиь интенсивно. С этим и связаны высокая постоянная температура тела птиц и энергичный обмен веществ. Число дыханий у мелких птиц очень велико: у воробьиных - около 90-100 раз в минуту, у колибри даже 108-146 раз (по другим сведениям - 180 раз), тогда как у коршуна-18, у кондора - 6, у эму - 2-3 дыхания в минуту. При беспокойстве количество дыханий и ударов сердца птицы резко возрастает.
Благодаря системе воздушных мешков и «двойному» дыханию, чем быстрее машет птнца крыльями в полете, тем лучше и полнее сменяется воздух в ее легких. Поэтому одышки при быстрых летательных движениях у птиц иет. Воздушные мешки имеют и другие важные функции. С их внутренних поверхностей происходит испарение, что особенно важно при сухой, лишенной желез коже. Тем самым успешность терморегуляции, в частности предохранение от перегрева важнейших органов тела (сердца, легких, кишечника, половых желез и пр.) в значительной мере определяется работой воздушных мешков. В холодную же погоду мешки способствуют сохранению тепла. Кроме того, воздушные мешки сокращают треиие между внутренними органами птицы, облегчают изменение их формы и объема -при наполнении зоба и пищевода. При броске в воду воздушные мешки ослабляют толчок, испытываемый организмом, а под водой они могут многократно прогонять один и тот же объем воздуха через легкие, До полной отдачи кислорода, чем продлевают время нахождения птицы под водой. Кроме того, в воде н на воде воздушные мешки способствуют регулированию удельного веса птицы. Наконец, у некоторых птиц воздушные мешки раздуваются при токовании (фрегат) или играют роль резонаторов.
Энергетика полета обеспечивается и приспособлениями к нему кровеносной системы птиц: у них полностью отделена артериальная кровь от венозной, сердце четырехкамерное и сравнительно крупное. Особенно большие сердца у хорошо летающих птиц. При приблизительно равной массе самих птиц сердце чеглока составляет 1,7% общей массы тела, у пустельги - 1,19, а у сороки -¦ только 0,934%. Наибольшая относительная масса сердца у самых мелких птиц: у пенечки-трещотки-1,829%, а у колибри - 2,4-2,85%! Повышенная интенсивность кровообращения связана с большой потерей тепла V мелких птиц, имеющих «невыгодное» соотношение объема тела и его поверхности. Так, потеря тепла на килограмм массы за 1 ч для утки равна 6 ккал, для голубя - 10 и для воробья - 35. Относительная масса сердца увеличивается также у северных и горных подвидов.
Энергичный обмен веществ обусловлен еще и большой частотой сердцебиений; у мелких птиц частота пульсаций сердца заметно выше, чем у крупных. Сердце воробья сокращается 460 =раз в минуту, у галки - 342, у каиюка - 301, у кряквы - 317, у индюка--93, у страуса--140 раз. Эти цифры примерны; в состоянии покоя сердце бьется почти в два раза медленнее, чем при быстром движении. У разных особей вариации также могут быть велики: у домашних кур - 140--390 сердцебиений в минуту, у голубей-136- 360, у зеленушки - 703-848, у щегла - 914-925. У колибри в состоянии покоя пульс достигает 500 ударов в минуту, в полете же - до 1200 ударов при 600 дыханиях amp; минуту. Правда, цри ночном оцепенении и снижении температуры тела до 15-20°С (по некоторым данным, даже до 10-12°) пульс колибри снижается до 100-50 ударов в минуту. Таким образом, напряженность кровообращения у птиц хорошо соответствует большим затратам энергии во время полета.

Экологический принцип классификации типов полета основан на биологическом значении для птиц той или иной манере передвижения в воздухе. Эта классификация совершенно не совпадает с аэродинамической, часто объединяет несколько разобранных выше типов полета, допуская их перекрывание. Обе классификации могут быть использованы на практике, например, при наблюдениях за птицами, параллельно, так как первая описывает возможности птицы как летательного аппарата, а вторая помогает понять цель и назначение конкретных форм поведения.

В соответствии с экологическими принципами классификации различаются полеты поисковый, разведывательный, транзитный, токовый и некоторые другие.

Поисковый полет связан, как явствует из его названия, с поисками корма над обширными пространствами воды или суши, часто на большой высоте. Сотни километров преодолевают над морем в поисках пищи альбатросы и буревестники, над прибрежными районами морей, небольшими водоемами и сушей - чайки и крачки, над предгорьями, степями и тундрой - поморники, луни, коршуны, канюки, орлы. Поисковый полет всегда неторопливый, длительный, включающий все типы парения, машущий и трепещущий, когда необходимо тщательное высматривание корма. Наиболее характерен поисковый полет для трубконосых птиц, чайковых и дневных хищников .

Во многом аналогичен поисковому, но, в отличие от него, прерывается длительными промежутками кормежки на земле. Если канюк или пустельга, поймав полевого грызуна, продолжают неторопливое патрулирование своих охотничьих угодий, то аист, обнаружив подходящее место для сбора корма, долго «облавливает» его, расхаживая пешком по избранному участку, и лишь затем перебирается на другой. Такие воздушные десанты совершают журавли, цапли, грифы, вороны.

Транзитный полет больше всего напоминает регулярные рейсы с определенной целью и в определенное место. Всем знакомы огромные зимние стаи галок и ворон , летящие каждый вечер с подмосковных помоек и пустырей на ночевку в центр города, а утром обратно.

Точно так же утром и вечером по определенным воздушным маршрутам курсируют утки. Транзитный полет всегда проходит без остановок и задержек; он быстр и прямолинеен, ведь путь не всегда пролегает по безопасным местам.

Токовый полет - это специализированный тип полета, входящий в общий видовой стереотип тока. Его главная цель - привлечение самки в период размножения. Токовый полет есть не у всех птиц, но у тех, у которых имеется, он обычно сопровождается специфическими звуками и характерными для вида позами. Ничего похожего на токовый полет после окончания периода гнездования увидеть не удается. Часто это сезонное поведение настолько своеобразно, что просто трудно поверить, что перед нами хорошо знакомая птица. Скрытый молчаливый лесной кулик вальдшнеп весной летает над лесными полянами и просеками особым замедленным полетом, который охотники называют тягой. Его родственник бекас , обычно маскирующийся на кочковатых болотах, забирается высоко в небо и оттуда бросается вниз головой к земле, раскрыв веером жесткий пружинистый хвост, в перьях которого звонко вибрирует ветер. Чибис над весенним полем проделывает головокружительные повороты с крыла на крыло, аккомпанируя себе голосом. Полевой жаворонок поет свою знакомую всем песенку тоже во время токового полета.

Жаворонок

Рябчик

Полет-бегство - стремительный полет, перемежающийся взлетами и приземлениями. В лесу или поле мы, к сожалению, чаще и легче всего наблюдаем именно этот тип полета, далеко не самый интересный для натуралиста. Обычно он происходит на максимальной скорости, в результате чего птица быстро скрывается из глаз, рассмотреть ее удается не всегда. Типичный пример — стремительный взлет рябчика, после которого птица как бы растворяется в ветвях, становится совершенно недоступной глазу, хотя улетает не дальше ближней ели.

Прерывистый полет, он же кормовой , обычен во время кормежки для мелких птиц, особенно лесных и кустарниковых. Наблюдать его сравнительно нетрудно. Зимой часто можно видеть кормовые перемещения стаек синиц в сопровождении поползня, дятла и пищух; чижей и чечеток , облепляющих вершины берез и ольх; летом легко наблюдать кормовые полеты пеночек, обшаривающих каждую веточку, «пастьбу» с короткими перепархиваниями зяблика и скворца , охоту белой трясогузки и мухоловки-пеструшки.

Не все виды птиц четко размещаются по этим узловым точкам, многие типы полета можно охарактеризовать как промежуточные или совмещенные.

Большинство представителей класса птиц освоили наземно-воздушную среду обитания. Приспособление птиц к полету обусловлено особенностями их внешнего и внутреннего строения. В данной статье рассмотрим эти аспекты более подробно.

Признаки приспособления птиц к полету

Основными признаками, позволяющими пернатым освоить воздушную среду являются:

Перьевой покров;

Видоизменение передних конечностей в крылья;

Теплокровность;

Легкий скелет;

Наличие специальной кости - киля;

Двойное дыхание;

Укороченный кишечник;

Отсутствие одного яичника у самок;

Хорошо развитая нервная система.

Эти особенности строения иллюстрируют, как птицы приспособлены к полету.

Строение скелета

С легкостью подниматься ввысь для птиц становится возможным, прежде всего, благодаря, легкому скелету. Он образован костями, внутри которых находятся воздухоносные полости. Основными отделами являются череп, позвоночник, пояса верхних и нижних конечностей и сами свободные конечности. Многие кости срастаются между собой, обеспечивая прочность всей "конструкции". Отличительной особенностью скелета пернатых является наличие киля. Это особая кость, к которой прикрепляются мышцы, приводящие в движение крылья. Она характерна только для птиц.

Покровы

Черты приспособления птиц к полету во многом связаны с особенностями покровов. Пернатые являются единственной группой животных, тело которых покрыто перьями. Их можно объединить в три группы. Первая носит название "контурные". Благодаря им тело птицы приобретает обтекаемую форму. В зависимости от расположения на теле и выполняемых функций контурные крылья бывают кроющие, маховые и рулевые. Они покрывают тело, образуя контуры крыльев и хвоста. Независимо от вида, каждое крыло состоит из центральной части - стержня, на большей части которого располагаются опахала, образованные бородками первого и второго порядка с крючками. Нижний оголенный участок пера называется очин.

Вторая группа представлена пуховыми перьями. Их бородки лишены крючков, поэтому опахала не сцеплены, а свободны. Третья разновидность - это пух. Характерной особенностью его строения являются пушистые бородки, которые расположены пучком на одном конце сильно укороченного очина.

На примере особенностей оперения легко рассмотреть, как птицы приспособились к полету. Оно обеспечивает терморегуляцию, определяет окраску, возможность передвижения в воздушном пространстве. Кстати, окрас птиц может служить как маскировкой от хищников, так и одной из форм проявления демонстративного поведения.

Теплокровность

Это приспособление птиц к полету является очень важным. Теплокровность подразумевает наличие постоянной температуры тела, не зависящей от окружающей среды. Ведь, как известно, с высотой температура воздуха значительно понижается. И если бы птицы были холоднокровными, как рыбы или земноводные, они просто бы замерзли во время полета. Такая черта присуща данной группе организмов благодаря прогрессивному строению кровеносной системы. Она представлена четырехкамерным сердцем и двумя кругами кровообращения. Поэтому венозная и не смешиваются, обмен газов и веществ происходит очень интенсивно.

Внешнее строение

Тело птиц подразделяется на следующие части: голову, подвижную шею, туловище, хвост и конечности. На голове расположены глаза, ноздри и клюв, покрытый роговыми чехлами. Отсутствие зубов делает череп еще более легким. Веки на глазах неподвижны, роговица увлажняется при помощи мигательных перепонок.

Основное приспособление птиц к полету,безусловно,заключается и в видоизменении верхних конечностей. Они преобразованы в крылья. Ноги - нижние конечности, часто покрыты роговыми чешуйками. Эта особенность строения осталась у птиц от их предков - пресмыкающихся животных. Когти, находящиеся на пальцах ног, помогают птицам удерживаться на опорной проверхности.

Внутреннее строение птиц

Приспособление птиц к полету отражается и в особенностях строения большинства внутренних органов.

Пищеварительная система представлена ротовой полостью, пищеводом, образующим расширение - зоб. В нем пища подвергается дополнительной ферментативной обработке, становится мягкой и быстрее переваривается. Далее пища поступает в желудок, состоящий из двух отделов: железистого и мускульного, а потом - в кишечник. Он открывается наружу клоакой. Кишечник птиц укорочен по сравнению с другими животными. Такое строение также делает их тело более легким. Непереваренные остатки пищи не задерживаются долго в кишечнике и могут выделяться через клоаку даже во время полета.

Адаптация птиц к полету прослеживается и в Благодаря ее развитию, животные обладают достаточно четким цветным зрением, позволяющим без труда ориентироваться в воздухе даже на достаточно большой высоте. Хорошо функционирует и слух. А благодаря развитому мозжечку, на высоком уровне находится и Птицы быстро реагируют во время приближающейся опасности или охоты.

Компактность - характерная черта половой системы. Семенники самцов небольшого размера, бобовидной формы. Они открывают свои протоки прямо в клоаку. У самок есть только один яичник. Такое строение делает вес птиц существенно меньше. Яйцеклетка из половой железы передвигается по яйцеводу, где и происходит процесс оплодотворения, яйцо покрывается оболочками и известковой скорлупой. Далее через клоаку выходит наружу.

Особенности дыхания

Приспособления птиц к полету касаются и Ведь для интенсивной работы мышечной системы необходимо непрерывное снабжение тканей и органов кислородом. Поэтому наряду с легочным дыханием у птиц есть дополнительные органы - воздушные мешки. Это дополнительные резервуары воздуха с достаточно большим объемом. Поэтому дыхание птиц еще называют двойным.

Приспособление птиц к среде обитания

Черты внешнего строения часто видоизменяются в зависимости от места обитания. Например, дятел, живущий в лесу, имеет острые когти. С их помощью он передвигается по веткам деревьев, опираясь на хвост с жесткими перьями. Клюв этой птицы похож на долото. Пользуясь им, а также при помощи длинного липкого языка он достает насекомых и личинок из коры, семена из шишек.

Птицы - обитатели водоемов, также имеют ряд важных приспособлений. Это короткие нижние конечности с плавательными перепонками, плотный перьевой покров, смазанный водоотталкивающим секретом особых желез. "Выйти сухим из воды" - эта поговорка, известная всем, появилась благодаря особенностям жизнедеятельности

Обитатели открытых пространств - степей и пустынь, имеют защитную окраску перьев, очень мощные ноги и отличное зрение.

Птицы побережья - мастера планирующего полета. Альбатросы, чайки и буревестники характеризуются наличием сильных и длинных крыльев. А вот хвост у них короткий. Все это позволяет прибрежным обитателям ловить рыбу прямо с воздуха.

Возможно ли увидеть добычу на расстоянии до тысячи метров? Для это не составляет большого труда. Сокол, ястреб, орел - яркие представители этой группы. Они имеют большой изогнутый клюв, которым хватают и разрывают пищу. А мощные острые когти не оставляют шансов на спасение. Хищники способны долго парить в воздухе благодаря очень широким крыльям. А те из них, которые охотятся ночью, дополнительно обладают острым зрением и идеальным слухом. Например, совы и филины.

Все ли птицы летают

Не все представители этого класса способны летать. Например, пингвины являются отличными пловцами, их верхние конечности видоизменены в ласты. Но летать эти птицы не умеют. У них есть киль, однако большой вес не позволяет им взмыть в воздух. А толстая жировая прослойка и густое оперение просто необходимы для жизни в суровых условиях севера.

Надотряд страусовых объединяет эму, киви, казуаров, нанду. У этих пернатых киль отсутствует. А неспособность к полету компенсируется быстрым бегом. Это умение спасает птиц в условиях равнинной Африки.

Подавляющее большинство современных птиц в совершенстве приспособлены к полету и среде обитания. Они живут в лесу, на водоемах и их побережьях, степях и пустынях.

Представители класса птиц поражают своим разнообразием, имеют важное значение в природе и жизни человека, а характерные черты строения обусловливают способность к полету.

Почему и как летают ? 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, 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 . 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 . 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 , 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 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.

Подъемная сила птицы создается за счет того, что воздух равномерно обтекает изогнутую поверхность крыла. А поступательное движение - за счет взмахов. Они-то и ставят в тупик многочисленных исследователей полета. Крыло - это не просто весло, которым птица «гребет» в воздухе, как полагал Леонардо да Винчи. Некоторые исследователи считают, что птица осуществляет повороты, вывернув внутреннюю часть крыла так, чтобы создать сопротивление на той стороне, куда она поворачивает, подобно действиям с портом сна на каноэ.

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 . Но во многом птицы все же похожи на самый современный 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.

Немало известно о полетах птиц и шведскому зоологу и ветеринару Ричарду Брауну. Если к крыше кабины планера прикрепить короткие нити, то при нормальном планировании они спокойно «летят» назад, но как только планер станет терять скорость, воздушные вихри поднимут нити вверх и даже могут направить их вперед - своего рода предупреждение об опасности. Точно так же, считает Браун, тысячи перьев, покрывающих крылья и тело птицы, могут работать как датчики воздушных потоков. Благодаря нервным окончаниям, птица сразу же чувствует движение перьев. Мускулы, на которых расположены перья, в основном действуют как пассивные датчики информации для нервной системы и в меньшей степени как движители. Чувствительные элементы на крыльях и определяют начало турбулентности (вихревого движения при активном перемешивании слоев воздуха) в обтекающем потоке, заставляя птицу изменить темп движения крыльев или несколько опустить их вниз.

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.

А как летают насекомые? Мелкие осы и жуки, например, как бы гребут крыльями по воздуху, сопротивление которого им только помогает. Они ощущают воздух как что-то вязкое, наподобие сиропа. Им не нужна большая подъемная сила, и если они вдруг прекратили бы свое движение, то стали падать на землю не быстрее, чем комок пыли. Они «плывут» по воздуху, используя свои крылья, покрытые ворсинками, для создания большего сопротивления. При обратном движении крыла ворсинки моментально складываются. Происходит нечто подобное тому, как снижается сопротивление у весла, вынимаемого из воды. Кстати, крупным насекомым летать труднее.

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 ), 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 решен давно, и теперь, приблизившись к разгадке полета, узнав, насколько нелегко он дается птицам, может быть, не стоит им завидовать?

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.