Биология. В 3-х томах. Т. 3

Нитевидные перья — мелкие волосовидные образования; у них нет настоящего опахала, имеются лишь небольшие пучки гибких бородок первого и второго порядков, расположенные да кончике стержня. Эти перья разбросаны по всему телу птицы, они помогают удерживать воздушный слой около тела.

Помимо появления перьев у птиц произошло множество других изменений, связанных с полетом. Важнейшие из них перечислены ниже.

1. Плечевой пояс хорошо развит и служит прочной опорой для крыльев. Широкая грудина с развитым килем обеспечивает большую поверхность для прикрепления мощных грудных мышц (рис. 17.51). У таких сильных летающих птиц, как почтовые голуби, вес летательной мускулатуры может быть близок к половине веса всего тела.

Рис. 17.51. Схематический разрез, показывающий взаимодействие летательных мышц, костей крыльев и плечевого пояса у птицы (голубя)

2. Кости передних конечностей частично слились и в значительной мере удлинились, что обеспечило большой размах крыльев. Три косточки запястья срослись с тремя пястными костями, образовав carpometacarpus — прочную опорную структуру для прикрепления маховых перьев 1-го порядка. У птиц осталось только три пальца. Некоторые части скелета соединены очень жестко; например, срослись между собой многие позвонки, а также тазовый пояс с позвоночником. Это позволяет более эффективно распределять силы, создаваемые крыльями, и развивать большую подъемную силу. Задние конечности удлинены, чтобы при взлете крылья не задевали землю.

3. Форма тела обтекаемая, поэтому при полете птицы она встречает лишь небольшое сопротивление воздуха. У птиц компактный череп и обычно обтекаемый, заостренный клюв. Расположение перьев обеспечивает гладкую поверхность крыла. Хвост короткий, что увеличивает маневренность и уменьшает сопротивление. Ноги у птиц в полете прижаты к телу.

4. Благодаря наличию нескольких губчатых костей уменьшается вес тела. Многие полости тела заполнены воздушными мешками. Мешки также улучшают вентиляцию легких, снабжая их свежим воздухом при вдохе и при выдохе (разд. 11.6.10). В костях крупных птиц для прочности есть распорки. Клюв представляет собой заостренные, лишенные зубов челюсти, покрытые роговым чехлом. В связи с отсутствием зубов нет надобности в тяжелых челюстных мышцах для перемалывания пищи. Эту функцию выполняет мускульный желудок, расположенный недалеко от центра тяжести тела. Подсчитано, что у пеликана, вес которого составляет 11 кг и рост — 1,5 м, скелет весит всего лишь 0,65 кг, а у фрегата с размахом крыльев 2 м скелет весит 110 г. Кстати, перья у него тяжелее скелета (1,4-1,8 кг)! Половые органы у птиц очень невелики и полностью развиваются только в брачный период. Это тоже уменьшает затраты энергии при полете, так как облегчает тело.

5. Птицы обладают высокой температурой тела и хорошей теплоизоляцией, которая препятствует охлаждению тела воздухом во время полета; кроме того, высокая температура повышает эффективность сокращения мышц. У птиц большое, сильное сердце, способное поддерживать высокое кровяное давление.

6. Птицы обладают большой остротой зрения. У них есть третье веко — мигательная перепонка, которая удаляет инородные частицы, попадающие в глаза во время полета. Шея у многих птиц длинная и гибкая; она позволяет им доставать клювом до земли при добывании пищи и вращать головой, улучшая круговой обзор.

7. Как и следовало ожидать, всем летающим птицам свойственна поразительная координация работы мышц.

17.7.7. Полет птиц

Рассмотрим горизонтальный поток воздуха относительно наклонной поверхности крыла в том случае, когда его передняя кромка приподнята над задней. В этом смысле крыло действует как несущая плоскость. Поток воздуха над крылом встречает меньшее сопротивление и развивает большую скорость, чем под крылом (рис. 17.52). В результате давление воздуха над крылом уменьшается, а под крылом — увеличивается. Так возникает подъемная сила. Ее величина зависит от размеров и формы крыла, угла его наклона по отношению к длинной оси тела (угол атаки) и скорости полета. В воздухе на тело птицы действует еще одна сила, которая стремится отвести крыло назад в направлении воздушного потока; она называется лобовым, или аэродинамическим, сопротивлением. Механическая эффективность крыла зависит от его способности развивать большую подъемную силу при небольшом относительном росте лобового сопротивления.

Рис. 17.52. Крыло как несущая плоскость

Различают три основных типа полета: машущий, парящий (планирующий) и зависание.

Машущий полет