Крыло птицы

Скелет крыла птицы. Указаны места прикрепления различных групп маховых перьев .

Крылья птиц — парные передние конечности птиц . Крылья дают птицам возможность летать , создавая подъемную силу .

У наземных нелетающих птиц крылья редуцированы или отсутствуют вовсе (например, моа ). У водных нелетающих птиц ( пингвинов ) крылья могут выполнять функцию ласт . ^[1]

Анатомия

Как и у большинства других четвероногих , передняя конечность птиц состоит из плеча (с плечевой костью ), предплечья (с локтевой и лучевой костями ) и кисти.

Кисть птиц существенно трансформирована: некоторые ее кости редуцировались, а некоторые срослись друг с другом. Три кости пясти и часть костей запястья сливаются в карпометакарпус . К нему прикреплены кости трех пальцев. Самый передний из них несет крылышко — группу перьев, которые действуют как предкрылки самолета. Обычно этот палец имеет одну фаланговую кость , следующий — две, а задний — одну (но у некоторых птиц на первых двух пальцах есть еще одна фаланга — коготь).

Проблема идентификации пальцев

В крыле птицы сохранились кости трех пальцев. Вопрос о том, какие это пальцы, обсуждается уже около 150 лет, и ему посвящена обширная литература. ^[2]^[3] Анатомические, палеонтологические и молекулярные данные предполагают, что это пальцы 1–3, но эмбриологические данные предполагают, что это на самом деле пальцы 2–4. ^[1] Было предложено несколько гипотез для объяснения этого несоответствия. Скорее всего, у птиц зачатки пальцев 2–4 начали следовать генетической программе развития пальцев 1–3. ^[3]

Форма крыла

Форма крыла важна для определения летных возможностей птицы. Различные формы соответствуют различным компромиссам между такими преимуществами, как скорость, низкое потребление энергии и маневренность. ^[4]^[5]

Два важных параметра — это удлинение и нагрузка на крыло . Удлинение — это отношение размаха крыла к средней величине его хорды (или квадрат размаха крыла, деленный на площадь крыла). Нагрузка на крыло — это отношение веса к площади крыла.

Большинство видов крыльев птиц можно сгруппировать в четыре типа, некоторые из которых попадают между двумя из этих типов. Эти типы крыльев — эллиптические крылья, высокоскоростные крылья, крылья с большим удлинением и парящие крылья с прорезями.

Эллиптические крылья

Эллиптические крылья округлые и короткие. Этот тип крыла позволяет маневрировать в ограниченном пространстве, например, среди густой растительности. Эллиптические крылья распространены среди лесных хищных птиц (например, ястребы Accipiter ) и многих воробьиных , особенно немигрирующих (у перелетных видов крылья длиннее). Они также распространены среди видов, которые используют быстрый взлет, чтобы уклониться от хищников, например, фазаны и куропатки .

Крылья для высокоскоростных самолетов

Скоростные крылья — это короткие, заостренные крылья, которые в сочетании с большой нагрузкой на крыло и быстрыми взмахами крыльев обеспечивают энергетически затратный, но высокоскоростной полет. Этот тип крыльев присутствует у быстро летающих птиц, таких как утки . Птицы, которые используют свои крылья, чтобы «летать» под водой, такие как гагарки, также имеют маленькие и удлиненные крылья.

У сапсана самая высокая зафиксированная скорость пикирования — 242 мили в час (389 км/ч). У сапсанов относительно большие крылья, но они частично складывают их во время пикирования. Самый быстрый прямой, мощный полет — у шипохвостого стрижа со скоростью 105 миль в час (170 км/ч).

Розовая крачка использует свои длинные крылья (низкая удельная нагрузка на крыло и большое удлинение) для экономичного полета в течение длительных периодов времени.

Крылья с большим удлинением

Высокое удлинение (удлиненные) крылья обеспечивают высокую эффективность полета для полетов большой продолжительности. В сочетании с низкой нагрузкой на крыло они используются для медленного полета. Это может принимать форму почти зависания (как у пустельг , крачек и козодоев ) или парящего и планирующего полета, в частности динамического парения , используемого морскими птицами , которое использует преимущество изменения скорости ветра на разных высотах ( сдвиг ветра ) над океанскими волнами для обеспечения подъемной силы. Низкоскоростной полет также важен для птиц, которые ныряют за рыбой.

Парящие крылья с глубокими прорезями

Эти крылья предпочитают более крупные виды птиц, обитающих внутри страны, такие как орлы , стервятники , пеликаны и аисты . Прорези на концах крыльев, между маховыми перьями, уменьшают индуцированное сопротивление и вихри на концах крыльев , «захватывая» энергию воздуха, текущего от нижней к верхней поверхности крыла на концах, ^[6] в то время как более короткий размер крыльев помогает при взлете (крылья с большим удлинением требуют длительного руления , чтобы подняться в воздух). ^[6]

Ссылки

^ ab Vargas, AO; Fallon, JF (2005). «Пальцы крыла птиц — 1, 2 и 3. Обзор». Журнал экспериментальной зоологии, часть B: Молекулярная и эволюционная эволюция . 304 (3) (ред. Журнала экспериментальной зоологии, часть B: Молекулярная и эволюционная эволюция): 206–219. doi :10.1002/jez.b.21051. PMID 15880771.
^ Баумель, Дж. Дж. (1993). Справочник по анатомии птиц: Nomina Anatomica Avium . Кембридж: Орнитологический клуб Натталла. С. 45–46, 128.
^ ab Young, R. L; Bever, GS; Wang, Z.; Wagner, GP (2011). «Идентичность пальцев крыла птиц: решенные и нерешенные проблемы». Developmental Dynamics . 240 (5) (ред. Developmental Dynamics): 1042–1053. doi : 10.1002/dvdy.22595 . PMID 21412936. S2CID 37372681.
^ Норберг, UM (1990). Полет позвоночных: механика, физиология, морфология, экология и эволюция . Берлин. ISBN 978-3-642-83848-4. OCLC 851392205.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
^ Pennycuick, CJ (2008). Моделирование летящей птицы . Амстердам: Academic. ISBN 978-0-12-374299-5. OCLC 272383165.
^ ab Tucker, Vance (июль 1993 г.). «Плавающие птицы: снижение индуцированного сопротивления за счет щелей на кончиках крыльев между первостепенными перьями». Журнал экспериментальной биологии . 180 : 285–310. doi :10.1242/jeb.180.1.285.