Птицы: полет
Наиболее специфическая форма движения птиц, определившая основные черты организации этого класса, - полет. Аэродинамика полета птиц сложна и до сих пор известна лишь в общих чертах. Связано это с тем, что в полете меняется положение маховых и площадь крыла, с разной скоростью и под разными углами к горизонту двигаются кистевая и основная части крыла и т.п.
Грубо схематично физическую основу полета можно характеризовать так. Крыло всегда сверху более или менее выпукло, а снизу вогнуто, передний край крыла более толстый (здесь лежит скелет, мышцы и несколько слоев перьев), задний - тонкий и эластичный (образован лишь вершинами маховых). Обтекая верхнюю выпуклую поверхность крыла, встречный поток воздуха ускоряет движение, и над крылом образуется область пониженного давления. Создается подъемная сила, подсасывающая (поднимающая) крыло вверх. Когда в полете птица опускает крыло, одновременно протекают два процесса. Отгибающиеся под давлением воздуха первостепенные маховые концевой части крыла создают пропеллирующий эффект, в результате чего возникает тяговая сила, толкающая крыло (и птицу) вперед. Одновременно воздух обтекает основную часть крыла (область второстепенных маховых) и здесь создается, за счет разности давлений над крылом и под крылом, подъемная сила, преодолевающая силу тяжести птицы. При подъеме крыла вверх маховые несколько поворачиваются, пропуская воздух (см. рис. 40 ), и поэтому подъем совершается с меньшим усилием. Двигающаяся вверх и назад вершина крыла создает некоторую дополнительную силу тяги, а основная часть крыла по-прежнему создает подъемную силу. Подъемная сила возникает и при обтекании воздухом тела и хвоста летящей птицы.
Такой полет, когда птица ритмично поднимает и опускает крылья, называется машущим. Изменяя площадь крыла и его наклон ("угол атаки"), варьируя частоту взмахов, птица изменяет величину тяги и подъемной силы, меняя тем самым скорость и высоту полета. Различия в размерах и форме тела, размерах и форме крыльев и хвоста, в интенсивности и амплитуде взмахов крыла определяют свойственный каждому виду характер полета. Медленный, со спокойными и редкими взмахами крыльев полет цапли отличен от стремительного и маневренного полета ласточек и стрижей и от быстрого, но прямолинейного полета уток. Но все эти птицы летают машущим полетом. Одна из форм машущего полета - трепещущий полет, когда птица, усиленно работая крыльями, на короткое время "повисает" в воздухе на одном месте. Так делают чайки, крачки, мелкие хищники, высматривающие добычу. Сходным образом "повисают" в воздухе около цветка высасывающие нектар колибри; при этом крыло совершает 50-80 взмахов в секунду.
Второй тип полета - парящий; птица с распростертыми практически неподвижными крыльями перемещается, используя энергию потоков воздуха. Различают статическое и динамическое парение. Статическое парение возможно над материками, где устойчивые восходящие токи воздуха возникают на стыках ландшафтов (лес и поле и т. п.) или при обтекании воздухом препятствий - обрывов, горных вершин. Для птиц, использующих устойчивые токи воздуха, характерны большие, широкие, закругленные крылья с расходящимися на концах вершинами первостепенных маховых. Такой полет используют хищные птицы, аисты, пеликаны. Широкими кругами птицы постепенно набирают высоту и затем кружат, высматривая добычу, или, планируя с потерей высоты, перемещаются в нужном направлении ( рис. 46 ). Динамическое парение свойственно морским птицам (альбатросы, буревестники, чайки), имеющим длинные, но узкие, с заостренной вершиной крылья. Используя завихрения воздуха над волнами или разную скорость воздушных потоков, птица по ветру планирует вниз, набирая скорость, и у самой воды, где скорость ветра замедлена трением о воду, поворачивается против ветра и взмывает вверх, где воздух движется быстрее ( рис. 47 ). Так птица может парить часами, высматривая добычу и хватая ее с пикирования. При отсутствии ветра эти птицы парить не могут и, плавая, пережидают безветрие.
Летающие планирующим полетом птицы способны и к машущему полету. К нему они прибегают, чтобы найти восходящий термический поток, подлететь к гнезду, увернуться от опасности и т. п. Однако долго летать машущим полетом они не могут. С другой стороны, птицы, летающие машущим полетом, временами переходят на скольжение или планирование. В общем, каждый вид пользуется характерным для него полетом, но при необходимости способен менять как характер полета, так и его скорость. Лесные мелкие воробьиные птицы летают со скоростью 25-40 км/ч, голуби - 30-60, утки и многие кулики - 65-80 км/ч; ловящие насекомых в воздухе ласточки обычно летают со скоростью 40-60 км/ч, а стрижи - даже до 100- 120 км/ч.
Самый быстрый летун нашей фауны - живущий в Приморье колючехвостый стриж - Hirundapus caudatus - развивает скорость до 170 км в час. Таковы скорости, с которыми птицы могут летать длительное время. Например, почтовый голубь, летя со скоростью 50- 60 км/ч, способен пролететь без остановок около 600 км. На короткое время птицы способны развивать и большие скорости. Крупные соколы летают со скоростью 60-70 км/ч, но при броске за добычей развивают скорость более 100 км/ч, а бросаясь на нее с высоты, за счет инерции пикирования - и до 300-350 км/ч. Такую же скорость, но на очень короткое время - на десятки секунд - способны развивать увертывающиеся от хищника стрижи, голуби, утки.
Лётные возможности и характер полета каждого вида тесно связаны со всеми особенностями его жизни: предпочитаемыми местообитаниями, набором кормов и способами его добывания, приемами избегания опасности, дальностью сезонных перемещений и т. п. Виды, кормящиеся в воде и при опасности прячущиеся в зарослях или ныряющие, обладают быстрым, но не маневренным полетом (утки, гагары и др.). Кормящиеся на земле и при опасности старающиеся сначала затаиться куриные птицы имеют короткие и широкие крылья, позволяющие им с шумом стремительно взлетать под носом ошеломленного хищника и, пролетев небольшое расстояние, скрыться в зарослях; громкое хлопанье крыльев при взлете предупреждает об опасности соседей. Быстрый полет рябков позволяет им гнездиться вдали от водоемов и ежедневно летать на водопой за десятки километров. Разыскивая добычу, орлы, канюки, коршуны часами парят в воздухе над открытыми пространствами. Подстерегающие добычу и преследующие ее в лесу ястребы обладают маневренным полетом, позволяющим преследовать добычу в кронах деревьев. Разыскивающие добычу на земле и в поверхносных слоях воды чайки и крачки чередуют маневренный машущий полет с динамическим парением и кратковременным "зависанием". Часами носятся в воздухе, ловя мелких насекомых, стрижи; они чередуют быстрый машущий полет со скольжением. Эти быстрые и неутомимые летуны пьют на лету, спариваются в воздухе и даже способны ночью спать, медленно, со скоростью 30-40 км/ч, летая кругами на большой высоте.
