Информация

Существует ли не исчезнувший планирующий вид птиц?

Существует ли не исчезнувший планирующий вид птиц?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Судя по википедии, Археоптерикс был скорее планером, нежели способным к активному полету. В качестве стратегии охоты он подползает к дереву (или другому высокому месту) и скользит с него к добыче.

Большинство современных птиц способны к активному полету. Кто-нибудь знает, существует ли в настоящее время (чисто) планирующий вид птиц?


Существует классификация птиц, называемая парящими птицами.

Парящие птицы

По определению, некоторые наземные птицы, такие как стервятники и некоторые ястребы, выдерживают полет в течение длительного времени, не взмахивая крыльями. Они используют восходящие потоки, возникающие, когда ветер дует над холмами и горными хребтами, или используют восходящие столбы теплого воздуха, называемые «термиками».

Стервятники остаются в термиках, медленно летая узкими кругами. У них короткие широкие крылья и низкая нагрузка на крыло (соотношение веса птицы к площади крыла), что позволяет им оставаться в воздухе и обладать высокой маневренностью на малых скоростях. [1]

Список парящих птиц

  • Хищные птицы
    • Канюки
    • Кондоры
    • Орлы
    • Соколы
    • Луни
    • Ястребы
    • Воздушные змеи
    • Скопа
    • Секретарь птица
    • Грифы
  • Воробьиный
    • Чух
  • Краны
    • Sandhill
  • Морские птицы
    • Альбатросы
    • Фрегаты
    • Чайки
    • Цапли
    • Пеликаны
    • Буревестники
    • Буревестник
    • Аистов
    • Крачки
  • Вымерший
    • Аргентавис

Канюк

Чух

Sandhill

Альбатросы


(источник: scienceviews.com)

Аргентавис [вымершие]


(источник: mnn.com)

Обновлять:

Морфология, наиболее близкая к археоптериксу, обнаружена у Хоатзина (Опистокомус хоазин) как когти как руки, поскольку они держат ветку, когда они маленькие.


(источник: pbworks.com)

Источник:

[1] Парящие птицы Пол Р. Эрлих, Дэвид С. Добкин и Дэррил Уай.


Летучая рыба

В Exocoetidae относятся к семейству морских рыб из отряда Beloniformes класса Actinopterygii, известных в просторечии как летучая рыба или летучая треска. Около 64 видов сгруппированы в семь-девять родов. Хотя они не могут летать так же, как птицы, летающие рыбы могут совершать мощные самодвижущиеся прыжки из воды, где их длинные, похожие на крылья плавники позволяют скользить на значительные расстояния над поверхностью воды. Считается, что основной причиной такого поведения является побег от подводных хищников [3] [4] [5], среди которых есть рыба-меч, макрель, тунец и марлин, [6] хотя периоды полета подвергают их воздействию нападение птичьих хищников, таких как птицы-фрегаты.

Барбадос известен как «страна летучей рыбы», а рыба является одним из национальных символов страны. Ракета Exocet названа в честь них, так как варианты запускаются из-под воды и перед поражением цели принимают низкую траекторию, скользя по поверхности.

Самая старая известная окаменелость летающей или планирующей рыбы, Potanichthys xingyiensis, восходит к среднему триасу, 235–242 миллиона лет назад. Однако это ископаемое, вероятно, не связано с современными летучими рыбами, которые, как считается, независимо эволюционировали около 66 миллионов лет назад [ нужна цитата ] .


СОДЕРЖАНИЕ

Синапсиды как подкласс рептилий Править

На рубеже 20-го века синапсиды считались одним из четырех основных подклассов рептилий. Они отличались от других рептилий своими характерными временными отверстиями. Эти отверстия в костях черепа позволяли прикреплять более крупные мышцы челюсти, а значит, обеспечивать более эффективный прикус. Синапсиды считались рептильной линией, которая превратилась в млекопитающих в результате постепенной эволюции все более характерных черт млекопитающих, отсюда и название «млекопитающие рептилии», которое стало широким традиционным описанием для всех палеозойских синапсидов. [6] [7]

«Звероподобные рептилии» Править

Термин «рептилии, похожие на млекопитающих» до сих пор используется в разговорной речи, но в технической литературе он используется все реже, поскольку отражает устаревшее понимание эволюционных взаимоотношений этих животных. Филогенетически теперь понятно, что синапсиды составляют независимую ветвь древа жизни. [11] Эта терминология отражает современный кладистический подход к взаимоотношениям животных, согласно которому единственными действительными группами являются те, которые включают всех потомков общего предка: они известны как монофилетические группы или клады. Термин «рептилии, подобные млекопитающим» включает группы, которые не объединены таким образом, что делает его парафилетическим термином. Однако монофилия Synapsida не вызывает сомнений, и такие выражения, как «Synapsida содержит млекопитающих» и «синапсиды, породившие млекопитающих», выражают одну и ту же филогенетическую гипотезу.

Кроме того, Reptilia была преобразована в монофилетическую группу и считается полностью отличной от Synapsida, являясь сестринской группой Synapsida в пределах Amniota. [12]

Хотя Synapsida включает в себя современных млекопитающих, этот термин чаще всего используется для обозначения синапсидов, не относящихся к млекопитающим и не относящимся к терапсидам.

Примитивные и расширенные синапсиды Править

Синапсиды традиционно делятся на примитивную группу и продвинутую группу, известную, соответственно, как пеликозавры и терапсиды. «Пеликозавры» составляют шесть самых примитивных семейств синапсидов. [13] Все они были довольно похожи на ящериц, с раскидистой походкой и, возможно, рогатыми щитками. Терапсиды содержат более совершенные синапсиды, имеющие более прямую позу и, возможно, волосы, по крайней мере, в некоторых формах. В традиционной таксономии Synapsida включает в себя две различные категории, последовательно более близкие к млекопитающим: пеликозавры с низкой посадкой дали начало более вертикальным терапсидам, которые, в свою очередь, дали начало млекопитающим. В традиционной классификации позвоночных Pelycosauria и Therapsida считались отрядами подкласса Synapsida. [5] [6]

В филогенетической номенклатуре термины используются несколько иначе, поскольку включены дочерние клады. Большинство статей, опубликованных в 21 веке, рассматривали «пеликозаврию» как неформальную группу примитивных членов. Терапсида по-прежнему используется в качестве клады, содержащей как традиционные семейства терапевсидов, так и млекопитающих. Однако на практике эти термины используются почти исключительно при обращении к более базальным членам, которые лежат за пределами Mammaliaformes.

Временные открытия Править

Синапсиды образовали височное отверстие позади каждой глазной орбиты на боковой поверхности черепа. Возможно, он предоставил новые места для прикрепления мышц челюсти. Аналогичное развитие произошло и с диапсидами, у которых за каждым глазом появилось два, а не одно отверстие. Первоначально отверстия в черепе оставляли внутренний череп, покрытый только мышцами челюсти, но у более высоких терапсид и млекопитающих клиновидная кость расширилась, чтобы закрыть отверстие. Таким образом, нижний край отверстия остался в виде арки, идущей от нижних краев черепной коробки.

Зубы Править

Для синапсидов характерно наличие дифференцированных зубов. К ним относятся клыки, коренные зубы и резцы. [14] Тенденция к дифференциации обнаруживается у некоторых лабиринтодонтов и ранних анапсидных рептилий в виде увеличения первых зубов на верхней челюсти, образуя форму протоканинов. Этот признак впоследствии был утерян в линии зауропсид, но получил дальнейшее развитие в синапсидах. Ранние синапсиды могли иметь два или даже три увеличенных «клыка», но у терапсид этот образец закрепился до одного клыка в каждой половине верхней челюсти. Нижние клыки развились позже.

Челюсть Править

Переход челюсти - хороший инструмент классификации, так как большинство других окаменелостей, которые делают хронологическую прогрессию от состояния рептилий к состоянию млекопитающего, следуют за развитием перехода челюсти. Нижняя челюсть или нижняя челюсть у млекопитающих состоит из единственной зубной кости (зубной кости), тогда как нижняя челюсть современных и доисторических рептилий состоит из конгломерата более мелких костей (включая зубные, суставные и другие). По мере развития в синапсидах эти кости челюсти уменьшались в размерах и либо утрачивались, либо, в случае суставных, постепенно перемещались в ухо, образуя одну из костей среднего уха: в то время как современные млекопитающие обладают молоточком, наковальней и стремечком, базальные синапсиды (как и все другие четвероногие) обладают только стремечкой. Молоток происходит от суставной кости (кости нижней челюсти), а наковальня - от квадратной кости (черепной кости). [15]

Структуры челюсти млекопитающих также отделены зубно-чешуйчатым суставом челюсти. В этой форме челюстного сустава зубная кость образует соединение с впадиной в чешуйчатой ​​кости, известной как гленоидная полость. Напротив, все другие челюстные позвоночные, в том числе рептилии и синапсиды, не являющиеся млекопитающими, обладают челюстным суставом, в котором одна из меньших костей нижней челюсти, суставная, соединяется с костью черепа, называемой квадратной костью, с образованием суставной кости. -четвертый челюстной сустав. У форм, переходных к млекопитающим, челюстной сустав состоит из большой нижней челюстной кости (подобной зубной кости у млекопитающих), которая не соединяется с чешуйкой, а соединяется с квадратом с отступающей суставной костью.

Нёбо Править

Со временем, когда синапсиды стали больше относиться к млекопитающим и менее «рептильным», у них стало развиваться вторичное небо, разделяющее рот и носовую полость. В ранних синапсидах по бокам верхней челюсти начинало формироваться вторичное небо, при этом рот и ноздря оставались соединенными.

В конце концов, две стороны неба начали изгибаться вместе, образуя U-образную форму вместо C-образной формы. Небо также начало расширяться к горлу, закрепляя весь рот и создавая полную небную кость. Верхняя челюсть также полностью закрыта. В окаменелостях одного из первых эутериодонтов отчетливо видны зачатки неба. Позже Тринаксодон имеет полное и полностью закрытое небо, образующее четкую прогрессию. [16]

Кожа и мех Править

Помимо железистой кожи, покрытой мехом у большинства современных млекопитающих, современные и вымершие синапсиды обладают множеством модифицированных кожных покровов, включая остеодермы (костная броня, встроенная в кожу), щитки (защитные структуры дермы, часто с роговым покровом). ), волосы или мех и чешуйчатые структуры (часто образованные из модифицированной шерсти, как у ящеров и некоторых грызунов). Кожа рептилий довольно тонкая, а у млекопитающих - толстый кожный слой. [17]

Наследственный тип кожи синапсидов является предметом обсуждения. Среди ранних синапсидов было обнаружено, что только два вида маленьких варанопидов обладают щитками [18]. Окаменелые ряды остеодерм указывают на роговой панцирь на шее и спине, а отпечатки кожи указывают на наличие у некоторых прямоугольных щитков на их нижней стороне и хвосте. [19] [20] Щитки пеликозавров, вероятно, были неперекрывающимися кожными структурами с роговым слоем, как у современных крокодилов и черепах. По своей структуре они отличались от чешуек ящериц и змей, которые представляют собой эпидермальный элемент (например, волосы млекопитающих или птичьи перья). [21] Недавно были сняты отпечатки на коже представителей рода Ascendonanus предполагают, что по крайней мере у варанопсид развились чешуи, подобные чешуйкам чешуек. [22]

В настоящее время точно неизвестно, когда впервые появились такие характеристики млекопитающих, как волосы на теле и молочные железы, поскольку окаменелости лишь изредка служат прямым доказательством наличия мягких тканей. Чрезвычайно хорошо сохранившийся череп Estemmenosuchus, терапсид из верхней перми, сохраняет гладкую кожу с тем, что кажется железистыми вдавлениями [23], животное, отмеченное как полуводное. [24] Самая старая известная окаменелость, показывающая недвусмысленные отпечатки волос, - это келловей (конец среднего юрского периода). Castorocauda и несколько современных haramiyidans, оба не являющиеся млекопитающими млекопитающими [25] [26] (см., однако, ниже). Предполагается, что у более примитивных представителей Cynodontia был мех или меховое покрытие, основанное на их предполагаемом теплокровном обмене веществ. [27] В то время как более прямые доказательства наличия меха у ранних цинодонтов были предложены в виде небольших ямок на морде, возможно связанных с усами, такие ямки также встречаются у некоторых рептилий, у которых нет усов. [27] Есть свидетельства того, что у некоторых других цинодонтов, не относящихся к млекопитающим, более базальный уровень, чем у цинодонтов. Castorocauda, Такие как Морганукодон, имел железы Хардера, которые связаны с уходом за мехом и уходом за ним. Очевидное отсутствие этих желез у форм, не относящихся к млекопитающим, может указывать на то, что мех не возник до этого момента в эволюции синапсидов. [27] Возможно, что мех и связанные с ним признаки истинной теплокровности не проявились до тех пор, пока некоторые синапсиды не стали чрезвычайно маленькими и ведущими ночной образ жизни, что потребовало более высокого метаболизма. [27]

Однако копролиты перми из России демонстрируют, что по крайней мере некоторые синапсиды уже имели мех в эту эпоху. Это самые старые отпечатки волос на синапсидах. [28]

Молочные железы Править

Ранние синапсиды, еще со времен их известного эволюционного дебюта в позднем каменноугольном периоде [29], возможно, откладывали яйца с пергаментной скорлупой (кожистыми) [30], у которых не было кальцинированного слоя, как у большинства современных рептилий и одноплодных птиц. Это также может объяснить, почему на сегодняшний день нет ископаемых свидетельств наличия яиц синапсидов. [31] Поскольку они были уязвимы для высыхания, секреты апокриноподобных желез, возможно, помогали яйцам оставаться влажными. [29]

Согласно Офтедалу, ранние синапсиды могли закопать яйца во влажную почву, увлажняя их при контакте с влажной кожей, или, возможно, несли их во влажном мешочке, похожем на мешок одноплодных (ехидны переносят яйца и потомство через временный pouch [32] [33]), хотя это ограничит подвижность родителя. Последнее, возможно, было примитивной формой ухода за яйцами в синапсидах, а не просто закапыванием яиц, и ограничение мобильности родителей могло быть решено путем «припаркования» яиц в гнездах во время кормодобывания или других действий и периодического увлажнения. позволяя более крупные кладки, чем они могут поместиться в мешочке (или мешочках) сразу, а за большими яйцами, которые было бы неудобно носить в мешочке, было бы легче ухаживать. В основе предположений Офтедала лежит тот факт, что многие виды бесхвостых особей могут нести яйца или головастиков, прикрепленных к коже или заключенных в кожные «мешочки», и то, как большинство саламандр скручиваются вокруг своих яиц, чтобы поддерживать их влажность, причем обе группы также имеют железистую кожу. [31]

Железы, участвующие в этом механизме, позже превратятся в настоящие молочные железы с несколькими способами секреции в сочетании с волосяными фолликулами. Сравнительный анализ эволюционного происхождения компонентов молока поддерживает сценарий, в котором выделения из этих желез превратились в сложное, богатое питательными веществами молоко задолго до появления настоящих млекопитающих (при этом некоторые из компонентов, возможно, предшествовали расколу между линиями синапсидов и завропсид). . Цинодонты почти наверняка были способны производить это, что привело к постепенному уменьшению массы желтка и, следовательно, размера яиц, что привело к увеличению количества вылупившихся птенцов, поскольку молоко стало основным источником питания, что подтверждается небольшим размером тела и наличием надлобка. кости и ограниченная замена зубов у продвинутых цинодонтов, а также у млекопитающих. [29] [30]

Патагия Править

Воздушное передвижение впервые началось у цинодонтов харамиидан, не являющихся млекопитающими, с Арборохарамия, Xianshou, Майопатагиум а также Вилеволодон у обоих изящно сохранившиеся покрытые мехом перепонки крыльев, тянущиеся поперек конечностей и хвоста. У них удлиненные пальцы, похожие на пальцы летучих мышей и колуго, и, вероятно, они выполняют схожие функции как опоры для крыльев, так и для того, чтобы висеть на ветвях деревьев. [34]

У настоящих млекопитающих воздушное передвижение впервые происходит у волатикотерианских эвтриконодонтов. Волатикотерий сохраняет прекрасно сохранившийся пушистый патагий с нежными морщинками, очень обширный, «прослаивающий» плохо сохранившиеся руки и ноги и доходящий до основания хвоста. [35] Арджентоконодон, близкий родственник, имеет аналогичную бедренную кость, адаптированную к стрессам полета, что указывает на схожий образ жизни. [36]

Терианские млекопитающие смогут летать и планировать только спустя долгое время после того, как эти ранние воздухоплаватели вымерли, а самые ранние из известных планирующих метатериев и летучих мышей эволюционировали в палеоцене. [37]

Метаболизм Править

Недавно было обнаружено, что эндотермия присутствовал еще в конце карбона, с Офиакодон. Присутствие фиброламеллярной кости, особого типа кости, которая может быстро расти при сохранении стабильной структуры, показывает, что Ophiacodon использовал бы свою высокую внутреннюю температуру тела для обеспечения быстрого роста, сопоставимого с современными эндотермами. [38]


СОДЕРЖАНИЕ

Поднимите и перетащите Редактировать

Основы полета птицы аналогичны основам полета самолета, в котором аэродинамическими силами, поддерживающими полет, являются подъемная сила и сопротивление. Подъемная сила создается за счет воздействия воздушного потока на крыло, которое представляет собой аэродинамический профиль. Профиль аэродинамического профиля имеет такую ​​форму, что воздух создает на крыло чистую восходящую силу, а движение воздуха направлено вниз. Дополнительный подъем сети может происходить от потока воздуха вокруг тела птицы у некоторых видов, особенно во время прерывистого полета, когда крылья сложены или полусложены [1] [2] (см. Подъемное тело).

Аэродинамическое сопротивление - это сила, противоположная направлению движения, и, следовательно, источник потерь энергии в полете. Силу сопротивления можно разделить на две части: сопротивление, вызванное подъемной силой, которая является неотъемлемой стоимостью крыла, создающей подъемную силу (эта энергия попадает в основном в вихри на законцовках крыла), и паразитическое сопротивление, включая сопротивление трением кожи от трения воздуха и поверхностей тела и сопротивление формы от лобовой области птицы. Обтекаемая форма тела и крыльев птицы снижает эти силы.

Передние конечности (крылья) птицы - ключ к полету. У каждого крыла есть центральная лопасть, которая поражает ветер, состоящая из трех костей конечностей, плечевой кости, локтевой кости и лучевой кости. Рука, или манус, которая изначально состояла из пяти цифр, сокращается до трех цифр (цифра II, III и IV или I, II, III в зависимости от выбранной схемы [3]), которая служит якорем для праймериз. , одна из двух групп маховых перьев, отвечающих за форму профиля крыла. Другой набор маховых перьев, расположенный за запястным суставом на локтевой кости, называется вторичными перьями. Остальные перья на крыле известны как кроющие, всего три набора. Крыло иногда имеет рудиментарные коготки. У большинства видов они утрачиваются к тому времени, когда птица становится взрослой (например, хорошо заметные когти, используемые для активного лазания птенцов гоацинов), но когти сохраняются во взрослой жизни птицами-секретарями, крикунами, плавниками, страусами, несколькими стрижами и многочисленными птицами. другие, как местный признак, у нескольких экземпляров.

У альбатросов есть механизмы блокировки в суставах крыльев, которые снижают нагрузку на мышцы во время парящего полета. [4]

Даже внутри вида морфология крыла может отличаться. Например, было обнаружено, что взрослые европейские горлицы имеют более длинные, но более округлые крылья, чем молодые, что позволяет предположить, что морфология крыла молоди облегчает их первые миграции, в то время как отбор на маневренность полета более важен после первой линьки. [5]

Самки птиц, подвергшиеся воздействию хищников во время овуляции, производят цыплят, у которых крылья отрастают быстрее, чем у цыплят, рожденных самками, свободными от хищников. Их крылья также длиннее. Обе адаптации могут помочь им лучше избегать птичьих хищников. [6]

Форма крыла важна для определения летных возможностей птицы. Разные формы соответствуют разным компромиссам между такими преимуществами, как скорость, низкое энергопотребление и маневренность. Двумя важными параметрами являются удлинение и нагрузка на крыло. Соотношение сторон - это отношение размаха крыла к средней его хорде (или квадрату размаха крыла, деленному на площадь крыла). Высокое удлинение приводит к получению длинных узких крыльев, которые полезны для длительных полетов, поскольку они создают большую подъемную силу. [7] Нагрузка на крыло - это отношение веса к площади крыла.

Большинство видов птичьих крыльев можно разделить на четыре типа, причем некоторые попадают между двумя из этих типов. Эти типы крыльев представляют собой эллиптические крылья, высокоскоростные крылья, крылья с большим удлинением и крылья с прорезями для большой подъемной силы. [8]

Эллиптические крылья Править

Технически, эллиптические крылья - это крылья с эллиптическими (то есть четвертьэллиптическими) крыльями, которые конформно пересекаются на концах. Примером может служить ранняя модель Supermarine Spitfire. Некоторые птицы имеют слегка эллиптические крылья, в том числе крыло альбатроса с большим удлинением. Хотя этот термин удобен, более точным было бы обозначение изогнутого конуса с довольно малым радиусом на концах. Многие мелкие птицы имеют низкое соотношение сторон с эллиптическим характером (в разложенном виде), что позволяет им маневрировать в ограниченном пространстве, например, в густой растительности. [8] Как таковые они обычны у лесных хищников (таких как Accipiter ястребы) и многие воробьиные, особенно немигрирующие (у перелетных видов более длинные крылья). Они также распространены у видов, которые используют быстрый взлет для уклонения от хищников, таких как фазаны и куропатки.

Скоростные крылья Править

Высокоскоростные крылья - это короткие заостренные крылья, которые в сочетании с большой нагрузкой на крыло и быстрым взмахом крыла обеспечивают высокую скорость, требующую больших затрат энергии. Этот тип полета используется птицей с наибольшей скоростью крыльев, соколом-сапсаном, а также большинством уток. Этот тип крыла обычно бывает у птиц, совершающих длительные перелеты. [8] Крылья одинаковой формы используются птицами для разных целей. Белые птицы используют свои крылья, чтобы «летать» под водой.

У сапсана самая высокая зарегистрированная скорость погружения - 242 мили в час (389 км / ч). Самый быстрый прямой полет с двигателем - это хребетный стриж со скоростью 105 миль в час (169 км / ч).

Крылья с высоким соотношением сторон Править

Крылья с большим удлинением, которые обычно имеют низкую нагрузку на крыло и намного длиннее, чем их ширина, используются для более медленного полета. Это может принимать форму почти парения (как у пустельги, крачек и козодоев) или в парящем и планирующем полете, особенно в динамическом парении, используемом морскими птицами, в котором используется преимущество изменения скорости ветра на разных высотах (сдвиг ветра) над океанскими волнами. обеспечить подъемник. Полет на малых скоростях также важен для птиц, ныряющих за рыбой.

Парящие крылья с глубокими прорезями Править

Эти крылья предпочитают более крупные виды внутренних птиц, такие как орлы, грифы, пеликаны и аисты. Прорези на концах крыльев, между главными элементами, уменьшают индуцированное сопротивление и вихри на законцовках крыла, «улавливая» энергию воздуха, текущую от нижней к верхней поверхности крыла на концах [9], в то время как крылья имеют меньший размер. помощь при взлете (крылья с большим удлинением требуют длительного руления, чтобы взлететь). [9]

Птицы используют три типа полета. Их отличает движение крыльев.

Планерный полет Править

В планирующем полете направленная вверх аэродинамическая сила равна весу. В планирующем полете тяга не используется. Энергия для противодействия потере энергии из-за аэродинамического сопротивления либо берется из потенциальной энергии птицы, что приводит к полету вниз, либо заменяется восходящими потоками воздуха («термиками»), о которых идет речь. как парящий полет. Для специальных парящих птиц (облигатных парящих) решение приступить к полету в значительной степени связано с атмосферными условиями, которые позволяют индивидуумам максимизировать эффективность полета и минимизировать энергетические затраты. [10]

Хлопающий полет Править

Когда птица взмахивает, а не плывет, ее крылья продолжают развивать подъемную силу, как и раньше, но подъемная сила поворачивается вперед для создания тяги, которая противодействует сопротивлению и увеличивает ее скорость, что также приводит к увеличению подъемной силы, чтобы противодействовать ее весу. позволяя ему сохранять высоту или подниматься. Хлопание состоит из двух стадий: движение вниз, которое обеспечивает большую часть тяги, и движение вверх, которое также может (в зависимости от крыльев птицы) обеспечить некоторую тягу. При каждом движении вверх крыло слегка загибается внутрь, чтобы снизить энергетические затраты на взмах крыла. [11] Птицы постоянно меняют угол атаки внутри закрылка, а также со скоростью. [12]

Ограничивающий полет Править

Маленькие птицы часто летают на большие расстояния, используя технику, в которой короткие взмахи чередуются с интервалами, в которых крылья сложены относительно тела. Это модель полета, известная как «ограничивающий» или «ограничивающий» полет. [13] Когда крылья птицы сложены, ее траектория в основном баллистическая, с небольшим подъемом тела. [2] Схема полета, как полагают, уменьшает энергию, необходимую за счет уменьшения аэродинамического сопротивления во время баллистической части траектории, [14] и увеличивает эффективность использования мускулов. [15] [16]

Несколько видов птиц используют парение, а одно семейство специализируется на парении - колибри. [17] [18] Истинное зависание происходит за счет создания подъемной силы только за счет взмахов, а не за счет полета по воздуху, что требует значительных затрат энергии. [17] [19] Обычно это ограничивает способность более мелких птиц, но некоторые более крупные птицы, такие как коршун [20] или скопа [21] [22], могут парить в течение короткого периода времени. Хотя это и не настоящее парение, некоторые птицы остаются в фиксированном положении относительно земли или воды, летя против встречного ветра. Колибри, [18] [19] пустельги, крачки и ястребы используют этот ветер парения.

Большинство парящих птиц имеют крылья с большим удлинением, которые подходят для полета на малой скорости. Колибри - уникальное исключение - самые опытные летающие птицы из всех птиц. [17] Полет колибри отличается от полета других птиц тем, что крыло вытянуто на протяжении всего хода, что представляет собой симметричную восьмерку, [23] при этом крыло создает подъемную силу как при движении вверх, так и вниз. [18] [19] Колибри взмахивают крыльями примерно 43 раза в секунду, [24] в то время как другие могут достигать 80 раз в секунду. [25]

Взлет - один из наиболее требовательных к энергии аспектов полета, поскольку птица должна создавать достаточный воздушный поток через крыло для создания подъемной силы. Маленькие птички делают это простым прыжком вверх. Однако этот метод не работает для более крупных птиц, таких как альбатросы и лебеди, которые вместо этого должны разбегаться, чтобы создать достаточный воздушный поток. Большие птицы взлетают лицом к ветру или, если могут, садятся на ветку или утес, чтобы просто упасть в воздух.

Посадка также является проблемой для крупных птиц с высокими нагрузками на крылья. У некоторых видов эта проблема решается путем наведения на точку ниже предполагаемой зоны приземления (например, гнезда на скале), а затем заблаговременного подтягивания. При правильном времени скорость полета после достижения цели практически равна нулю. Высаживаться на воду проще, и более крупные виды водоплавающих птиц предпочитают делать это, когда это возможно, приземляясь против ветра и используя свои ноги в качестве салазок. Чтобы быстро потерять высоту перед приземлением, некоторые крупные птицы, такие как гуси, совершают быстрые чередующиеся серии боковых скольжений или даже на короткое время переворачиваются вверх ногами в маневре, называемом свистящий.

Большое количество птиц летают вместе в симметричном V-образном или J-образном скоординированном построении, также называемом «эшелоном», особенно во время дальних перелетов или миграции. Часто предполагается, что птицы прибегают к этой схеме полёта строем, чтобы сэкономить энергию и улучшить аэродинамическую эффективность. [26] [27] Птицы, летящие на концах и впереди, будут своевременно циклически меняться местами, чтобы равномерно распределять усталость от полета между членами стаи.

Кончики крыльев ведущей птицы в эшелоне создают пару встречных вращающихся линейных вихрей. Вихри, тянущиеся за птицей, имеют обратную часть позади птицы, и в то же время они имеют обратную струю снаружи, что гипотетически могло бы способствовать полету плывущей птицы. В исследовании 1970 года авторы заявили, что каждая птица в V-образной формации из 25 членов может добиться снижения индуцированного сопротивления и, как результат, увеличить свой диапазон на 71%. [28] Также было высказано предположение, что крылья птиц создают индуцированную тягу на своих кончиках, что обеспечивает обратный рыскание и чистый поток вверх в последней четверти крыла. Это позволило бы птицам перекрывать свои крылья и получать ньютоновскую подъемную силу от птицы впереди. [29]

Исследования waldrapp ibis показывают, что птицы пространственно координируют фазу взмахов крыльев и демонстрируют согласованность траектории кончиков крыльев при полете в V-положении, что позволяет им максимально использовать доступную энергию восходящего потока в течение всего цикла взмахов закрылков. Напротив, птицы, летящие в ручье сразу за другим, не имеют согласованности кончиков крыльев в своей схеме полета, и их взмахи не совпадают по фазе по сравнению с птицами, летящими по V-образной схеме, чтобы избежать пагубного воздействия нисходящего потока из-за ведущий птичий полет. [30]

Самая очевидная адаптация к полету - это крыло, но поскольку полет требует большой энергии, птицы разработали несколько других приспособлений для повышения эффективности полета. Обтекаемые формы тела птиц помогают преодолевать сопротивление воздуха. Кроме того, скелет птицы полый, чтобы уменьшить вес, и многие ненужные кости были потеряны (например, костный хвост ранней пташки). Археоптерикс), наряду с зубчатой ​​челюстью ранних пташек, которая заменена легким клювом. Грудь скелета также превратилась в большой киль, подходящий для прикрепления больших и мощных летных мышц. На лопастях каждого пера есть крючки, называемые бородками, которые соединяют лопасти отдельных перьев вместе, придавая перьям силу, необходимую для удержания аэродинамического профиля (они часто теряются у нелетающих птиц). Бородки сохраняют форму и функцию пера. Каждое перо имеет большую (большую) сторону и меньшую (меньшую) сторону, что означает, что стержень или рахис не спускается по центру пера. Скорее, оно идет в продольном направлении от центра, причем меньшая или малая сторона идет вперед, а большая или большая сторона - к задней части пера. Эта анатомия пера во время полета и взмахов крыльев вызывает вращение пера в его фолликуле. Вращение происходит при движении крыла вверх. Большая сторона направлена ​​вниз, позволяя воздуху проходить через крыло. Это по существу нарушает целостность крыла, что значительно упрощает движение вверх. Целостность крыла восстанавливается при движении вниз, что позволяет частично использовать подъемную силу, присущую птичьим крыльям. Эта функция наиболее важна для взлета или подъема на очень низких или медленных скоростях, когда птица тянется вверх, хватает воздух и подтягивается вверх. На высоких скоростях крыло обеспечивает большую подъемную силу, необходимую для полета.

Большое количество энергии, необходимой для полета, привело к развитию однонаправленной легочной системы, обеспечивающей большое количество кислорода, необходимого для их высокой частоты дыхания. Эта высокая скорость метаболизма производит большое количество радикалов в клетках, которые могут повредить ДНК и привести к опухолям. Птицы, однако, не страдают от ожидаемого сокращения продолжительности жизни, поскольку их клетки выработали более эффективную антиоксидантную систему, чем клетки других животных. [ нужна цитата ]

Большинство палеонтологов согласны с тем, что птицы произошли от небольших динозавров-теропод, но происхождение птичьего полета является одним из старейших и наиболее спорных споров в палеонтологии. [31] Четыре основные гипотезы:

  • С деревьев вниз, что предки птиц сначала скользили с деревьев, а затем приобрели другие модификации, которые сделали возможным настоящий полет на двигателе.
  • С нуля, что предки птиц были маленькими, быстрыми хищными динозаврами, у которых перья развились по другим причинам, а затем эволюционировали, чтобы обеспечить сначала подъемную силу, а затем истинный полет.
  • Бег по наклонной с помощью крыльев (WAIR), версия «с нуля», в которой крылья птиц произошли от модификаций передних конечностей, которые обеспечили прижимная сила, позволяя протоптицам взбираться по очень крутым склонам, таким как стволы деревьев.
  • Удар проависа, который утверждает, что полет произошел в результате модификации тактики засад на деревьях.

Также были споры о том, является ли самая ранняя из известных птиц Археоптерикс, мог летать. Оказывается, что Археоптерикс имели структуры мозга и датчики баланса внутреннего уха, которые птицы используют для управления своим полетом. [32] Археоптерикс у них также было расположение перьев крыльев, как у современных птиц, и такие же асимметричные маховые перья на крыльях и хвосте. Но Археоптерикс у них отсутствовал плечевой механизм, с помощью которого крылья современных птиц производят быстрые и мощные взмахи вверх, это может означать, что он и другие ранние птицы были неспособны к взмаху крыльев и могли только парить. [33] Присутствие большинства окаменелостей в морских отложениях в местах обитания, лишенных растительности, привело к гипотезе о том, что они могли использовать свои крылья в качестве вспомогательных средств для бега по водной поверхности, как ящерицы-василиски. [34] [35]

В марте 2018 года ученые сообщили, что Археоптерикс был, вероятно, способен летать, но существенно отличался от современных птиц. [36] [37]

С деревьев вниз Править

Это была самая ранняя гипотеза, подтвержденная примерами летающих позвоночных, таких как белки-летяги. Это говорит о том, что протоптицы любят Археоптерикс когтями карабкались по деревьям и скользили с вершин. [38]

Некоторые недавние исследования опровергают гипотезу «деревья вниз», предполагая, что самые ранние птицы и их непосредственные предки не лазили по деревьям. Современные птицы, которые кормятся на деревьях, имеют гораздо более изогнутые когти, чем у птиц, которые кормятся на земле. Пальцы-когти мезозойских птиц и близкородственных нептичьих динозавров-теропод подобны когтям современных наземных птиц. [39]

С нуля Править

Перья были обнаружены у различных динозавров целурозавров (включая ранних тираннозавроидов). Дилонг). [40] Современные птицы классифицируются как целурозавры почти всеми палеонтологами. [41] Первоначальные функции перьев, возможно, включали теплоизоляцию и демонстрацию соревнований. Наиболее распространенная версия гипотезы «с нуля» утверждает, что предки птиц были небольшими наземными хищниками (скорее похожими на дорожных бегунов), которые использовали свои передние конечности для равновесия при преследовании добычи, и что передние конечности и перья позже эволюционировали таким образом, что обеспечили скольжение а затем приведенный в действие полет. [42] Другая теория «земля вверх» утверждает, что эволюция полета изначально была обусловлена ​​соревнованием и борьбой: для демонстрации требовались более длинные перья и более длинные и сильные передние конечности, многие современные птицы используют свои крылья в качестве оружия, а удары вниз имеют такое же действие, как и те. махающего полета. [43] Многие из Археоптерикс окаменелости происходят из морских отложений, и было высказано предположение, что крылья, возможно, помогали птицам бегать по воде, как обыкновенный василиск. [44]

Самые последние атаки на гипотезу «с нуля» - это попытка опровергнуть ее предположение о том, что птицы являются модифицированными целурозаврами динозавров. Самые сильные атаки основаны на эмбриологическом анализе, который пришел к выводу, что крылья птиц образуются из цифр 2, 3 и 4 (соответствующие указательному, среднему и безымянному пальцам у человека, первый из трех пальцев птицы образует alula, который они используют. чтобы избежать сваливания при низкоскоростном полете, например, при приземлении), но руки целурозавров образованы цифрами 1, 2 и 3 (большой и первые 2 пальца у человека). [45] Однако эти эмбриологические анализы сразу же подверглись сомнению на том эмбриологическом основании, что «рука» часто по-разному развивается в кладах, которые потеряли несколько пальцев в ходе своей эволюции, и поэтому руки птиц действительно развиваются из пальцев 1, 2 и 3. [46] [47] [48]

Бег с подъемом с помощью крыльев Править

Гипотеза наклонного бега с помощью крыльев (WAIR) была вызвана наблюдениями за молодыми птенцами чукаров и предполагает, что крылья развили свои аэродинамические функции в результате необходимости быстро бегать по очень крутым склонам, таким как стволы деревьев, например, чтобы сбежать с хищники. Обратите внимание, что в этом сценарии птицам нужно прижимная сила чтобы дать ногам увеличенное сцепление. [49] [50] Но ранние пташки, в том числе Археоптерикс, не хватало плечевого механизма, который современные птичьи крылья используют для быстрых и мощных движений вверх. Поскольку прижимная сила, необходимая для WAIR, создается восходящими ударами, похоже, что ранние пташки были неспособны к WAIR. [33]

Удар модели Proavis Править

Теория проависа была впервые предложена Гарнером, Тейлором и Томасом в 1999 году:

Мы предполагаем, что птицы произошли от хищников, которые специализировались на засаде с возвышенностей, используя свои хищные задние конечности в прыжковой атаке. Механизмы, основанные на перетаскивании, а позже и на подъемной силе, развивались под действием отбора для улучшения контроля положения тела и передвижения во время воздушной части атаки. Выбор улучшенного управления на основе подъемной силы привел к улучшенным коэффициентам подъемной силы, случайно превратив атаку в прыжок по мере увеличения подъемной силы. Выбор большей дальности пикирования в конечном итоге приведет к возникновению истинного полета.

Авторы считали, что у этой теории есть четыре основных достоинства:

  • Он предсказывает наблюдаемую последовательность приобретения характеров в эволюции птиц.
  • Он предсказывает Археоптерикс-подобное животное, со скелетом, более или менее идентичным наземным тероподам, с небольшими приспособлениями к взмахам, но с очень развитыми аэродинамическими асимметричными перьями.
  • Это объясняет, что примитивные нападающие (возможно, вроде Микрораптор) могли сосуществовать с более продвинутыми летчиками (например, Конфуциусорнис или Сапеорнис), поскольку они не боролись за летающие ниши.
  • Это объясняет, что эволюция удлиненных перьев, несущих рахис, началась с простых форм, которые приносили пользу за счет увеличения сопротивления. Позже, более изысканные формы перьев также могут начать обеспечивать подъем.

Использование и потеря полета у современных птиц Править

Птицы используют полет, чтобы ловить добычу на крыльях, добывать пищу, добираться до мест кормления и мигрировать между сезонами. Он также используется некоторыми видами для демонстрации во время сезона размножения и для достижения безопасных изолированных мест для гнездования.

У более крупных птиц полет более затратен с точки зрения энергии, и многие из самых крупных видов летают, как можно больше паря и планируя (не взмахивая крыльями). Появилось множество физиологических приспособлений, которые сделали полет более эффективным.

Птицы, поселившиеся на изолированных океанических островах, на которых отсутствуют наземные хищники, в ходе эволюции могут потерять способность летать. Одним из таких примеров является нелетающий баклан, обитающий на Галапагосских островах. Это демонстрирует как важность полета в предотвращении хищников, так и его чрезвычайную потребность в энергии.


СОДЕРЖАНИЕ

Старейшее из известных насекомых в мире.

Возможный общий предок тараканов и богомолов.

Самый ранний из известных видов муравьев.

Первое листовое насекомое из летописи окаменелостей.

Переходный ископаемый мирмекофил (социальный паразит колоний муравьев) подсемейства сторожевых жуков Pselaphinae.

Позвоночные персонажи

  • Геробатрахус
  • Магистраль с промежуточными характеристиками
  • Сохраняет полностью развитый хвост
  • Имеет большое пространство для барабанного уха
  • Кости лодыжек срослись, как у саламандр.
  • Слегка сложенный широкий череп, как у лягушек [24]
  • Триадобатрахус
  • Обладал короткими конечностями и, следовательно, не мог прыгать, в отличие от всех существующих бесхвостых особей.
  • Сохраняет четырнадцать позвонков, в отличие от современных лягушек, у которых четыре-девять позвонков.
  • Большеберцовая и малоберцовая костей не срослись в тибиофибулу
  • Хвост сильно уменьшен
  • Не имеет сильно увеличенных ног, но показывает некоторые приспособления к прыжкам, например, таз с тремя зубцами.
  • Eocaecilia
  • Несет трехпалые рудиментарные конечности.
  • Размер орбит указывает на хорошо развитые глаза и предполагает неземной образ жизни.

Рептилии тесно связаны с черепахами.

Самая старая известная черепаха. У него был пластрон (нижняя половина раковины), покрывающий брюшко. Расширенные ребра этого вида также являются ключевым качеством переходной черепахи. У них также были зубы и длинный хвост, в отличие от современных черепах, которые, вероятно, были у более ранних предков.

У этого вида самая старая из известных раковин, состоящая полностью из панциря и пластрона.

Эволюционный мост между ранними наземными черепахами и морскими черепахами.

  • Юравенатор
  • Недифференцированные задние пальцы, не имеющие особенностей для лазания
  • Позвоночник прикрепляется к заднему концу черепа, а не к основанию
  • Умеренно длинный костлявый хвост
  • Анхиорнис
  • Крылья симметричные и закругленные, вероятно, не используются для полета, а вместо этого используются для изоляции, сопряжения и планирования.
  • Общая морфология длинных ног сходна с таковой у других троодонтид.
  • Позвоночник прикрепляется к заднему концу черепа, а не к основанию.
  • Умеренно длинный костлявый хвост
  • Гибкие запястья, которые больше похожи на аве, чем на других теропод.
  • Как птицы и в отличие от троодонтид, Анхиорнис руки были почти такой же длины, как и задние лапы
  • Несут первичные и вторичные пирамидальные симметричные крылья на обеих руках, ногах, пальцах ног и запястьях.
  • Археоптерикс
  • Более медленный рост динозавров
  • Нет киля
  • Позвоночник прикрепляется к заднему концу черепа, а не к основанию.
  • На передних конечностях три несращенных когтистых пальца, без аллюла.
  • На верхней и верхней челюстях зубы без зазубрин.
  • Умеренно длинный костлявый хвост
  • Полностью развитые асимметричные маховые перья
  • Сросшаяся фуркула из двух соединенных ключиц
  • Обратный и удлиненный лобок похож на манирапторов, но не встречается у более примитивных теропод.
  • Короткий хвост со сросшимися позвонками на конце (пигостиль)
  • Большая грудина с низким примитивным килем
  • В отличие от других ранних пташек Конфуциусорнис был беззубый клюв
  • Сросшиеся кости (пястные кости) II и III кисти
  • Жесткая грудная клетка с хорошо развитым килем.
  • На руке нет функциональных когтей
  • Короткое детство с отчетливой взрослой стадией. [39]
  • Археотирис
  • Относительно плоский череп, похожий на рептилию.
  • Типичная походка рептилий
  • В целом ящеричные пропорции с уплощенным в дорсовентральном направлении телом.
  • Височное отверстие низко на стороне крыши черепа, между скуловой костью и расположенными выше элементами.
  • Склонность к увеличению передних зубов на верхней челюсти
  • Гаптод
  • Два или три средних клыковидных зуба примерно на треть ниже верхней челюсти. [42] кость - самый большой элемент нижней челюсти [41]
  • Череп глубже, чем в Археотирис
  • Хладнокровный обмен веществ зависит от внешнего источника тепла (отсюда и «парус») [43]
  • Раскидистая походка
  • Нет вторичного неба
  • Нет увеличенных боковых зубов на нижней челюсти
  • Отчетливо удлиненные 2-й и 3-й зуб на верхней челюсти, соответствующие клыку у млекопитающих. Первый клык обычно длиннее второго. [44]
  • Череп глубокий и узкий
  • Тело в целом более глубокое, чем у более ранних форм
  • Отсутствие респираторных носовых раковин указывает на ограниченное общее потребление кислорода и, следовательно, на брадиметаболический метаболизм [46]
  • Раскидистые ноги, но ноги длиннее и стройнее, чем у пеликозавров [45]
  • Длинный хвост пеликозавра
  • Один клык в качестве первого зуба на верхней челюсти, все остальные зубы на верхней челюсти маленькие
  • Склонность к увеличению зуба, похожего на собачий, на зубной части
  • Внутренние ноздри покрыты частично мясистым небом [47]
  • Увеличенное височное отверстие для более мощного прикуса
  • Cynognathus
  • Нет костного неба
  • Нет дифференцированных щечных зубов
  • Зубы четко дифференцированы на резцы, клыки и щечные зубы как на верхней, так и на нижней челюстях.
  • Скучные зубы с множественными бугорками
  • Тринаксодон
  • В то время как зубная кость доминировала над нижней челюстью, шарнир находился между суставной и квадратной частью. [48]
  • Зубы даже в очень молодом возрасте без окклюзии, что указывает на отсутствие или ограниченную лактацию и, следовательно, медленный рост.
  • Нет желез Хардера, что указывает на отсутствие шерсти и, следовательно, на ограниченную энотермию. [49] Возможно, были усы.
  • Хорошо развитые носовые раковины и нёбо, что указывает на гомеотермию.
  • Зубной ряд в основном похож на зубы млекопитающих.
  • Экология млекопитающих: роющие и малые размеры
  • Обнаружены вместе животные разного размера, что свидетельствует о родительской заботе после вылупления.
  • Морганукодон
  • Полу-раскидистая походка и квадратные кости все еще образуют небольшое сочленение челюсти, хотя главный сустав находится между зубной и чешуйчатой ​​костью.
  • Большое количество зубов
  • Всего два набора зубов с полным прикусом. Отсутствие зубов в младенчестве, признак лактации
  • Короткая продолжительность жизни млекопитающих
  • Наличие железы Хардера, указание на шерсть и, следовательно, эндотермия.
  • Яноконодон
  • Длинное тело с 26 поясничными и грудными позвонками (у современных млекопитающих их всего 20).
  • Поясничные позвонки с ребрами и квадратными костями все еще прикреплены к нижней челюсти через меккелевский хрящ (эволюция слуховых косточек млекопитающих происходила отдельно у монотремов и терианов)

Возможный предок современного отряда Carnivora.

Самый старый из известных верблюдов, он был также и самым маленьким.

Считается предком современных тапиров и носорогов.

Считается предком современных тапиров.

Один из двух старейших известных моноспецифических родов летучих мышей.

Самый ранний из известных представителей клады гигантских панд. [52]

Этот род, возможно, был предком современных орангутангов.

У этого животного были полностью сформированные бедра и кости ног, что означало, что оно, скорее всего, вело полуводную жизнь, похожую на бегемота.

Эволюционный мост между примитивными наземными сиренами и водными сиренами

Скорее всего, у него были перепончатые лапы, а также некоторые черты черепа современных ластоногих.


Эволюция птичьего полета

Летать как птица. Это мечта многих людей - парить в воздухе без самолета или другого устройства. Но всегда ли птицы были хозяевами неба? Доктор биологии беседует с орнитологом Кен Диал об эволюции полета птиц и о том, что он и другие ученые узнали с помощью некоторых современных детенышей динозавров (птиц). Ах да, а могут ли пенкины летать?

Тема Таймкод
вступление 00:00
Летает больше животных, чем при любой другой форме передвижения. 01:49
Когда птицы начали летать? 03:21
Прошлые гипотезы эволюции полета птиц. 04:43
Гипотеза дерева вниз. [древесный полет] 05:38
Подбежали и поднялись в воздух, ударив своим крылом. [беглый полет] 06:03
Какова ваша новая гипотеза о птичьем полете? 06:16
Что птенцы учили вас об эволюции полета птиц? 07:48
Тяга и функция крыльев. 09:25
Самолеты, птицы, планеры и взмахи - чем они отличаются? [основы полета - тяга и подъемная сила] 11:03
Прерывисто-ограниченный полет. 12:37
Волнистые листовки 13:57
Ровно хлопающие птицы. 14:10
Будущим ученым еще предстоит многое узнать о полете. 15:09
Как колибри летают и парят? 16:01
Инструменты искусства и науки, используемые в исследованиях. [Программное обеспечение Maya, высокоскоростные рентгеновские снимки и видеофильмы] 17:41
Использование аэродинамических труб. 20:39
Какие характеристики полета присущи всем птицам? [10 000 видов птиц] 21:14
Пингвины летают? 22:37
Когда вы впервые узнали, что хотите стать ученым? 23:38
Кем бы вы были, если бы не стали биологом? 24:40
Что вы посоветуете молодым ученым? 26:35
Подписание -Летная лаборатория Университета Монтаны- 28:02

Скачать стенограмму PDF

Доктор биологии: Это программа о живом мире «Спросите биолога», а я доктор биологии. Вы когда-нибудь мечтали, что можете летать, как птица? Может быть, вы наблюдали за птицей в этот ленивый летний день, которая без всяких усилий перелетела с дерева на дерево, и подумали: «Это был бы отличный способ передвигаться!» Да, конечно, мы с тобой летаем - с помощью самолета или другого устройства. Но люди просто не созданы для полета без дополнительного оборудования.

Но всегда ли птицы умели парить в небе? Если бы мы могли построить машину времени и вернуться в эпоху динозавров, что бы мы увидели?

Возможно, какие-нибудь довольно странные летающие животные.

Что ж, сегодня у меня в гостях учёный Кен Диал. Он является исследователем в Летной лаборатории Университета Монтаны, он изучал полет птиц и смог использовать некоторых современных динозавров [звук ревущего динозавра] -! Интересно, что это могло быть - узнать, как они могли развить способность летать.

И если вы не знали, за последние 100 лет появилось несколько теорий об эволюции полета. И профессор Диал вместе с другими учеными добавил к этому списку еще одного. Фактически, эта новая теория эволюции полета меняет учебники по всему миру. Таким образом, вы можете видеть, что части науки могут измениться по мере того, как мы узнаем больше о живом мире.

Профессор Диал, я хочу поблагодарить вас за то, что вы присоединились ко мне на «Спроси биолога» и рассказали нам немного о биологии полета птиц.

Кен Диал: Приятно быть здесь.

Доктор биологии: Все в порядке. Вы работаете с одним из самых удивительных животных на планете. И вы на самом деле упомянули мне - я не осознавал, что больше животных летают, чтобы передвигаться, чем любой другой метод?

Кен: Это правильно. Но хотя я предвзято отношусь к позвоночным: позвоночные - это рыбы и земноводные, они рептилии, они птицы, они - млекопитающие - животные с позвоночником, я изучаю их ради жизни и тяготею к ним. Что среди всех птиц и млекопитающих, которые являются позвоночными, насчитывается около 4000 млекопитающих и около 10000 птиц, четверть всех млекопитающих и летучих мышей, и поэтому фактически 11000 из 14000 теплокровных животных, птиц и млекопитающих летают. .

Но любой, кто изучает рыбу, скажет «да». Но рыбы, безусловно, являются наиболее доминирующими или разнообразными позвоночными, и я бы сказал, что они абсолютно правы. Но они живут в текучей среде, и они движутся в текучей среде, возможно, это форма полета, но не полета, как мы думаем о самолетах, птицах и летучих мышах.

А затем, что действительно превосходит все это, все, что вам нужно сделать, это отправиться в мир беспозвоночных, а насекомых намного больше, чем всех других организмов. Их уже больше миллиона, то есть миллион видов идентифицирован, и мы найдем больше, большинство из которых летают. И вот что действительно козырно, так это то, что насекомые - это впечатляющие летающие организмы на Земле или разнообразная группа на Земле.

Доктор биологии: Определенно отличные акробаты.

Кен: Да, эффектно.

Доктор биологии: Мы говорим о птицах, когда они научились летать? Говорят, что динозавры превратились в птиц, и на самом деле мы часто говорим, что сейчас птицы - это живые динозавры. И у ученых были некоторые гипотезы о том, как произошел этот переход - эволюция полета. Сначала давайте поговорим о том, о чем всегда говорили, а затем я хочу поговорить о том, что вы открыли или что показывают ваши эксперименты?

Кен: Ну, по крайней мере, от 100 до 150 лет люди пытались понять, откуда взялись птицы. И в течение многих лет, от 100 до 200 лет, все свидетельства показали, что птицы - это группа рептилий, они произошли от каких-то рептилий, точнее, рептилий-тероподов динозавров. И, более конкретно, сейчас, с множеством прекрасных окаменелостей за последние 10–12 лет из Китая и других частей мира, экстраординарные промежуточные формы показывают нам, что эти тероподные динозавры - животные типа велоцирапторов, которых вы знаете из Парка Юрского периода.

- что они, эти двуногие двуногие животные, бегающие по горизонту, кажется, во всех смыслах свидетельствовали о том, что они были предшественниками или теми, кто дал начало живым птицам.

Итак, гипотеза. гипотеза какая? Это чья-то лучшая догадка. Итак, гипотеза - это предположение. Мы используем причудливое слово, чтобы сказать, что это лучшее предположение. Но это должно быть подтверждено какими-то доказательствами. Итак, анекдотические свидетельства, свидетельствующие о том, что люди, просто идущие по улице, могут увидеть что-то, напоминающее им об организмах, которые могли привести к бегству.

Мы видим белок-летяги. Они взбираются по деревьям и прыгают с дерева, чтобы скользить либо к другому дереву, либо к земле. Они не летают, несмотря на свое название белки-летяги. Это планирующие млекопитающие. Но у этих животных много кожи, что увеличивает площадь их поверхности и сокращает их баллистическую траекторию к Земле.

Другими словами, они ударяются о землю мягче, чем если бы они были просто большим камнем, идущим прямо вниз, то есть больше похожим на воздушного змея, падающего на землю, чем на валун.

И вот что происходит: у вас возникают гипотезы о том, что животные, должно быть, взошли на деревья и спустились вниз. Это называется гипотезой или теорией «вниз по дереву». Его иногда называют древесной теорией, например, «День деревьев» означает «День деревьев».

Древесная теория такова, что мы думаем, что ранние динозавры или ранние рептилии или ранние птицы, которые привели к нашим современным птицам, сначала сползали на деревья, а затем просто решили хлопнуть крыльями.

Другая теория, гипотеза или предположение состоит в том, что они бегали по земле, как велоцирапторы на двух ногах, и взлетели в небеса, ударив передними конечностями.

Доктор биологии: OK. Итак, эти двое существуют уже более 100 лет, какова ваша гипотеза?

Кен: Моя гипотеза или лучшее предположение состоит в том, что, глядя на живых птенцов, мы можем, как мы думаем, заглянуть в окно поведения и морфологии или формы животных с половиной крыла, которые кажутся более логичными в отношении того, как вы могли бы иметь Пройдя через эти переходные стадии от двухногих животных, которые наконец поднялись в небо, он должен был бы сделать то, что мы называем бегущей или вертикальной теорией или теорией древесного опускания деревьев. И поэтому, как мы утверждаем, некоторые из нас, это был фальстарт - мы бы дали причудливое название «ложная дихотомия». Но на самом деле это означает, что вы не выбираете только одно и то же, но это может быть смесь элементов «земля-вверх» или «дерево-вниз», что имеет гораздо больший смысл, особенно, особенно если вы покажете, как живые организмы продемонстрировать это поведение и эти переходные формы.

Так что основная часть моей работы состоит в том, чтобы показать теперь, как живые животные, мне не нужно махать руками или рисовать это на листе бумаги на моем столе и придумывать диссертацию, я могу показать людям настоящие фотографий.

Я могу показать людям, как ведут себя животные, как они относятся к реальному миру в младенчестве, и мы пришли, чтобы сделать несколько прекрасных новых наблюдений. И животные используют свои крылья и ноги вместе так, как мы никогда не могли себе представить.

Доктор биологии: Вы упомянули, что работаете с птенцами. Чему вас учили птенцы?

Кен: Хорошо вылупляются птенцы уязвимых из земли, особенно наземные птицы, такие как куриные птицы, перепела, чакеры и птицы типа индейки. Птицы, которые рождаются на земле, очень уязвимы для того, чтобы их съели, так же как зебры или антилопы гну на африканских равнинах, очень уязвимы, когда рождаются впервые, из-за всех хищников, и там они находятся в дикой природе и на открытом воздухе и не может спрятаться за кустом. Им нужно встать на ноги и немедленно двинуться.

Точно так же на Земле есть определенные птицы, которые ведут себя подобным образом. Когда через несколько секунд вы видите вылупившихся маленьких перепелов или вылупившихся утенков, они могут ходить. Затем они начинают ходить в своем мире, который иногда уже не плоский. Иногда им на пути мешает ветка, валун или небольшой овраг.

Мы видим, что они справляются с этой средой, с этой неплоской средой, используя свои детские крылышки, которые еще не могут поднять их в небо, но дополняют их ноги тем, что мы называем тягой.

То есть, чтобы они могли держаться за землю, позволяя своим сильным, мощным ногам нести их в безопасное место. И теперь, когда мы наблюдаем, мы видим это у многих животных. И мы снимаем это, потому что иногда это происходит так быстро, что даже тот, кто наблюдал это, не оценил это, пока не сфотографировал это и не замедлил.

Доктор биологии: Когда вы говорите о сцеплении с дорогой, о возможности подниматься по крутому склону, люди часто видят эти маленькие спортивные автомобили. У них есть маленькая фольга на спине, или даже если вы смотрите хорошие гоночные автомобили. Это на самом деле толкает их вниз, так что они лучше прилипают к земле, верно?

Кен: Это правильно. По сути, это детские крылышки. Это так называемые спойлеры, и вы видите их на некоторых типах гоночных автомобилей: автомобилях Формулы-1, автомобилях Can ‑ Am. Вы видите их на некоторых машинах, даже на тех, которые мы можем купить сейчас, которые мы видим на улицах. На спине у них есть крылышко. Некоторые из них предназначены только для галочки и на самом деле не имеют никакой функции. Но те, которые действительно имеют функцию, - это те, которые построены как крыло самолета, но на самом деле это самолет вверх, потому что вместо того, чтобы поднимать автомобиль от земли, как того хочет крыло самолета, он толкает, по сути, задний конец крыла. машина опущена.

Причина, по которой это так важно, заключается в том, что автомобиль может генерировать мощность, силу и контроль только в том случае, если он находится в очень хорошем контакте с асфальтом, с самой землей. Как только он начинает попадать туда, он фактически становится неконтролируемым, и именно тогда происходят сбои.

Итак, чтобы сохранить контроль и сохранить мощность ваших задних колес или колес вообще, вы хотите, чтобы они упирались в землю, и этот модный гоночный автомобиль на самом деле построен в целом как крыло.

Он на самом деле хочет летать, поэтому вы хотите оттолкнуть его, поместив спойлер на заднюю часть автомобиля, чтобы прижать шины вниз, чтобы всегда был хороший контакт шин с суб-прямой или с асфальтом.

Доктор биологии: Вы немного говорите о планировании и говорите о взмахах. Какая разница?

Кен: Мы часто сравниваем птиц с самолетами, но мы действительно не можем сравнивать машущую птицу с самолетом, потому что у самолета есть две части, которые заставляют его летать. Есть одно, которое держит его как планер, и это крыло, которое пытается сопротивляться возвращению на землю, потому что гравитация тянет его вниз. Он хочет чему-то, чему можно попытаться сопротивляться, а именно подъемной силе, создаваемой крылом. Вот что называется аэродинамическим профилем. Он построен таким образом, что он более округлый сверху и плоский снизу.

Это заставляет воздух двигаться быстрее в верхней части, что создает отрицательное давление, как пылесос, всасывающий и поднимающий это существо и самолет в воздух.

То, что держит его в воздухе, - это тяга. Он продолжает двигаться вперед и удерживает воздух над крылом. На самом деле у самолета есть аэродинамический профиль в качестве пропеллера, который вращается, чтобы тянуть его вперед, это называется тягой, а крылья оттянуты наружу от фюзеляжа, чтобы противодействовать гравитации, называемой подъемной силой.

Это две разные силы, которые самолет должен использовать одновременно, чтобы оставаться в воздухе.

Чем отличается птица? Хорошо, что птица использует свое крыло и как пропеллер, и как крыло, чтобы удерживать ее от земли. Другими словами, он выполняет и пропеллер, и крыло, которые имеют самолет как отдельные конструкции. Это то, что делает полеты необычайно сложными для изучения, но также и красивыми, потому что они могут делать то, что не могут делать самолеты.

Доктор биологии: У вас действительно есть эти видео. Один из них с Зебровым Зябликом. И показывает прерывистый полет. Я видел, как птицы делают это: они хлопают, хлопают, хлопают, хлопают. Затем они внезапно сводят свои крылья вместе, почти как маленькая торпеда. Конечно, когда вы это делаете, я немного вижу капли, а затем они хлопают, хлопают, хлопают снова. Что с этим?

Кен: Что ж, это называется ограничивающим полетом. И так поступают многие маленькие птички. На самом деле мы не знаем причины. Есть гипотезы или обоснованные предположения. Они могут быть слишком скучными, но я просто скажу вам вот что. Когда животные хлопают крыльями, оно поднимается к небу и движется вперед. Когда он втягивает крылья, это, по сути, маленькая баллистическая ракета, которая немного возвращается на землю, а затем проходит через то, что выглядит как волна вверх и вниз, вверх и вниз, если вы посмотрите на профиль их полета.

Мы думаем, что так должно быть, потому что они такие маленькие и опять же причудливые имена, такие как число Рейнольдса. Мир, в котором они живут, требует от них мчаться по частям.

Это может быть отдых или эффективность, когда они на секунду втягивают крылья и используют свое тело, чтобы помочь им скользить, и они просто попеременно используют свои крылья в качестве выходной мощности, а затем тело в качестве аэродинамического профиля, чтобы они не падали слишком далеко вниз. . И это способ тратить меньше энергии на перемещение по окружающей среде.

Тогда у вас есть животные, вместо того, чтобы их называли прыгающими летунами, у вас есть волнистые летуны, животные, у которых крылья распахиваются, когда они бьют. Как Ворон или Краснохвостый Ястреб. Они немного плавают своими крыльями. А еще у вас есть постоянно хлопающие животные, как у многих береговых птиц, так что вы можете увидеть Сандерлинга или какого-нибудь Виллета.

Итак, у птиц есть различные формы механического полета. Мы определили по крайней мере три: скачущие, волнообразные и затем устойчивые хлопанья.

Доктор биологии: Кажется, что даже при том, что это дает им небольшой шанс отдохнуть, он также сохраняет скорость, в то время как другие, например, Кондоры или что-то в этом роде, когда они планируют, они на самом деле не едут как быстрые, как те маленькие птички, которые могут просто сохранять эту настоящую аэродинамическую форму пули, когда они летят по воздуху.

Кен: Верно. И снова, если я попытаюсь дать простой ответ, мои коллеги будут избивать меня, и они будут правы, если будут избивать меня словесно и интеллектуально, потому что это сложная и увлекательная история, связанная с энергетикой и физиологией мышц. и, конечно же, только с воздухом и воздушной фольгой. И это смесь вещей - вероятно, самое важное - это размер тела.

Доктор биологии: Сейчас мы все еще узнаем об этом, так что это может быть будущим для наших молодых ученых.

Кен: О боже. Возможности для молодых людей изучать инженерное дело, изучать форму и функции животных и жениться на них безграничны. Сейчас мы живем в волшебную эпоху, когда молодых людей нужно приглашать просто оставаться в науке. Это не для кучки ботаников. Это для группы сумасшедших детей, которые просто не выросли. Это могут быть дети 40, 50 или 60 лет, которым чрезвычайно интересно, как устроен мир.

Но для этого нужно получить образование по математике, физике, инженерии и биологии. И мать-природа только что дала нам для изучения в качестве моделей такое необычайное множество животных, что мы находимся в прекрасном, действительно, богатом мире примеров.

Доктор биологии: На сайте есть еще одно видео, на котором запечатлена колибри. В его колибри есть две особенности. Во-первых, на это действительно интересно смотреть. Потому что люди видели это, когда подходили, и у них [есть] кормушки - они действительно могут парить, что действительно круто. Но в замедленной съемке смотреть на их крылья действительно потрясающе. Что там происходит, потому что мне это не кажется нормальным движением крыльев?

Кен: На самом деле колибри получили свои имена не потому, что они напевают песню, а потому, что их крылья движутся так быстро, что они издают звук, похожий на перещипывание гитарной струны. Итак, [издает жужжащий звук] эти звуки исходят от вибрации их крыльев, движущихся с очень высокой скоростью, от 20 до 80 раз в секунду, что очень быстро. Но что они делают необычно и уникально для колибри, так это то, что они полностью переворачивают свои крылья во время движения вверх, а большинство птиц просто не могут или не делают этого.

А птицы, которые парят в воздухе, как колибри, обычно имеют поведение или биологические особенности, требующие от них неподвижности, чтобы они могли достать язык до цветка и извлечь свой обед - нектар. А другие животные, которые пытаются парить, как маленький ястреб-перепелятник или пустельга, которых вы видите снаружи, на самом деле не переворачивают свои крылья вверх ногами.

На самом деле он немного выпадает из воздуха во время гребка вверх и слегка поднимается во время гребка вниз, но его голова остается совершенно неподвижной. Таким образом, они парят, но они не парят, переворачивая крылья вверх ногами, они делают это, быстро восстанавливая удар вниз, прежде чем упасть.

Доктор биологии: Существует мнение, что наука находится на одном конце спектра, а искусство - на другом. И, честно говоря, они такие родственные, это потрясающе. У вас есть несколько интересных инструментов, которые вы используете в своей лаборатории. И я бы хотел, чтобы вы немного поговорили о тех, которые вы используете.

Причина, по которой я поднял этот вопрос, заключается в том, что вы говорили о том, что вы используете Maya, то есть конкретное программное обеспечение, которое используется, например, во многих анимационных студиях, в частности Pixar, о чем многие люди узнают из История игрушек. Вы используете это в своей лаборатории?

Кен: да. И я лично не очень разбираюсь в этом, но мои коллеги, мои аспиранты, мои сотрудники. И поэтому, честно говоря, я сотрудничаю с некоторыми мировыми опытными аниматорами. Один в Университете Брауна - по всей стране, но особенно в Брауне, Стив Гейтси. Я думаю, что это прекрасный интерфейс, чтобы знать, что компьютер науки и анимации, который, конечно же, действительно пытается имитировать движение вещей, людей или животных, и придать им мультяшную фигуру, действительно стремящуюся к одному и тому же: пониманию движений. Итак, я изучаю движения животных, как задних, так и передних конечностей. И мне нравится понимать основы их движения.

«Что там под капотом этой машины, что позволяет ногам двигаться?» Итак, мы изучаем животных изнутри. Мы изучаем движение животных с помощью высокоскоростных рентгеновских лучей, чтобы увидеть, как движется скелет.

Мы хотим знать, как нервная система контролирует мышцы, которые на самом деле двигают конечностями. Итак, мы изучаем по существу это. Мы можем изучить, как нервная система контролирует мышцы. Мы пытаемся изучить, сколько силы развивает мышца, поэтому мы также можем использовать оборудование, которое позволяет нам это или как мышцы укорачиваются.

И, вероятно, самый важный инструмент, который у нас есть, - это высокоскоростное видео, и мы используем несколько камер, потому что если вы делаете трехмерную реконструкцию, это то, что требуется. И вот здесь он взаимодействует с анимацией, о которой мы начали говорить.

Поэтому мы используем много различного оборудования, большая часть которого фактически заимствована из компьютерных наук или мира медицины, которые пытаются лучше понять даже то, как работают люди.

Мы используем эти продукты и стараемся делать это таким образом, чтобы мы могли понимать животных в динамической обстановке, другими словами, в то время как они движутся. Не в лотке для препарирования, мертвом и расколотом без каких-либо действий.

Итак, прелесть сегодняшней биомеханики и изучения биологии движения заключается в том, что у нас сейчас так много инструментов, с помощью которых вы можете заглянуть внутрь животного и за его пределы, даже используя лазеры, и посмотреть, как поток развивается вокруг ветра снаружи птицы. полностью внутрь. И это очень увлекательно.

И всего 20-40 лет назад большей части того, что мы использовали, не существовало. И поэтому мы можем заглядывать внутрь животных очень волшебным образом.

Доктор биологии: И, конечно же, с помощью ваших аэродинамических труб. У вас тоже есть довольно сложные аэродинамические трубы.

Кен: Мы делаем. У нас есть аэродинамические трубы, которые представляют собой не что иное, как беговую дорожку для летающего животного или водяную мельницу для рыбы. Это позволяет вам заставить животное двигаться перед вами, иногда на шесть дюймов перед вами, со скоростью 50 миль в час, и снабжено инструментами, если нам нужно прислушиваться к животным, их внутренняя работа действительно функционирует. Но у нас есть все наше оборудование, обернутое вокруг животного. Таким образом, животное может двигаться со скоростью 50 миль в час, но оборудование вообще не движется. Так что мы можем делать то, что нельзя делать в дикой природе.

Доктор биологии: Есть что, около 10 000 различных видов птиц? Это примерно так?

Кен: Живых птиц около 10 000, ага.

Доктор биологии: Какие характеристики полета они все склонны разделять. или они?

Кен: Характеристика или полет? Что ж, я бы сказал, что в большинстве случаев очень важно простое хлопанье крыльями, как взмахи. Мы видим, как летают птицы и все такое. Этот взмах сложного крылового профиля и конструкции, которая развивает подъемную силу, действительно определяет полет. То есть уметь удерживаться от земли в воздухе и перемещаться по горизонту - дело непростое, это энергетически дорого.

И хлопанье, по сути, генерирующее силы, позволяющие им продолжать движение в этой текучей среде, - это единственное, что я могу сказать, что есть у летающих птиц. Конечно, есть такие, которые не могут этого сделать, потому что они нелетающие.

Их всего несколько - эму, наты, страусы и казуары.

Но передвигаться по воздуху непросто. Вы не можете обмануть. Нельзя прислоняться к камню или бревну и отдыхать. Вы должны поддерживать свое тело 100% времени в очень жидкой жидкости. Звучит легко, но это сложно. А птицы, летучие мыши и насекомые развивают необычайные силы, чтобы поддерживать их в этой очень тонкой текучей среде, которую мы называем воздухом, чтобы зарабатывать себе на жизнь.

Доктор биологии: Говоря о довольно интересной птице, нелетающей, я думаю, у меня вопрос, действительно ли они нелетающие - пингвины? Они действительно летают под водой или плывут?

Кен: Они летают, они летают. Они летающие птицы. Они просто летают в среде, которая в 900 раз плотнее воздуха, но при этом остается жидкой. И то, как они двигают крыльями, и силы, создаваемые их передними конечностями, очень похожи, если не идентичны, с силами птиц, летающих в воздухе. Летят передними конечностями. Есть птицы, которые двигаются под водой, не используют передние конечности и гребут. Так что это не совсем полет в смысле подъемной силы передних конечностей. Но они абсолютно точно, как и алкиды или тупики, как птицы, они тоже делают то же самое.

Доктор биологии: На «Спроси биолога» каждый гость получает три вопроса, три одинаковых вопроса. Первый: когда вы впервые узнали, что хотите стать ученым или биологом? Было ли когда-нибудь "ага!" момент?

Кен: Что ж, момент, я не уверен, но период моей жизни казался до смешного молодым. И это было то, что я любил биологию, даже когда учился в средней школе, и я не очень хорошо учился, потому что был маленьким преступником. Возможно, это политически неверно, но вы спросили меня, и я собираюсь на него ответить. Если бы я вырос в очень религиозной семейной среде, и наука и биология казались бы гораздо более объективным способом понять, как устроен и устроен мир, и мне было очень приятно думать, что вы можете приблизиться к пониманию того, как мир устроен. работает, даже если вам никто не скажет, как это работает. Так что я нашел это гораздо более освежающим, чем церковь.

Доктор биологии: OK. [смеется]

Кен: Могу я гореть в аду за такие слова.

Доктор биологии: Что ж, некоторые могут сказать, но, честно говоря, это одна из вещей здесь, мы пытаемся отделить идею религии от науки и стараемся не ставить их в противоречие, потому что у вас может быть место для обоих, и они могут отлично справиться.

Кен: Абсолютно.

Доктор биологии: OK. Что ж, поехали. Вы знаете, что вы так увлечены своими исследованиями, своей наукой и животными, с которыми вы работаете. Но я заберу все это у тебя. Вы не можете быть ученым. Вы не можете быть ничем отдаленно напоминающим ученого. Вы должны выбрать другую карьеру, какое-нибудь другое занятие, которое вам нравится. Это может быть даже хобби.

Кен: Это просто. Я играю на гитаре по два часа в день и живу тем, что являюсь профессиональным гитаристом и вокалистом в жанре джаз или блюз, поэтому я люблю свою музыку. Но я также летаю на самолетах, и, знаете ли, у меня не было бы проблем с сердцебиением, зарабатывая на жизнь полетами на самолетах. Но я думаю, что если бы мне пришлось выбирать одного, я бы совершенно точно хотел быть музыкантом.

Доктор биологии: Сколько у вас гитар?

Кен: Больше, чем я должен вам сказать - наверное, около восьми. У меня есть электрогитары, акустические гитары, джазовые и рок-н-ролльные гитары. И я просто все время их играю. Я играю с детства.

Доктор биологии: А джаз твой любимый?

Кен: Сейчас. Но это только потому, что я старый пердун.

Доктор биологии: [смеется]

Кен: Я играл рок-н-ролл и имел длинные волосы, когда был ребенком. И, конечно, меня никто не видит, но здесь я лысый как яйцеголовый. У меня нет волос на голове. Затем я закончил колледж и занялся музыкой Кораллов, любил музыку Кораллов и фактически получил стипендию по музыке в качестве бакалавра. А потом я увлекся блюзом, когда мне было 40, и джазом, когда мне было 50. Так что, я думаю, это просто некоторый прогресс в старении. Но я никогда не чувствовал себя моложе.

Доктор биологии: Что ж, я просто должен сказать тебе, мой сын, длинные волосы, но он большой джазовый парень. Думаю, дело не в возрасте. Это вопрос отношения.

Кен: Нет, похоже, он намного более зрелый. Хотел бы я 20 лет назад увлечься джазом, как сейчас. Это просто чудесно богатое измерение музыки.

Доктор биологии: Что посоветуете молодым ученым?

Кен: Я перестаю думать об этом, потому что есть ряд вещей. Сегодня я разговаривал с молодыми учеными. Моя сегодняшняя беседа освободила молодых людей от ощущения, будто они должны что-то изучать или что-то еще. Что у них должна быть возможность заниматься биологией и изучением жизни в любое время, в любом месте, в любой дисциплине, в любом измерении, которое они хотят. Что нам еще предстоит ответить на так много замечательных вопросов, что теперь мы много знаем о биологии. Но, опять же, это не что иное, как покрытие здания из того, что мы знаем. Есть гораздо более глубокая информация о том, как устроена жизнь.

Это вам скучный ответ. Но я маленький ребенок, который очень рад, что другие дети занимаются наукой, потому что это не обязательно для людей в лабораторных халатах. Это не для супер-умных людей, которые умеют читать книги.

Это для людей, которые увлечены пониманием того, как устроен мир, и со временем вы станете настолько умным, насколько вам нужно, чтобы иметь возможность отвечать на вопросы, на которые никогда раньше не обращались, но которые должны быть, а это самое главное. Я могу сказать ребенку.

Доктор биологии: Да, в частности, что есть еще много вопросов и есть чему поучиться.

Кен: Мы лишь поверхностно касаемся того, что есть чему поучиться.

Доктор биологии: Что ж, профессор Диал, я хочу поблагодарить вас за то, что вы посетили нас.

Кен: Мне очень приятно вернуться в Аризону, где я прожил шесть лет, где родился мой сын. Я жил во Флагстаффе. Я все время бывал в АГУ и Фениксе. Я научился летать в Аризоне и все время летал сюда. Я скучаю по нему. Красивое, красивое государство. У меня дома уже 30 лет есть Аризонское шоссе. Так что между мной и Аризоной есть настоящая связь.


Парящие стили вымерших гигантских птиц и птерозавров

От летающих асов до парящих неудачников: в своем новом препринте Гото и др. Предсказывают, что не все гигантские вымершие летчики одинаково хорошо владели воздухом.

Изображая птерозавра, одного из крылатых рептилий, обитавших на протяжении большей части мезозойской эры, большинство людей представляют его в величественном полете, парящем высоко над древним ландшафтом. Тем не менее, недавнее исследование Goto et al. предполагает, что одно из самых крупных из этих животных, Quetzalcoatlus northropi, большую часть времени проводило на земле, летая на короткие расстояния только в экстренных случаях. 10-метровый размах крыльев кетцалькоатлюса был примерно в три раза больше, чем у самой длиннокрылой из ныне живущих птиц, странствующего альбатроса, но, несмотря на это, исследователи определили, что он был плохим летчиком. Однако более мелкий птерозавр Pteranodon, а также две гигантские вымершие птицы, Pelagornis sandersi и Argentavis magnificens, скорее всего, умели парить на восходящих потоках тепла.

Исследователи пришли к этим выводам на основе основанного на физике анализа способности к полету этих четырех гигантских вымерших летунов.Использование модели «динамического парения», которую современные морские птицы используют для путешествий на большие расстояния путем извлечения энергии из градиентов ветра над океаном, а также более всестороннего анализа «теплового парения», в котором птицы, такие как орлы и грифы, летают на восходящих потоках тепла. , исследователи смогли предсказать возможности парения и необходимые ветровые условия для четырех вымерших летунов.

  1. Quetzalcoatlus и Argentavis были плохими динамическими парящими, а способность Pteranodon и Pelagornis к динамическому парению зависела от неопределенных морфологических переменных.

Динамическое парение учитывает разницу в скорости ветра на разных высотах над поверхностью моря. Такие птицы, как альбатросы и буревестники, набирают скорость при сильном ветре на большей высоте, а затем движутся в другом направлении при более медленном ветре ближе к морю. Переключаясь между разными скоростями ветра и регулируя углы полета, они могут даже лететь против ветра, не взмахивая крыльями. Авторы использовали основанную на физике модель динамического парения, ранее применявшуюся только к альбатросам (1), чтобы предсказать, насколько быстро древние летчики могли летать, используя динамическое парение, как по ветру, так и по ветру, и какие ветровые условия им потребуются.

Кетцалькоатлю и Аргентавис требовали минимальной скорости ветра, которая была как минимум в два раза выше, чем у живых динамичных пароходов, и они летали медленнее при большинстве ветровых условий. Прогнозируемая способность птеранодона к взлету варьировалась в зависимости от оценок сопротивления крыльев: когда использовался коэффициент сопротивления птиц, предполагалось, что тепловые скорости полета птеранодона будут соответствовать или превышать скорость современных морских птиц, хотя это было ограничено более узким набором ветровых условий. Однако испытания в аэродинамической трубе реконструированных крыльев птерозавра дали более высокие оценки сопротивления крыла (2), а когда использовалась более высокая оценка лобового сопротивления, Pteranodon был предсказан как плохой динамический полёт в целом. Прогнозируемая Пелагорнисом способность к тепловому парению сильно зависела от оценок массы тела, если бы оно было тяжелее, оно было бы сильным динамическим парящим при быстром ветре, но если бы оно было легче, оно было бы хуже при динамическом парении, чем живые виды.

Современные птицы, такие как ястребы и кондоры, используют тепловое парение, кружат в восходящих потоках тепла, чтобы набрать высоту, а затем скользят вверх и вниз к следующему восходящему потоку. Способность к термическому парению включает в себя два основных аспекта: как быстро летчик теряет высоту, когда он скользит по прямой линии, и как быстро он теряет высоту при полете (что также можно рассматривать как скорость восходящего ветра, необходимую для предотвращения падения летчика). . Все вымершие летуны, за исключением Кетцалькоатла, обладали способностями к полету, сравнимыми с современными парящими птицами в термальных водах, а летательные качества Аргентависа, Пелагорниса и Птеранодона по прямой линии были по крайней мере столь же хороши, как и у ныне живущих летчиков. Фактически, в зависимости от неточных оценок сопротивления крыла и веса, Pelagornis и Pteranodon могли значительно превосходить современных птиц в способности к прямолинейному планированию.

С другой стороны, было предсказано, что Quetzalcoatlus теряет высоту при полете по кругу намного быстрее, чем испытанные живые птицы, включая дрофу кори, в основном наземную птицу, которая летает очень редко. Эта очень плохая способность к полету по кругу, скорее всего, помешала бы Кецалькоатлю парить в тепловых условиях. Учитывая, что этот чрезвычайно большой птерозавр, вероятно, был неспособен выполнять ни один из типов парения, и что его взмахи в полете были бы довольно затратными с точки зрения метаболизма (3), авторы предсказывают, что Кетцалькоатль проводил большую часть своего времени на земле.

Как непалеонтолог, я в первую очередь сталкиваюсь с вымершими существами благодаря визуально детальным реконструкциям, которые часто встречаются в популярных средствах массовой информации. Особенно в эпоху компьютерной графики, с этими почти фотореалистичными изображениями слишком легко взаимодействовать, как если бы они были живыми кадрами, принимая как должное их точность. Мне понравилась эта статья, потому что она заставила меня пересмотреть тот огромный объем работы, который требуется для хорошо продуманной реконструкции. Эти существа существуют на Земле только в виде окаменелых костей. Все, что мы знаем о том, как они на самом деле жили, основано на кропотливом анализе, примером которого является эта статья. Я также ценю то, как исследователи вышли за рамки предыдущих исследований, приняв во внимание физические эффекты более широкого спектра морфологических переменных, влияющих на полет. Это включает, например, то, как длина крыла ограничивает, насколько близко парящий летчик может приблизиться к поверхности океана, а также недавние оценки сопротивления крыла (2) и веса тела (4). Изменения этих взаимосвязанных переменных приводят к совершенно разным предсказаниям способности к взлету.

Вопросы к авторам:

  1. Для меня удивительно, что мы до сих пор не знаем формы градиента ветра над океаном. Как это обычно измеряется?
  2. Вы упомянули, что модель динамического парения дает нереально высокие максимальные скорости взлета для некоторых значений скорости ветра. Это причина для беспокойства по поводу того, что модель не предсказывает реальные летные характеристики? Вероятны ли скорости ветра, при которых моделирование становится проблематичным в реальных условиях?
  3. Последние оценки массы тела птерозавров примерно в три раза превышают предыдущие, что имеет огромное значение для способности к полету. Почему эти новые оценки так сильно отличаются?
  1. Сакс Дж. (2005). Минимальная сила сдвигового ветра, необходимая для динамического парения альбатросов. Ibis 147 (1): 1-10.
  2. Палмер С. (2011). Полет в замедленной съемке: аэродинамика крыла птерозавра. Proc R Soc B Biol Sci 278 (1713): 1881-1885.
  3. Виттон МП, Хабиб МБ (2010). О размерах и разнообразии полетов гигантских птерозавров, использовании птиц в качестве аналогов птерозавров и комментариях к нелетающим птерозаврам. PLoS One 5 (11): e13982.
  4. Хендерсон Д.М. (2010). Оценка массы тела птерозавра на основе трехмерного математического разреза. J. Vertebrate Paleontol 30 (3): 768-785.

Размещено: 26 ноября 2020 г., обновлено: 17 декабря 2020 г.

Поделись этим:

Прочитать препринт (2 голосов)

Для меня удивительно, что мы до сих пор не знаем формы градиента ветра над океаном. Как это обычно измеряется?

Предполагая, что морская поверхность плоская, теория предполагает, что градиент ветра должен следовать логарифмической функции. Эта взаимосвязь, по-видимому, преобладает на высотах, превышающих несколько десятков метров над поверхностью моря. Однако на уровне моря, где обычно летают птицы, морская поверхность не является плоской из-за наличия волн, поэтому предположение о логарифмическом градиенте ветра не применимо. Измерение градиента ветра с волнами проводилось в лаборатории (1) Насколько мне известно, полевых измерений градиента ветра на высотах, на которых обычно летают птицы (несколько метров над уровнем моря), не проводилось.

Вы упомянули, что модель динамического парения дает нереально высокие максимальные скорости парения для некоторых значений скорости ветра. Это причина для беспокойства по поводу того, что модель не предсказывает реальные летные характеристики? Вероятны ли скорости ветра, при которых моделирование становится проблематичным в реальных условиях?

Это очень важный вопрос! В нашей модели динамического парения максимальная скорость, которую могло развить животное, была очень высокой. В зависимости от формы градиента скорости ветра, принятого в нашей модели, животные достигли максимальной скорости более 100 км / ч даже при реалистичных скоростях ветра 5–10 м / с (рис. 4), однако средние скорости, указанные с использованием GPS для альбатросов и буревестников составлял около 30–55 км / ч (2, 3). Есть две возможные причины несоответствия этой модели реальности.

Первая причина заключается в том, что фактическая форма градиента скорости ветра, вероятно, будет более постепенной, чем предполагаемая в настоящем исследовании. Например, из наших результатов для сигмоидального градиента ветра (рис. 4 B и C) можно увидеть, что чем меньше изменение скорости ветра (т. Е. Чем больше δ), тем меньше максимальная скорость движения. Хотя мало что известно о форме градиентов ветра, испытываемых реальными птицами, как упоминалось в предыдущем абзаце, фактический градиент скорости ветра может быть ближе к сигмоидальной форме, например, с большим значением, чем предполагалось.

Вторая потенциальная причина - не учтена стоимость проката. При динамическом парении крылья рискуют сломаться под действием высокого момента силы. Соответственно, сила крыла может ограничивать скорость изменения угла крена и результирующую скорость полета животных. Это будет особенно вредно для видов с длинным размахом крыльев, таких как странствующий альбатрос и вымершие гиганты. Действительно, усиление прочности крыла также является важным вопросом при проектировании БПЛА для динамического парения (4). Принимая во внимание два вышеупомянутых пункта, динамические характеристики парения и требуемые ветровые условия, полученные из настоящего численного расчета, не следует воспринимать буквально по самим значениям. Однако, поскольку все виды оценивались с использованием одних и тех же допущений, относительные значения являются значимыми индикаторами для оценки стиля парения путем межвидового сравнения, как это было сделано в этом исследовании. Более точный анализ, включающий ограничения на скорость качения тела, будет интересной задачей в будущем. Для этого фактические измерения углов крена у динамично парящих птиц и оценка прочности костей крыльев у современных и вымерших видов предоставят важную информацию.

Последние оценки массы тела птерозавров примерно в три раза превышают предыдущие, что имеет огромное значение для способности к полету. Почему эти новые оценки так сильно отличаются?

Более вероятно, что предыдущие оценки массы тела птерозавров были чрезвычайно низкими. Quetzalcoatlus, например, ранее предполагалось, что его размах крыльев составляет примерно 10 м, а масса тела - примерно 70 кг, что делает его плотность от 1/3 до 1/2 от плотности современных птиц и летучих мышей. Столь заниженная оценка была основана на том факте, что скелеты птерозавров имеют структуру, заполненную воздухом. Однако позже было указано, что пневматические скелеты не обязательно связаны с легкой костной массой. Поскольку я не палеонтолог, у меня ограниченные знания об этом аспекте. См. Главы 4 и 6 (5) для более подробных объяснений палеонтологов.

В более поздних исследованиях 2000-х годов использовались различные подходы к оценке массы тела, включая изучение взаимосвязи между сухой массой скелета и массой тела, которая сохраняется у птиц и млекопитающих (6), аллометрическое соотношение между весом и размахом крыльев, полученное у морских птиц (7), а также построение трехмерных контуров птерозавров (8). Эти оценки массы тела показали, что плотность тела ближе к плотности тела современных птиц, чем предыдущие оценки.


Вступление

Мощность (работа в единицу времени) является доминирующей темой при исследовании взмахов крыльев птиц, потому что мощность, необходимая для полета, больше, чем для других форм передвижения животных (Schmidt-Nielsen, 1972). Удельная механическая мощность для мышц варьируется от 60–150 Вт / кг во время крейсерского полета (Tobalske et al., 2003 Askew and Ellerby, 2007) до 400 Вт / кг во время взлета (Askew and Marsh, 2001 Askew et al. al., 2001), а скорость метаболизма во время полета до 30 раз превышает базовую скорость метаболизма (Nudds and Bryant, 2000). Вследствие высоких требований к мощности большинство исследований полета птиц предполагают, что конструкция внутреннего и внешнего крыла у летающих птиц формировалась и продолжает формироваться естественным отбором для обеспечения эффективности в полете, с эффективностью, определяемой как выходная механическая мощность от летательного аппарата. мышцы, разделенные на метаболическую мощность, поступающую в мышцы. Это предположение, как и любое предположение, связанное с селективным давлением, должно подвергаться явной проверке чаще, чем это имеет место (Gould and Lewontin, 1979). Тем не менее, исходя из этой исходной предпосылки, был достигнут значительный прогресс в понимании того, как выходная мощность изменяется в зависимости от скорости полета, режима (уровень, взлет и подъем, снижение), кинематики взлета крыльев и стиля полета (прерывистый, маневрирование). В центре внимания данного обзора - недавние исследования, способствующие этому прогрессу. Поскольку разнообразие новых технологий сделало более возможным, чем когда-либо прежде, измерение переменных, влияющих на летные характеристики, сейчас отличное время для изучения механики полета птиц.

Мощность измеряется на трех разных уровнях, относящихся к взмаху крыльев. Первый уровень - метаболическая энергия (пвстретились) для мускулов, непосредственно представляющих интерес для летающих птиц, добывающих пищу, и в целом область изучения респираторных, термических и химических физиологов. пвстретились это скорость, с которой птица расходует химическую энергию для снабжения летательных мышц, и ее можно измерить с использованием воды с двойной меткой (Nudds and Bryant, 2000 Ward et al., 2004 Engel et al., 2006), меченой бикарбонатом (Hambly et al. ., 2002), потребление кислорода и производство углекислого газа (Ward et al., 2001 Ward et al., 2004 Bundle et al., 2007). пвстретились равняется сумме механической мощности, отдаваемой мышцами (пмус) и скорость потери тепла мышцами. Таким образом, пвстретились также могут быть смоделированы с использованием показателей теплопередачи (Ward et al., 2004).

Чтобы представить биомеханику полета птицы, я сначала резюмирую текущее понимание функциональной морфологии птичьего крыла с последствиями для пмус. Затем я оценю, насколько паэро меняется в зависимости от скорости полета и исследует кинематику взмаха крыльев, режимы полета и стили, которые зависят от паэро. Другие переменные, помимо работы и мощности, имеют большое значение для биологии летающих птиц, включая способность маневрировать (Warrick et al., 2002), а также быть стабильными (Thomas and Taylor, 2001 Taylor and Thomas, 2002 Taylor and Thomas, 2002). 2003). По сравнению с количеством эмпирических данных, описывающих устойчивое парение и полет вперед, о биомеханике маневрирования и устойчивости известно меньше, и эти предметы представляют собой новый рубеж исследований. Таким образом, я включу краткий обзор текущих данных о маневрирующем полете, прежде чем закончить размышлениями о многообещающих направлениях будущих исследований.


Существует ли не исчезнувший планирующий вид птиц? - Биология

Откуда вы знаете, что птица есть птица? Большинство людей думают, что крылья делают птицу, летучие мыши и тараканы имеют крылья, но это не птицы. Птицы - единственные позвоночные, которые умеют летать. Однако это не обязательно означает, что все птицы умеют летать. Давайте посмотрим на особенности, присущие птицам.

Перья состоят из бета-кератина, других белков и светоотражающих пигментов. Кажется, они произошли от чешуи. У птиц эта бета-кератиновая форма белка является основным компонентом перьев, клюва и когтей. Он легкий, прочный и невероятно гибкий и восстанавливается в течение всей жизни птицы. Перья играют важную роль в жизни птиц и используются в основном для полета, терморегуляции, инкубации яиц, маскировки, спаривания (у некоторых видов), защиты от ветра, влаги и солнца и т. Д. ритуалы ухаживания и территориальное проявление. Эти перья или перья не предназначены для полета, а вместо этого используются для демонстрации. Типичное крыловое перо состоит из центрального жесткого стержня, который является полым в части, ближайшей к телу птицы, а другой конец - это область, к которой с каждой стороны прикреплены лопасти. Передний край пера во время полета называется внешней лопаткой. Противоположная лопасть шире внешней и называется внутренней.

Ветер под твоими крыльями.
Крылья - одна из самых определяющих характеристик птиц. Даже нелетающие птицы сохранили адаптированные крылья, которые они используют для брачных танцев, демонстрации угрозы или плавания. Форма и размер крыльев различаются у разных видов в зависимости от того, как птица летает, а отметины на крыльях полезны для определения вида птиц. Есть четыре разных типа крыльев, и большинство птиц попадают в одну из этих категорий. Птиц без крыльев не бывает. Моа, который считается вымершим с 16 века, был единственной бескрылой птицей.

Эллиптические или короткие закругленные крылья обеспечивают высокую степень контроля, отличную маневренность, быстрый взлет и спринтерскую способность. Это облегчает маневрирование в ограниченном пространстве, например, в местах с густой растительностью. Они обычны у лесных хищников и наземных птиц. Примеры птиц с этим типом крыльев - малиновка, воробей, голубь, дятлы, фазаны и настоящие ястребы.




Скоростные крылья имеют относительно длинные кости, а крылья сужаются к точке, чтобы обеспечить высокую скорость полета с низким сопротивлением и низким энергопотреблением во время полета, что характерно для таких видов птиц, как стрижи, ласточки, соколы, кулики, которые созданы для скорости.




Крылья с высоким соотношением сторон типичны для парящих морских птиц, таких как чайки и альбатросы, которые специализируются на парящем и планирующем полете. Это длинные узкие крылья, которые идеально подходят для высокоскоростного планирования при сильном ветре и помогают птицам использовать короткие порывы восходящего потока. Крылья с большим удлинением требуют длительного руления, чтобы взлететь.




Широкие парящие или поднимающиеся на высоту крылья имеют глубокие прорези на концах крыльев, которые эффективно снижают сопротивление и идеально подходят для парения и планирования, поскольку они могут использовать теплые восходящие потоки воздуха, чтобы летать практически без энергии. Эти крылья широкие и относительно длинные, что позволяет выполнять взлет и посадку в довольно ограниченных пространствах, с большой подъемной силой, парением с низкой скоростью и медленным спуском. Этот тип крыльев встречается у птиц более крупных видов, таких как ястребы, орлы, грифы, гуси и лебеди.



Все эти законопроекты.
Причина, по которой у нас есть рты, а не клювы, заключается в том, что «чмокнуть» в щеку было бы не очень приятно. Кроме того, нам не нужно носить во рту еду, воду, кирпичи или портфели, для этого у нас есть руки. С другой стороны, птицы или, лучше сказать, другое «крыло» - нет. И не хочу рассказывать тебе, приятель, но наши любимые персонажи-птицы, Дональд Дак, Даффи Дак и Твити, у которых были руки и которые на самом деле почти не использовали свои клювы, были ненастоящими. Тссс!

У всех птиц есть костный, покрытый кератином выступ, образующий рот и состоящий из двух нижних челюстей, верхней и нижней. Верхняя нижняя челюсть обычно жестко прикреплена (хотя не у всех видов) к черепу, так что он не двигается. Только нижняя челюсть свободно движется и опирается на нее. Самая важная функция птичьего клюва - это кормление, и она часто развивается для определенных типов диеты птицы. Многие птицы также используют свои клювы в качестве инструментов для переноски, сверления, чистки и других задач. Клюв - одна из характеристик, используемых для идентификации птиц. Большинство орнитологов наблюдают за птичьим клювом, чтобы определить ее рацион и узнать о поведении птиц.

У птиц разные виды клювов, возьмем декко.

Универсал: довольно большой клюв по сравнению с размером головы, с изогнутой верхней челюстью и нижней челюстью меньшего размера и более плоской, и в основном встречается у таких птиц, как сойки, сороки и вороны - приспособленных гурманов широкого спектра продуктов питания.

Ловля насекомых: клювы обычно заостренные и небольшие по размеру по сравнению с общим размером головы, с почти одинаковыми размерами верхней и нижней челюстей. Птицы с этим типом клюва умеют ловить насекомых в полете или прямо с деревьев, кустов, растений и даже земли.

Поедание зерна или семян: клювы имеют отчетливую треугольную форму и имеют сильные верхние и нижние челюсти, позволяющие птице проникать в раковины зерен и семян. Зяблики воробьи и розогрудый глухоклюв являются примерами птиц с этим клювом.

Поедание семян хвойных пород: Перекрестные счета - типичный пример такого типа векселей. Здесь верхняя и нижняя челюсти обычно имеют одинаковый размер с расширенными кончиками, смещенными друг от друга, в результате чего каждая нижняя челюсть пересекает или находится под другой. Эти наконечники используются для сбора семян сосновых шишек.

Кормление нектаром: Птицы, которые питаются нектаром, обычно имеют этот тип клюва. Эти длинные и тонкие клювы с умеренным изгибом вниз позволяют собирать нектар с основания цветка. Колибри - типичный пример птиц с таким клювом.

Еда фруктов: Самым фруктовым примером этой купюры является тукан с килевыми клювами. Купюра очень большая по сравнению с размером головы. Излишне говорить, что этот клюв встречается у птиц, которые едят фрукты, часто позволяя им захватить и прорвать внешнюю оболочку к мягким плодам внутри и манипулировать большими кусочками фруктов.

Долбление: Они довольно длинные и тонкие, но очень прочные, и их можно ударить по стволам или ветвям деревьев. Они используются, чтобы вскрыть дупла, добраться до подземных насекомых и подать сигнал другим птицам в этом районе. Самыми распространенными птицами с долбящимися клювами являются дятлы.

Дип-сетка: Пеликаны - лучший пример птиц с таким клювом. Эти клювы представляют собой длинную прямую верхнюю челюсть, часто с небольшим крючковатым концом, и нижнюю челюсть, на которой находится большая складка кожи, которую можно использовать как сеть, чтобы поймать рыбу или очищенную рыбу большим глотком воды. Вода сливается, а улов проглатывается.

Скимминг поверхности: Верхняя нижняя челюсть частично изгибается по длине нижней челюсти. Нижняя челюсть утолщена и удлинена и протягивается через воду до тех пор, пока не встретит сопротивление пищи, когда верхняя челюсть сжимает защелку, застрявшую в клюве. Птицы, которые летают над поверхностью воды, опускают свои клювы в воду, чтобы поймать мелкую рыбу, имеют этот тип клюва.

Scything: Клюв длинный, тонкий и перевернутый, и его сопровождают широкие движения, когда птицы бродят по болотам и илистым равнинам, чтобы ловить насекомых и других мелких существ в поверхностных водах или грязи.

Зондирование: Этот клюв идеально подходит для ловли червей и других мелких беспозвоночных, обитающих в грязи или мягком грунте. Они определяются длинной тонкой изогнутой вниз формой. Длинноклювый кроншнеп является примером в этой категории.

Подача фильтра: Эти клювы имеют тенденцию иметь отчетливый наклон почти на 90 градусов с большой опухшей нижней челюстью. Это позволяет погружать нижнюю половину купюры в воду, а верхнюю половину оставаться в воздухе. Этот клюв эффективен для отфильтровывания мелких моллюсков из воды. Фламинго - птицы, которые могут похвастаться этим клювом.

Воздушная рыбалка: Кувшины в воздухе для Зимородка, который носит такое длинное копье, как клюв. Он использует его для ловли мелких рыбешек во время полета в воду с высоты птичьего полета.

Погоня на рыбалке: Относительно плоский выпуклый клюв, который некоторые виды водных птиц используют для преследования рыбы, ныряя с поверхности пруда, реки, озера или моря.

Уборка: Птицы-падальщики, как и стервятники, являются условно-патогенными птицами, которые питаются мертвыми тушами животных или других птиц. У них достаточно большие клювы с ярко выраженным крючковатым концом, который помогает отрывать плоть от тела. У них часто нет перьев вокруг основания клюва или даже на всей голове, как у некоторых стервятников.

Хищный: Он заострен на крючке, чтобы цепляться за добычу и пробивать ее, а затем отрывать куски для облегчения кормления. Такой клюв есть у хищных птиц, таких как совы, которые питаются мелкими млекопитающими или другими птицами.

Все птицы откладывают околоплодные яйца. Размножение птиц такое же, как и у млекопитающих. Сперма от мужчины передается женщине, когда они касаются клоаки, этот акт обычно известен как клоакальный поцелуй, романтичный да! После этого сперматозоид присоединяется к яйцеклетке в яйцеводе, оплодотворяя яйцеклетку и образуя ядро ​​яйцеклетки. Далее следует образование желтка, белков и скорлупы.


Яйца имеют твердую оболочку и требуют инкубации. Это процесс использования тепла тела для поддержания яиц при максимально возможной температуре для здорового развития и вылупления, а следовательно, и для высадки яиц. Время от времени яйца можно переворачивать, и птицы-родители делают короткие перерывы для перекуса и туалета. Курица-мама может делать большую часть сидения яиц, или эту работу можно разделить с курицей-папашей. Это очень специфично. Форма, размер и маркировка яиц, количество отложенных яиц, необходимое время инкубации и состояние цыплят при вылуплении варьируются для каждого вида птиц.

Все птицы, как и млекопитающие, эндотермины и не полагаются исключительно на окружающую среду для поддержания температуры своего тела. Однако птицы предаются солнечным ваннам, называемым солнечными лучами, и не для загара, хотя считается, что они делают это для чистого удовольствия и расслабления. Птицы загорают, чтобы согреться, что увеличивает их шансы на выживание в холодную погоду или при недостатке пищи. Солнце также помогает им преобразовывать соединения в масле для ухода за кожей в витамин D, необходимый для хорошего здоровья. Солнце также помогает избавиться от паразитов, так как избыточное тепло побуждает их перейти на другие участки тела, более доступные для птицы. Затем птица может избавиться от них во время чистки.


Птицы наделены высоким и эффективным обменом веществ. Пищеварительная система проста, но эффективна в быстром превращении пищи в полезную энергию. Пища проходит быстро, извлекая максимально возможную энергию и, следовательно, сводя к минимуму лишний вес непереваренной пищи. Вот простой процесс, который нужно выполнить до того, как ворона какает вам на голову, и ваш день станет удачным. Пищевод (узкая трубка) переносит пищу к урожаю. Урожай представляет собой мешкообразное расширение пищеварительного тракта, в котором временно хранится пища. Провентрикулус - 1-я камера желудка птицы, где пища расщепляется пищеварительными ферментами. Мышечный желудок - это вторая камера, в которой пища измельчается мышечными движениями и мелкими камнями или песком, проглоченными птицей вместе с пищей. Кишечник - это трубки, которые продолжают извлекать питательные вещества из пищи, поступающей из желудка.


У птиц две ноги, как у млекопитающих, но очень разные. Например, аист - это ватная птица с длинными тонкими ногами, которые подходят для передвижения по более глубоким водам. В то время как у орла или стервятника более толстые и мощные лапы для захвата добычи. Что это говорит вам о птичьих лапках? Разные виды птиц эволюционировали и адаптировали разные формы и длину ног для удовлетворения своих самых важных потребностей. Птицы используют свои ноги для усаживания, ходьбы и бега, подпрыгивания или хватания своей добычи.


Птицы обладают отточенными коммуникативными навыками, и большинство из них общаются голосом с помощью сложных песен и звонков. Для многих видов обширное общение является частью территориальной защиты, ухаживания, признания родителей и птенцов и сотрудничества с сообществом.



& ldquoПочему & rsquos этот жуткий парень глазеет на нас? & rdquo

Кому нужен GPS, если у вас есть домашняя сова!

Птицы обладают острыми навигационными навыками, независимо от того, являются ли они перелетными или немигрирующими птицами. Эти навыки позволяют мигрирующим видам совершать путешествия на сотни или тысячи миль в очень изменчивых климатических и географических условиях, но при этом год за годом приходить в одно и то же место. Немигрирующие птицы используют свои навигационные навыки, чтобы без труда добраться до тех же источников пищи и мест гнездования.


У всех птиц есть позвоночник, как и у других позвоночных. Единственное отличие состоит в том, что у этого класса позвоночных кости легче и заполнены пустотами и воздушными мешками, чтобы сохранять их легкий вес. У птиц также отсутствуют зубы и отсутствует челюсть. Количество полых костей варьируется между видами. Однако больше всего у летающих и планирующих птиц. У некоторых нелетающих птиц, таких как пингвины и страусы, только твердые кости.


Фуркула - это кость, уникальная для птиц и причина множества рывков за обеденным столом, более известная как кость желания. Эта кость защищает грудную клетку во время взмахов крыльев, предохраняя грудные органы птиц от чрезмерного давления.



Птицы, как и все другие животные, обладают собственным набором уникальных навыков выживания, спрятанных в крыльях. Эти инстинкты выживания помогают им: да, вы это знаете, выжить! Если вы любитель птиц и собираетесь получить красочную веселую болтовню в компанию, вам следует знать, что он быстро учится и все, что вы делаете, с момента, когда вы кладете жратву на стол, вплоть до вашего нежного прикосновение, собирается заложить основу того, как он будет вести себя всю свою жизнь. Как говорится, «плохого ученика не бывает, есть только плохой учитель». Процесс обучения наших маленьких пернатых друзей действительно начинается с рождения. Примером могут служить новорожденные серебристые чайки, которые знают, что красное пятно на клюве их матери припасено для закуски, и клюют ее, чтобы покормить. Клевание становится более точным по мере того, как время летит, и птенцы учатся предугадывать положение клюва своей матери, когда она возвращается с охоты. Птицы также учатся остерегаться хищников, наблюдая за другими птицами или расшифровывая их характерные предупреждающие крики. Практика ведет к совершенству, а птицы становятся лучше строить гнезда по мере взросления. Некоторые птицы собираются в стаи зимой, другие остаются стаями круглый год, а некоторые одиночки предпочитают оставаться в одиночестве. Вместе мы стоим, разделены - падаем - имеет значение и для птичек. Одинокая птица более уязвима для нападения таких птиц, как ястребы и совы. Это та область, где у птиц в стае есть то преимущество, что у них больше глаз, чтобы находить пищу и замечать хищников. Стая обычно атакует и отгоняет хищника, что мы называем «моббингом». Риск нападения хищника для птицы, летящей в одиночку, намного больше, чем для птицы, которая находится в стае. Однако членство в стае имеет свои недостатки. Птицы часто устанавливают иерархию, или, что более уместно, «иерархию» доминирования в стае. Вероятно, это изобретено одним из хулиганов в стае, птицы более низкого ранга подчиняются клеванию более высокого ранга и клюют тех, кто рангом ниже, чем они сами. Так можете ли вы угадать, кому достанется первый выбор еды, воды и помощников? Правильно, птица высшего ранга! Остальным просто нужно ждать своей очереди. Однако этот метод эффективен в снижении конкуренции, и хотя это может показаться не так, но птицам с самым низким рейтингом это легко - им не нужно пробиваться сквозь каждого члена стада за каждый попадающийся клочок корма!

Некоторые птицы используют свою окраску как маскировку и остаются неподвижными, сливаясь с окружающей средой, когда опасность близка. Как ни странно, они используют ту же окраску, чтобы подкрасться к своей добыче. Большинство птиц убегут при малейшей опасности (когда они почувствуют опасность), но, если они загнаны в угол, не имея абсолютно никакого пути к спасению, они будут отбиваться зубами и гвоздями или, что более уместно, клювом и когтем! Птицы также очень территориальны и будут охранять и защищать свои территории, чтобы найти пищу, идеальные места для гнездования и привлечь партнеров. Мелодичная симфония щебета, с которой начинается ваш день, не потому, что птицы любят петь. Это либо призыв к помощнику, либо предупреждение другим птицам оставаться на их территории. И это еще не все. Сочиненные песни служат предупреждением о потенциальных опасностях и даже показывают личность птицы - ее вид, пол и возраст как полный профиль - «Привет! Я самка-пересмешница, мне 2 года, и я сижу прямо здесь! Где ты?"


Аэродинамические характеристики летающих птиц и летучих мышей

Многие птицы используют режим полета, называемый волнообразным или планирующим полетом, когда они чередуются между фазами взмахов и планированием, в то время как только несколько летучих мышей используют такой режим полета. Среди птиц крылатое планирование обычно используется средними и крупными видами, где считается, что оно имеет более низкие энергетические затраты, чем непрерывный взмах.

Здесь мы представляем новую модель для оценки энергетической экономии полета крылатых животных путем определения отношения подъемной силы к лобовому сопротивлению для закрылков на основе эмпирических оценок отношения подъемной силы к сопротивлению для непрерывного полета с машущими крыльями и для непрерывного планирования. полет соответственно. Применяем модель к летно-техническим характеристикам стрижа обыкновенного (Apus apus) и малой длинноносой летучей мыши (Leptonycteris yerbabuenae). Обыкновенный стриж - это типичный планер с закрылками, в то время как, насколько нам известно, летучая мышь с меньшим носом не использует летучие мыши с закрылками.

Результаты показывают, что, согласно модели, обыкновенный стриж с закрылками экономит до 15% энергии по сравнению с непрерывным взмахом стрижа, и что это в первую очередь связано с исключительно высоким отношением подъемной силы к аэродинамическому сопротивлению при планирующем полете по сравнению с что в взмахе стрижей. С другой стороны, меньшая длинноносая летучая мышь, похоже, не способна снизить энергетические затраты за счет скольжения с закрылками. Различие в относительной стоимости планирующего полета обыкновенного стрижа и малоносой летучей мыши может быть объяснено различиями в морфологии, стиле полета и динамике следа.

Представленная здесь модель оказалась ценным инструментом для оценки экономии энергии полета у крылатых животных. Результаты показывают, что полет с закрылками, который обычно используется обыкновенными стрижами, действительно является наиболее экономичным из двух режимов полета, в то время как это не относится к малой длинноносой летучей мыши без закрылков.

Графическая абстракция

Особенности

► Мы представляем новую модель для оценки аэродинамических характеристик крылатых животных. ► Мы применили модель крылатого скольжения к данным по обыкновенным стрижам и малонамым летучим мышам. ► Маленькие длинноносые летучие мыши не могут снизить затраты на поступательный полет за счет скольжения с закрылками. ► Обычные стрижи, летящие на крыльях, экономят 15% энергии по сравнению с непрерывно взмахами стрижей. ► Мы предполагаем, что полет на закрылках и ограниченный полет принципиально отличаются.


Смотреть видео: НЕОБЫЧНЫЕ ЖИВОТНЫЕ АВСТРАЛИИ. ТОП 10 (December 2022).