Лелека в польоті
Книга про політ птахів доступна в друкованому та електронному виданні. Щоб знайти її, натисніть на таке посилання: Книги Франциско Ескарті
Дрозд такої ж ваги, як білка, може пролетіти 2000 метрів, споживаючи 120 калорій, тоді як - з цією енергією - білка пробіжить лише 500 метрів. Можливо, саме тому летить більше половини видів, що населяють нашу планету. Однак тваринам довелося адаптувати свої організми, щоб розвинути цю здатність.
Є дві теорії, які намагаються пояснити еволюцію, за якою слідували хребетні - кажани, птахи та зниклі птерозаври - до польоту. Древовидна теорія постулює, що політ розвиватимуть види, які раніше лазили по деревах і лазили по скелястих стінах. Ці тварини навчилися спочатку запускатися з висоти і ковзати на землю, а потім розвивати рушійну здатність, махаючи крилами. Друга теорія виходить з припущення, що польоту навчилися тварини, які бігали за літаючими комахами і стрибали, щоб їх зловити. Ці істоти розробляли крила для допомоги у своїх маленьких повітряних екскурсіях, поки вони не навчились літати. Проведені з цього приводу аеродинамічні та імітаційні дослідження дозволяють припустити, що перша з цих двох теорій є більш правдоподібною, ніж друга.
Дослідження показують, що здатність тварин літати тісно пов’язана з двома факторами: масою їх тіла та відстанню між кінчиками двох крил, коли вони повністю витягнуті (розмах крил). Доведено, що із збільшенням маси листівки збільшується проліт опорних поверхонь. Деякі птерозаври могли досягати ваги 65 кілограмів із розмахом крил до 6 метрів або більше, як у Кецалькоатлусів, розкриті крила яких складали близько 13 метрів. Їх конфігурація нагадувала конфігурацію океанічних птахів, з вузькими та видовженими крилами, і вони, ймовірно, харчувалися рибою. Однак більшість птерозаврів були набагато меншими, ніж останні гіганти, за розмірами подібні до сучасних чайок. Птерозаври зникли близько 65 мільйонів років тому, проживши протягом дуже тривалого періоду понад 150 мільйонів років. Ці тварини не мають нічого спільного з динозаврами. Однак сьогодні практично немає птахів або кажанів, маса яких перевищує 10 кілограмів, а більшість птахів важать менше 1 кілограма.
Для того, щоб літати, птахам потрібно споживати енергію, але це споживання багато в чому залежить від способу їх руху по повітрю. Існує три типи польоту: ковзання, зависання і політ зі швидкістю, махаючи крилами.
Другий тип польоту - призупинений політ, без швидкості, з підтримкою фіксованого положення в повітрі. Цей спосіб польоту виснажливий для будь-якої птиці, оскільки він споживає величезну кількість енергії; дуже мало флаєрів здатні підтримувати його постійно, якщо його вага перевищує близько 100 грам.
Літати зі швидкістю, бити крилами, вимагає меншої кількості енергії, ніж літати у підвішеному стані, і багато птахів здатні підтримувати її на великі відстані. Однією із систем, яку птахи використовують для зменшення енергетичних витрат під час міграції, є політ пласта. Деякі птахи, такі як гуси, качки та пелікани, навчилися користуватися вихрями, які в польоті обривають верхівки крил. Це аеродинамічне явище, яке впливає на птахів та літаки. Надлишковий тиск під крилом і заглиблення зверху створюють потік повітря на кінцях крил - знизу вгору -, що бере початок від двох вихорів (або вихорів), по одному на кожному кінчику крила. Є рекламні листівки, які користуються цим явищем. Для цього вони використовують формування у "ве"; кожна птах, крім провідника, літає, побиваючи крило в районі вихору, що утворюється на протилежному кінчику птаха спереду Це розташування дозволяє їм скористатися висхідним рухом повітря, що утворюється вихором, що виходить із крила птаха, за яким вони йдуть. Під час польоту у формуванні потужність, необхідна для польоту, може бути зменшена до 35%.
Потужність, необхідна для підтримання рівного польоту при русі, як у птахів, так і в літаках, залежить від швидкості. Коли швидкість мала, потрібна потужність велика, потім вона зменшується - із збільшенням швидкості - до мінімуму, а потім знову збільшується. Цей закон, що виражає потужність, необхідну для польоту, як функцію швидкості, у формі "u" має універсальний характер. Існує швидкість, для якої потужність, необхідна для польоту, мінімальна; однак це не найефективніша швидкість з точки зору транспортної економіки. Найефективніша швидкість для листівки - з точки зору економії транспорту - та, яка дозволяє їм пролетіти якомога більшу відстань із заданою енергією; Це швидкість, з якою, маючи запаси енергії, птах зможе просуватися далі. Ця швидкість трохи вище, ніж відповідна мінімальній потужності.
Політ є дуже ефективним з точки зору транспорту, але в той же час вимагає великих витрат енергії. Висока ефективність та велике споживання енергії - дві основні характеристики польоту. Вартість транспорту зазвичай виражається у вигляді енергії, необхідної для перевезення кілограма ваги на кілометр відстані. Для птахів загалом цей параметр зменшується у міру збільшення ваги. Великі птахи ефективніше переносять вагу, ніж дрібні. З іншого боку, дуже легкі комахи не мають достатньої маси, щоб розвинути швидкість метаболізму, що дозволяє їм подорожувати на великі відстані, і вони дуже вразливі до повітряних потоків, саме тому листівки з найкращими показниками, з точки зору економіки транспорту, вони важать більше одного кілограма.
Таким чином, можна зробити висновок, що великі тварини, які літають, використовують дуже ефективну транспортну систему, але що вона вимагає багато енергії. В даний час дуже важко знайти тварин вагою більше 10 кілограмів, здатних забезпечити швидкість метаболізму, необхідну для польоту зі швидкістю, стійким способом.
Економія транспорту польоту деяких птахів дозволяє їм здійснювати міграційні шляхи на тисячі кілометрів, хоча їх організми втрачають понад 50% своєї ваги в дорозі, коли вони споживають запаси жиру. Великі птахи часто літають у формації або використовують тепло та інші висхідні потоки, щоб зменшити потреби в енергії під час перебування в повітрі; цим важчим птахам важко підтримувати стійкий політ зі швидкістю, поодинці.