Изследване и реализация на движенията на Trochilidae (Колибри)
Изтегляне 0.58 Mb.
|
- Навигация на страницата:
- 3.2. Реене на сухоземните птици
- 3.3. Реене на морските птици
- 3.4. Гребно летене
- 3.4.1. Гребен цикъл при летене
- 3.5. Пърхащ полет
- 3.6. “Полетът” на нелетящите птици
- 3.7. Групов полет
3: Видове полети3.1. ПланиранеТози вид полет е възможен само, когато подемната (издигащата) сила и съпротивлението на въздуха са така регулирани, че да са равни на теглото на птицата. За оптималната му реализация трябва да се максимизира подемната сила и да се намали до минимум триенето. [12]. С изключение на колибрито, всички останали птици до някаква степен използват този вид летене по време на полетите си. Като правило, колкото по - малка е дадена птицата толкова по - кратко тя може да планира. Например ако гълъб се спуска от височина10 метра докато достигне земята ще е изминал 90 метра, а орелът за спускане от същата височина ще е изминал 170 метра. Този вид летене е особено характерен за дивечовите птици. Подплашеният фазан излита право нагоре като ракета след това за известно време планира и се скрива в близките дървета. Само когато му липсва скорост и губи прекалено бързо височина, прави няколко бързи маха с криле, за да ускори. Дългите фази на пикиране и кратките махови фази се редуват докато фазана достигне до желаното прикритие. Там той се спуска надолу и за да кацне прави няколко маха обратни на посоката на движение. По време на такъв вид полет крилата са разперени и са неподвижни. Птиците, които са специализирани в него могат да изминат дълго разстояние по хоризонтала с минимална загуба на височина, която все пак накрая губят заради гравитацията. Ефикасността на полета може да се измери, като се изчисли ъгъла между траекторията, по която лети птицата и хоризонта. Колкото по - остър е ъгъла, толкова по - ефикасно е летенето. (Фиг.16.)  
Фиг. 16. Планиране [12] 3.2. Реене на сухоземните птициРеенето са различава от планирането по това, че птиците не губят височина, а дори понякога се изкачват на по - високо. Когато птицата се рее, тя не използва собствената си енергия - зависи от външни сили, наречени термални потоци – издигащи се въздушни маси, които се формират там, където земята се затопля по - бързо. Образуват се често над ниви, поляни и дори големи градове. Термалните потоци се образуват когато топлият въздух се издигне нагоре и бъде заместен от по - студен, слизащ от по - високите слоеве на атмосферата. В умерения климат птиците до голяма степен са ограничени в използването на термалните потоци. Друг вид потоци, които птиците използват по аналогичен начин са географските - формират се поради различни препятствия, на пътя на вятъра- например планини, скали, високи сгради. Птиците, които се възползват от тези въздушни потоци винаги имат големи, широки крила и съотношението на телесното им тегло към размера на аерофолите им е нисък. Големите аерофоли са идеални за реене във въздушните потоци, но не са толкова подходящи за гребно летене. Затова сухоземните реещи се птици след излитане веднага търсят най - близката зона с въздушни течения. На определена височина ефекта на въздушното течение намалява и птиците започват да пикират, губейки височина, докато достигнат следващото въздушно течение, което пак ги издига нагоре. По този начин се изминават огромни разстояния дори и без един мах на крилата. Така летят орлите, ястребите, кондорите и др. (Фиг.17.) 
Фиг. 17. Реене на сухоземните птици [12] 3.3. Реене на морските птициДоста различни физични принципи лежат в основата на реенето на морските птици (албатроси, буревестници и т.н) Над големи повърхности вода няма нито термални нито географски потоци. Има само хоризонтални. Въздушните маси, които тези потоци задвижват пред себе си биват забавяни от триенето им с водната повърхност и скоростта им е много по - ниска от тази на потоците на по - големите височини. Морските птици са развили такъв тип реене и безмахово спускане, че да не зависят от потоците определящи движението на сухоземните реещи се птици. Te използват различните скорости на вятъра, които са нещо характерно за морския климат. Албатросите например излитат срещу вятъра, и се издигат без да махат крила до 10 - 20 метра докато не започнат да губят скорост в бързо движещите се слоеве на въздуха далеч от водната повърхност. Стигайки до този момент , птиците завиват към водната повърхност по полегата траектория, печелейки толкова скорост, че да могат отново да се издигнат срещу вятъра. По такъв начин морските птици кръжат часове и дни без да направят нито един мах с крила. Орнитолозите наричат този тип летене динамично реене. Тъй като реенето над сушата и над океана доста се различават то физиологията на морските птици е доста различна от тази на сухоземните. В постоянно променящите се ветрови услови над морето и въздушните потоците сменящи скоростта си през няколко секунди, крилата на сухоземните реещи се птици не биха им помогнали много – със своите специфични характеристики тези крила биха затруднили изключително много маневрирането. Морските птици имат най - големия размах на крилата. Албатросите са майстори на следването на въздушните потоци. Техните крила са доста тесни. Средната част на крилото, е много дълга, крайната - сравнително къса. Цялото крило е приспособено отлично за силните турболенции на морския бриз. Първичните и вторичните пера за сравнително къси и твърди, така че краищата им да не се въртят прекомерно. Ако това не беше така, това би довело до неконтролируема загуба на енергия. (Фиг.18.)
Гребното летене се състои от две отличителни движения: силов/задвижващ мах и мах назад. При силовия мах, крилата се движат напред и надолу, докато махът назад връща крилата в изходна позиция за следващия силов мах. (Фиг.19.) По време на силовия мах основните пера са събрани заедно, образувайки перфектен аерофол, който дава максимална тяга и минимум съпротивление с въздуха. При малките птици първичните пера са разделени, позволявайки преминаването на въздух, с което значително се намалява съпротивлението. По - големите птици, като чайките и малките дългопери птици от семейството на лястовиците, или прегъват или частично затварят крилата си при махът назад. 
Фиг. 19. Гребно летене [12] Тъй като гребното летене е това, чрез което повечето птици се придвижват и в действителност то се определя като истински полет е необходимо да се опише по - пълно какво точно се случва по време на един гребен цикъл. 3.4.1. Гребен цикъл при летенеР.Х. Дж. Браун, изследва задълбочено в своите трудове от 1948г. [17] и 1952г. [13] полета на птиците по време на гребно летене. Тези разработки ясно обясняват как точно протича този процес.
Серия от последователни снимки на гълъб в движение илюстрират какво се случва по време на маха на крилото надолу. (Фиг.20.), и последващото му връщане в изходна позиция (Фиг.21.), като тази поредица от изображения характеризира движението при бавни махове на птица - обикновено непосредствено след излитане или малко преди кацане. 
Фиг. 20. Фази на мах надолу на гълъб [13] А. Начало на маха надолу Б. Крилото е хоризонтално.няма изтегляне напред В. Продължава движението надолу до достигане на хоризонта. Г. Движението надолу приключва и започва изтеглянето напред Д. Начало на извиването, което бележи скорошно започване на маха нагоре Е. Извиването на лакътя и китката продължава. Край на цикъла мах надолу. На (Фиг.20А.) гълъбът е в позиция малко, след започване на маха надолу. Крилата са широко изпънати нагоре. Основен активен мускул по време на тази фаза е главният пекторален мускул. На (Фиг.20Б.) и (Фиг.20В) се извършва обикновена ротация на раменната кост, която продължава докато се достигне или леко се подмине хоризонта (Фиг.20Г). След това краят на крилото се провесва напред (Фиг.20Д). При предишната позиция (Фиг.20Г). раменната кост почти е достигнала границата на възможното си движение надолу и напред, така че последващо провесване напред е възможно само при извиване на крилото, като извиването обхваща и лакътя и китката (Фиг.20Д.) и (Фиг.20Е.). При последната фаза от маха надолу има такава ротация на китката, че равнината на първичните контурни пера става почти вертикална на равнината на земята и паралелна на дългата ос на тялото на птицата. В този момент дейността на пекторалните мускули вече е приключила и този етап може да се отчете като край на маха надолу. След като крилото е достигнало своят максимум надолу то следва да се върне обратно в изходна позиция. На Фиг.21. е илюстриран този процес. Със започването на придвижването на крилото нагоре почти едновременно се случват три неща:
След като приключи сгъването и ротацията следва много лек и бърз отмах назад (Фиг.21В-Г.). Това движение се постига чрез ротация нагоре и напред на раменната кост около раменната става, съчетано с бързо протягане на крилото. Това движение е изключително бързо. Накрая на маха нагоре, където няма доказателство за действащи големи аеродинамични сили, делтоидния раменен мускул завършва цикъла и е последван от нова контракция на главния пекторален мускул. Тези две фази на гребния цикъл на гълъб при бавно летене са изобразени и на Фиг. 22, където обобщено и по - систематизирано се вижда цялото движение при това от няколко изгледа и ъгъла.
Тъй като Фиг.20, 21. и 22 характеризират бавно летене на гълъб нужно е да се изобрази какво се случва и при нормално летене. Фазите при него са изобразени на Фиг.23. 
Фиг. 23. Движение на скелета по време на бърз гребен цикъл [17] А-В. Мах надолу с напълно изпънато крило, последван от протягяне напред Г. Извиване на крилото и ротация назад и нагоре на раменната кост Д. Бърз мах на крилото назад. Продължаване на ротацията на раменната кост и извъртането на ръката Е. Край на маха нагоре. Почти пълно изпъване на крилото и връщане в изходна позиция. 3.5. Пърхащ полетПри този вид полет, птиците създават подемна сила като пърхат с крила. Задържайки тялото си почти вертикално, с крила силно привити в раменната става (връзка), пърхащите птици размахват крилата си в хоризонталната повърхнина. Всяка една от двете фази на маха създава подемна сила. Привидното “размиване” на крилата на пърхащите птици, които са като “перка”, е в ярък контраст с тялото на птичката което изглежда неподвижно. При колибритата крилата са така структурирани, че при размах те са като идеалният подемен двигател.Техните “заострени” крила не махат както при другите птици, а задвижват птичката нагоре, надолу чрез феноменално пърхане на крилата от 70 пъти в секунда.Те могат да летят назад, вертикално нагоре, при това със “светлинна” скорост, както и да застинат мигновено във въздуха. При попътен вятър колибритата са могат да развиват скорост близо 100км/ч. Никой потенциален враг не прави и опит дори да хване колибри във въздуха. С невъоръжено око човек не може да дешифрира как точно колибритата махат с крила, но фотографията на забавен каданс (slow-motion photography) прави това възможно. Погледнато от страни, колибритата махат с крила назад и напред описвайки хоризонтална осмица, като по този начин създават подемна сила с маховете в двете посоки.(Фиг.24.) 
Фиг. 24. Пърхащ полет на колибри [12] 3.6. “Полетът” на нелетящите птициВъпреки че всички птици имат крила и пера, не всички могат да летят. Нелетящите птици, като пингвините и щраусите, използват крилата си за придвижване по друг начин. Пингвините са приспособени да ползват крилата си за “летене” под вода развивайки много високи скорости. Този подводен начин на движение се различава от обикновеното плуване, при което крилата на птиците не взимат участие. Фактически крилата на пингвините и други подводно летящи птици извършват във водата движения аналогични на движенията на крилата на другите птици във въздуха. Затова говорим за подводен полет, а не за плуване. Щраусите разперват крилата си като “платна” бягайки по посока на въздушното течение, като по този начин увеличават скоростта си.
Изтегляне 0.58 Mb. Сподели с приятели:
|
