Как благодаря воздуху летают птицы? Почему и как летают птицы

Почему и как летают ? Почему одни могут парить, а другие нет? Почему стая птиц может мгновенно и одновременно изменить направление полета? Человечество издавна задумывается над вопросами, касающимися полетов птиц, насекомых. На многие из них биологи могли бы дать ответ уже сегодня, если бы не одно обстоятельство - если бы воздух не был прозрачным. До сих пор при съемке полета птиц даже высокоскоростной камерой чрезвычайно трудно проследить совершенство полета с точки зрения законов аэродинамики.

Что только не придумывали для облегчения поисков ответа на возникающие вопросы! Так, американский исследователь из Южнокалифорнийского университета Джефф Спеддинг стал использовать при съемках полетов птиц мыльные пузыри, заполненные . Если такой пузырь достаточно мал, например, с булавочную головку, находящийся внутри газ заставляет его стремиться вверх. Этими пузырьками можно заполнить относительно большие емкости. В начале восьмидесятых годов Спеддинг изучал полет . Он заставлял их пролетать сквозь облако таких пузырьков, созданное в большом просторном помещении, а затем высокоскоростной камерой фотографировал оставленный ими в этом облаке след полета.

Съемка показала, что при пролете голубей воздух закручивается совсем не так, как это должно быть согласно теории аэродинамики. При съемке можно было бы использовать и дым, но пузырьки с гелием оказались лучше; за ними было легче следить. Благодаря этому Джефф Спеддинг сумел довольно точно описать, как движется крыло голубя.

Чтобы проанализировать полет птиц, исследователи по традиции полагаются на теоретические законы аэродинамики, выведенные для летательных аппаратов с неподвижным крылом. Но оказалось, что при перенесении их на действия живых существ они уже не верны. Птицы и более сложны, и более совершенны, чем любые из современных летательных аппаратов. Рассматривая птицу как модель , ученые исследуют ее в аэродинамической трубе. Создают они и особые роботы-крылья. И все это делается с целью определить, что же делает птица, когда летит, и произвести соответствующие измерения. Зачем это нужно? Чтобы помочь человеку улучшить конструкции проектируемых им летательных аппаратов и в первую очередь военных самолетов с высокой маневренностью.

Полет птиц за счет мускульной энергии - это чудо, которому люди не перестают удивляться и сегодня. Ведь чтобы поднять в воздух человека с помощью мускулов, нужны крылья размером 42,7 метра. А его грудная клетка должна иметь толщину 1,8 метра, чтобы вместить мускулы, достаточно мощные для производства взмахов.

Птицы, как, впрочем, и летательные аппараты, должны быть легкими, но мощными. Сегодня птицы могут летать, поскольку в процессе их внутренние органы и кости стали намного легче, чем у их предков рептилий. Пример ультралегкой конструкции являет собой океаническая птица фрегат: при размахе крыльев более двух метров его скелет весит менее ста двадцати граммов - вдвое меньше общего веса перьев.

Кстати, летучие мыши - превосходные летуны - также получили в результате эволюции суперлегкие кости. Потому они и висят, отдыхая, вниз головой, просто не могут встать на ноги. Их кости слишком тонки, чтобы выдержать нагрузку тела в стоячем положении. А черепа птиц вообще напоминают скорее яичную скорлупу, чем бронезащиту. Крылья же птиц, состоящие в основном из перьев, являют собой прямо-таки шедевр инженерного искусства природы: легкие и гибкие, но почти не поддающиеся разрушению.

Подъемная сила птицы создается за счет того, что воздух равномерно обтекает изогнутую поверхность крыла. А поступательное движение - за счет взмахов. Они-то и ставят в тупик многочисленных исследователей полета. Крыло - это не просто весло, которым птица «гребет» в воздухе, как полагал Леонардо да Винчи. Некоторые исследователи считают, что птица осуществляет повороты, вывернув внутреннюю часть крыла так, чтобы создать сопротивление на той стороне, куда она поворачивает, подобно действиям с портом сна на каноэ.

Сопротивление воздуха замедляет полет, а ведь от его скорости зависит иногда жизнь или смерть птицы. Американский биолог и летчик Кен Дайал обнаружил, что птицы часто осуществляют поворот за счет наклона крыла вниз, наподобие того, как отклоняются элероны у самолета. Используя рентгеновский аппарат, Дайал провел наблюдения за полетами птиц в аэродинамической трубе, благодаря чему увидел движение скелета во время полета, а также во время вдохов и выдохов птицы.

Совершая различные маневры, птицы должны координировать множество точных движений, начиная от изгибов и полного поворота крыла до изменения амплитуды взмахов. В полете им помогает центральная нервная система, управляющая . Но во многом птицы все же похожи на самый современный истребитель, обладающий высокой маневренностью и управляющийся компьютерной системой, позволяющей производить корректировку на большой высоте за доли секунд. Конечно, у птиц нет компьютера, зато есть крупный мозжечок, а, как известно, именно он участвует в координации движений животных.

Немало известно о полетах птиц и шведскому зоологу и ветеринару Ричарду Брауну. Если к крыше кабины планера прикрепить короткие нити, то при нормальном планировании они спокойно «летят» назад, но как только планер станет терять скорость, воздушные вихри поднимут нити вверх и даже могут направить их вперед - своего рода предупреждение об опасности. Точно так же, считает Браун, тысячи перьев, покрывающих крылья и тело птицы, могут работать как датчики воздушных потоков. Благодаря нервным окончаниям, птица сразу же чувствует движение перьев. Мускулы, на которых расположены перья, в основном действуют как пассивные датчики информации для нервной системы и в меньшей степени как движители. Чувствительные элементы на крыльях и определяют начало турбулентности (вихревого движения при активном перемешивании слоев воздуха) в обтекающем потоке, заставляя птицу изменить темп движения крыльев или несколько опустить их вниз.

Очень важны для птиц и акробатические способности. Ласточки, например, проводящие в воздухе до восьми часов в день, то и дело взмывают высоко в небо и бросаются вниз в погоне за насекомыми. А вот малиновки находятся днем в воздухе всего лишь несколько минут, совершая короткие перелеты, длящиеся обычно несколько секунд. Большая часть их полетов приходится на взлеты и посадки - самые утомительные моменты любого полета. Поэтому многие крупные птицы стараются делать их как можно реже. Грифы, соколы, альбатросы и другие крупные птицы почти все время проводят в парящем полете на воздушных течениях с распростертыми и почти неподвижными крыльями.

Для большей эффективности полета птицы искусно используют характерные особенности своих перьев. Например, грифы, совершая медленный полет по кругу, чтобы не потерять высоту, выпрямляют длинные, жесткие перья на концах крыльев и разворачивают их веером так, чтобы между ними образовались щели, препятствующие перемешиванию воздуха в потоке за птицей. В результате сопротивление снижается, а подъемная сила возрастает.

Сокол же, наоборот, пикируя на добычу, укладывает свои перья так, чтобы сократить площадь их поверхности. Ему нужна скорость, а не подъемная сила. Построить диаграмму полета птицы, пикирующей со скоростью 320 километров в час, непросто, и обычно скорость пикирования определяется приблизительно. Но специалисты надеются, что однажды им удастся вывести формулу построения диаграммы полета, применяемую к птицам любых размеров и форм.

А как летают насекомые? Мелкие осы и жуки, например, как бы гребут крыльями по воздуху, сопротивление которого им только помогает. Они ощущают воздух как что-то вязкое, наподобие сиропа. Им не нужна большая подъемная сила, и если они вдруг прекратили бы свое движение, то стали падать на землю не быстрее, чем комок пыли. Они «плывут» по воздуху, используя свои крылья, покрытые ворсинками, для создания большего сопротивления. При обратном движении крыла ворсинки моментально складываются. Происходит нечто подобное тому, как снижается сопротивление у весла, вынимаемого из воды. Кстати, крупным насекомым летать труднее.

Английский зоолог Чарлз Эллингтон из Кембриджского университета, интересующийся шмелями, в одной из своих работ писал, что по законам аэродинамики шмели летать не должны. Но они летают! Крылья шмелей и других крупных насекомых создают подъемную силу гораздо большую, чем определяет теория аэродинамики. Как это им удается? Теперь, кажется, ответ на этот вопрос получен. Это произошло при изучении полета крупных флоридских бражников (ночных бабочек), имеющих размах крыльев более десяти сантиметров. Когда такой бражник пролетает сквозь дым, который, кстати сказать, его совсем не беспокоит, можно видеть, как воздух вихрями закручивается от его тела к концам крыльев вместо того, чтобы согласно теории аэродинамики плавно обтекать крылья по направлению от их передней кромки к задней. Была построена большая механическая модель бражника (из ткани и меди) с двигающимися крыльями. И робот-бражник тоже создавал вихри, направленные в разные стороны.

Сегодня биологи уже вплотную приблизились к решению загадок: как насекомые и мелкие птицы создают такую большую подъемную силу при малом запасе энергии, как и почему они летают.

Человек всегда завидовал птицам. Как же, ведь они летают, а он не может! Двигатель развития летательного аппарата птиц - добывание пищи. Ну, а как же нелетающие птицы, например, страусы? Эти - исключение из правил. У людей вопрос с решен давно, и теперь, приблизившись к разгадке полета, узнав, насколько нелегко он дается птицам, может быть, не стоит им завидовать?

P. S. О чем еще думают британские ученные: о том, что исследования механики полета птиц могут быть очень перспективными в том числе и с коммерческой точки зрения. Ведь если какому-нибудь ученому вдруг удастся разгадать тайну птичьего полета и чего доброго смастерить настоящие крылья, как мифический Дедал смастерил их для себя и своего сына Икара, думаю, такой ученый вмиг стал бы миллионером. Позже появились бы книги об истории его успеха, а еще позже книги по бизнесу (как на сайте /biznes_literatura/buhgalterija__nalogi__audit/) о роли инноваций в бизнес планировании и крылья из средства безграничного полета превратились бы в бухгалтерскую категорию.

Многие люди, любуясь красивым полётом птиц, часто задумываются над тем, почему птицы летают. А романтики спрашивают себя: «Отчего люди не летают, как птицы?». Ответы на эти вопросы связаны с особенным строением птиц. Что и почему помогает птице парить в воздухе и не падать?

• Самый главный инструмент при полёте – крылья. Крыло птицы имеет выгнутую форму, а это позволяет создавать силу, противодействующую силе тяжести. При работе крыла скорость течения воздуха над ним увеличивается, при этом давление уменьшается. Именно разница давлений над крылом и под ним позволяет противостоять силе тяжести, и птица может подняться в воздух.
• Перья представляют собой роговые образования кожи, которые придают телу птицы гладкую и обтекаемую форму. Это делает полёт легче, так как нет большого сопротивления со встречным воздухом. Перья также помогают создать тягу и подъёмную силу. У птицы есть перья, которые регулируют направление полёта (рулевые перья на хвосте). Кроме того, они плотно прилегают друг к другу, что защищает тело птицы от неблагоприятных условий среды (дождь, ветер, жара, холод и т.д.).
• Особенности скелета и мускулатуры также влияют на возможность полёта птиц. Скелет птицы очень прочный и лёгкий, а это помогает подниматься в воздух и сопротивляться окружающей среде. Прочность скелета достигается благодаря срастанию его костей. Лёгкость скелета связана с тем, что в некоторых костях содержатся воздухоносные полости. Ещё у скелета птиц есть важная особенность – на поверхности грудины имеется киль (небольшой вырост). Он служит местом закрепления грудных мышц, которые двигают крылья. Крупные мышцы, которые двигают конечности, расположены на туловище, а конечности имеют сухожилия. Поэтому птичьи ноги тонкие и лёгкие, что также уменьшает сопротивление воздуха при полёте.
• Особенности систем организма птицы. Птица должна быть сильной для того, чтобы летать с высокой скоростью на большие расстояния. Поэтому чем больше птица летает, тем крупнее и выносливее у неё сердце. Частота сокращений сердца – до 1000 уд./ мин. Это гораздо больше, чем у млекопитающих. Таким образом обеспечивается быстрая циркуляция крови, и это помогает птице насыщаться кислородом. Чем больше кислорода получает птица, тем легче ей лететь. Температура тела птиц и давление также имеют высокие показатели по сравнению с млекопитающими (температура - от 40 до 42°С; давление - 180 мм рт.ст.). Высокая температура тела увеличивает процессы жизнедеятельности, в частности, скорость сокращения мышц. Это, в свою очередь, увеличивает скорость полёта. У нервной системы птиц также есть один существенный плюс – развитый мозжечок. Он помогает контролировать координацию движений, а это играет важную роль при полёте.

Теперь вы знаете, почему птицы летают. Это обусловлено не только крыльями и перьями, но и всеми системами организма. У многих возникает вопрос: а почему тогда многие птицы летают, а некоторые не летают вообще? Проблема заключается в массе и в строении тела нелетающих птиц. Небольшие птицы могут летать, потому что они мало весят, имеют хорошо развитую мускулатуру для полёта, и размер их крыльев пропорционален размеру их тел. У некоторых птиц, например у страуса и пингвина, нет такой хорошо развитой мускулатуры, да и масса их тел довольна большая для того, чтобы подняться в воздух. Зато отсутствие полёта они компенсируют передвижением по земле или воде. Такие птицы хорошо плавают, ходят, бегают, а некоторые даже лазают по деревьям! В отличие от летающих птиц, у них хорошо развиты нижние конечности, с помощью которых они и двигаются.

А почему птицы улетают на юг? Многие люди ошибочно предполагают, что птицы покидают нас в зимний период из-за холода. Безусловно, на юге птицам теплее, но главная причина заключается в другом. Это отсутствие еды. С наступлением холодов птицы лишаются своей привычной пищи – насекомых, лягушек, жаб, рыбок и их личинок. Всё это они находят в южных краях. Перелётных птиц у нас довольно много: синицы, ласточки, стрижи, журавли, жаворонки, утки, гуси, лебеди и т.д. Большая часть птиц в России – перелётные. Но есть и неперелётные, которые приспособились питаться отходами. Это грачи, галки, сороки, вороны, воробьи, голуби. Поэтому не забывайте подкармливать птиц зимой!

На этот вопрос можно корректно ответить по крайней мере с трех разных позиций. Эти ответы будут дополнять друг друга и потому в равной степени важны. Во-первых, каков механизм этого явления? Во-вторых, зачем птицы это делают - в чем значение (функция) этого поведения? И, наконец, как вообще произошло так, что птицы куда-то улетают, а потом возвращаются (то есть каково происхождение и эволюция этого явления)? Ниже вкратце рассмотрим эти три аспекта.

Как?

Если содержать перелетных птиц в неволе, то в период обычных сезонных миграций они испытывают беспокойство. Такое состояние было названо миграционным. В это время, например, можно наблюдать нетипичную активность по ночам. А связано это с тем, что мелкие птицы летят в основном ночью. То есть они как бы пытаются реализовать свою тягу мигрировать даже в том случае, если им (в неволе) этого сделать не дают.

Более того, птицы стараются ориентироваться в ту сторону, куда они в норме должны лететь. Эта особенность широко используется при изучении ориентации птиц с помощью так называемых круглых клеток , или клеток Крамера , названных в честь немецкого орнитолога Густава Крамера (Gustav Kramer). В таких клетках (круглой формы) по периметру расположены жердочки, а одна жердочка находится в центре клетки. При прыжках птице удобнее прыгать с центральной жердочки на одну из периферийных. По тому, куда ориентирована (по сторонам света) наиболее часто посещаемая периферийная жердочка определяют, в какую сторону птица «хочет» мигрировать.

Итак, желание мигрировать на юг (осенью) или возвращаться домой (весной) проявляется у птиц даже тогда, когда им не дают это сделать. То есть миграционное состояние, по сути дела, явление инстинктивное. Запускается оно у наших птиц главным образом соотношением между темным и светлым временем суток (так называемым фотопериодом). Определенное значение этого параметра является своеобразным триггером миграций. Это показано, в том числе, экспериментально.

Зачем?

Теперь посмотрим, зачем птицам надо возвращаться домой. В чем смысл (функция) этого? Как это помогает им выживать? Ведь чтобы сформировался инстинкт, о котором шла речь в предыдущем подразделе, он должен иметь какую-то ценность - иначе он бы просто не возник.

В жизни птиц можно выделить несколько периодов. Они повторяются каждый год, поэтому обычно говорят о годовом цикле. В типичном случае годовой цикл выглядит так: гнездование, линька, осенняя миграция, зимовка, весенняя миграция, снова гнездование и далее «по списку». Все названные периоды важны, но особое значение имеет гнездовой. В это время птицы выводят потомство, от них требуется масса дополнительных затрат - как времени, так и энергии. Поэтому успешно размножаются лишь те особи, которые делают это в благоприятных для них местах, к которым они лучше всего приспособлены.

Почему же наши птицы обычно не гнездятся, например, в тропиках? Здесь две главных причины. Во-первых, они недостаточно хорошо приспособлены к тамошним условиям. То есть они могут жить там, добывать себе пищу, даже петь, но на большее их не хватает. Трудно найти подходящее место для гнезда, трудно выкормить птенцов и т. п. А во-вторых, в тропиках масса местных оседлых видов, которые «переигрывают» мигрантов в конкурентной борьбе - как в прямой (например, за гнездовые убежища), так и в косвенной (за пищу).

Но бывает и так, что наши северные птицы и где-то далеко на юге находят подходящие для себя условиях и остаются там гнездиться. В некоторых случаях это может даже со временем привести к появлению новых форм. Хороший пример - утка-кряква (Anas platyrchynchus , рис. 1), обычная в средней полосе России, и в том числе в черте Москвы. А кроме этого, она гнездится по всей Северной Америке и Евразии, от тундр до субтропиков. Так что этот вид очень пластичен. Поэтому, быть может, и не удивительно, что некоторые популяции, попав в ходе миграций на тропические острова, остались там жить и стали оседлыми.

Сейчас такие формы считают даже отдельными (но близкими) видами. Это гавайская кряква Anas (platyrhynchus ) wyvilliana и лайсанский чирок Anas (platyrhynchus ) laysanensis , оба вида - с Гавайских островов (рис. 2).

Бывают и еще более интересные исключения. Одно из них - черный шелковистый свиристель (Phainopepla nitens , рис. 3), обитающий в Северной Америке. Эта птица умудряется гнездиться дважды в году. Весной она выводит птенцов в штате Калифорния. А к осени мигрирует в штат Колорадо. Здесь она гнездится еще раз. Такое гнездование в двух разных местах - уникальный случай у птиц. Так что, как это вообще характерно для зоологии, имеются лишь общие тенденции или правила с множеством разных исключений.

Наконец, надо коротко рассказать, зачем птицы вообще улетают зимой в теплые края. Главнейшая причина - нехватка пищи. Поэтому в первую очередь улетают те виды птиц, которые питаются открыто живущими насекомыми. Зимой такую пищу, конечно же, не найти. Так что они мигрируют, можно сказать, вынужденно. Те же виды, которые могут найти себе корм и зимой, остаются в наших краях. Это, например, синицы, ловко выискивающие спящих насекомых в различных щелях и разнообразящие свой рацион семенами. Или большой пестрый дятел (Dendrocopos major ), питающийся зимой семенами ели и сосны.

Почему?

Но почему птицы, которые гнездятся в северных широтах, а зимуют в тропических, делают именно так, а не иначе. Почему бы им, например, не гнездиться зимой в тропиках, а летом не отправляться отдыхать на север? Для ответа на это необходимо рассмотреть также эволюционный аспект. А именно - историю расселения видов.

Дело в том, что многие виды наших птиц имеют южное происхождение. Все они - выходцы из Африки или Южной Азии. В ходе своей эволюционной истории они постепенно расселялись из этих областей. Формировались новые популяции и виды, адаптирующиеся к новым, более северным, условиям. Столкнувшись в новых условиях с неблагоприятной обстановкой зимой, эти птицы вынуждены были мигрировать на юг. И путь этот пролегал в те районы, откуда эти виды изначально произошли. Своего рода историческая память. Поэтому существует известная аналогия, что путь миграции в общих чертах повторяет путь расселения вида. Конечно, не стоит точно связывать район зимовок и район, откуда началось расселение. Соответствие здесь есть, но оно примерное. Так, если вид зимует в тропической Азии, можно говорить о его азиатском происхождении, но вовсе не обязательно тропическом.

Районы зимовок могут оставаться консервативными, даже если это и не очень удобно. Такова, например, ситуация с овсянкой-дубровником (Emberiza aureola ) - азиатским видом, недавно расселившимся в Европу, вплоть до Прибалтики. Конечно, европейским птицам короче было бы летать на зимовку в Африку, тем не менее они «по старинке» летают в юго-восточную Азию - как и птицы из Сибири и Дальнего Востока (рис. 4).

Дубровник лишь недавно стал гнездиться в Европе. Но большинство других видов, более давних выходцев из Азии, со временем поменяли места зимовок. Европейские популяции стали проводить зиму в Африке - что, очевидно, и ближе, и удобнее.

Таким образом, история вида также важна для понимания того, как он ведет себя сейчас. Но ни один из трех аспектов (механизм, функция, эволюция), взятый в отдельности, не может ответить на поставленный вопрос. И лишь в совокупности они рисуют цельную картину того, зачем и почему птицы возвращаются весной назад.

Ответил: Алексей Опаев

Почему журавли и некоторые другие крупные птицы во время своих миграций выбирают такую форму построения, как клин? Оказывается, этот строй позволяет им экономить энергию, поскольку птицы, выстроившись клином, так оптимизируют возникающие воздушные потоки, что те не мешают, а помогают им лететь. Но такое возможно только у крупных путешественников.

Когда речь заходит о перелетных птицах, почти сразу же вспоминается летящий по небу журавлиный клин. Впрочем, подобное построение используют не только журавли — многие другие крупные птицы, например, гуси, утки, ибисы также предпочитают путешествовать, построившись в виде клина. Таким образом, можно предположить, что этот строй является достаточно удобным для долгих перелетов. Однако сразу же возникает вопрос: почему?

Долгое время существовали две гипотезы, которые объясняли выгоду от подобного построения — одна из них, поведенческая, говорит о том, что птицы при путешествии просто следуют за лидером, то есть тем, кто летит перед ними, и из-за этого автоматически получается клин. Вторая гипотеза объясняет выгоду подобного построения законами аэродинамики — они благоприятствуют именно построению клином, поскольку при такой форме построения птицам легче лететь.

Однако обе этих версии совершенно не объясняют того факта, что клин не является единственной формой построения птичьей стаи. Например, кулики летят зигзагообразным строем, напоминающим змейку, скворцы — четкой линией, а чайки — вообще беспорядочной толпой. Почему же в таком случае эти птицы позволяют себе так наплевательский относиться к законам термодинамики — ведь они могли бы, изменив построение, весьма облегчить себе путешествие? Кроме того, необходимость видеть лидера, указывающего направление движения, есть и у этих пернатых, и, более того, судя по всему им это удается и при других формах построения.

И вот недавно ученые из Международной группы зоологов под руководством Джеймса Ашервуда из Королевского ветеринарного колледжа Лондонского университета (Великобритания) решила разгадать загадку птичьего клина. Для этого исследователи снабдили 14 молодых лесных ибисов (Geronticus eremita ) GPS-датчиками, которые фиксировали положение птицы с точностью до 30 см, и акселерометрами, которые регистрировавали движения крыльев. После чего прошлой осенью вернули этих выращенных в неволе птиц в естественную среду обитания — как раз накануне их традиционного путешествия из Австрии в Италию (оно прошло под руководством приемных "родителей", то есть людей на параплане). Во время полета эти "родители" получили уникальную возможность исследовать полет ибисов, находясь вблизи самих птиц.

В итоге, когда ибисы благополучно долетели до приготовленного им места зимовки, а ученые проанализировали данные приборов и результаты собственных наблюдений, выяснилось, что аэродинамическая гипотеза была абсолютно корректной. В статье, которая была опубликована в журнале Nature , ученые пишут про то, что ибисы старались лететь сзади и слегка сбоку впереди летящего товарища, чтобы поймать крылом поднимающиеся вверх вихревые потоки, которые тот оставлял позади себя. Если же ведомый оказывался строго позади ведущего, то характер взмахов менялся — так, чтобы минимизировать влияние нисходящих потоков от тела того, кто летел впереди.

Таким образом было выяснено, что построение при полете определяется в основном двумя факторами: птицам нужно поймать восходящие потоки от лидера и избежать нисходящих, которые тоже тянутся за тем, кто движется впереди. Также орнитологи выяснили, что при этом птицы специально синхронизируют друг с другом движения крыльев — опять же для лучшей настройки на воздушные потоки. В результате получается, что во время полета ибисы как бы тянут друг друга за собой. Без сомнения, подобное дает немалый энергетический выигрыш, хотя сами авторы работы не проводили измерения расходов калорий путешествующих ибисов, ссылаясь на то, что это сильно повредило бы этим редким птицам, которые и так находятся на грани исчезновения.

Любопытно, что результаты исследования группы Ашервуда подтверждают одну закономерность, которая давно уже известна всем военным летчикам — если эскадрилья построена клином, то каждый самолет расходует меньше топлива. Прежде ученые считали подобную аналогию неуместной, поскольку воздушные потоки, которые создает самолет, достаточно стабильны (ведь аэропланы крыльями не машут), а вот вихри от крыльев летящей птицы гораздо более непредсказуемы и непостоянны. Но оказалось, что и птицам подобное построение помогает минимизировать энергетические затраты, вызванные воздушными вихрями.

Однако все-таки, почему же далеко не все птицы летают клином, если это таит в себе огромную энергетическую выгоду? Построив модель передвижения подобным строем группы птиц с более и менее большим весом, нежели у ибисов, ученые обнаружили, что такая выгода возникает только у крупных птиц — вроде тех же ибисов, аистов, пеликанов, гусей и т. п. А вот их более мелким пернатым сородичам из-за меньшего веса, а также размера тела и крыльев приходится иметь дело с другими аэродинамическими закономерностями, и они уже не могут вот так просто выбрать строй и ритм взмахов крыльями, чтобы ловить одни потоки и избегать другие. Наверное, именно поэтому у перелетных птиц малого размерного класса и наблюдается такое разнообразие построений для путешествий, тогда как почти все крупные птицы летают клином.

Итак, почти все загадки, связанные с тем, почему крупные перелетные птицы летают клином, ученые вроде бы разгадали. Впрочем, кое-что пока осталось неясным — например то, каким образом птицам удается найти оптимальное построение. Могут ли они преднамеренно образовывать клин, корректируя построение на глаз или же просто действуют методом проб и ошибок, ощущая воздушные потоки и находя положение с наименьшим сопротивлением воздуха?

Если ответ на поставленный ребенком вопрос вызывает у вас затруднение, вместе посмотрите или почитайте книгу на интересующую тему, это вызовет интерес ребенка к дальнейшему изучению чего-либо.

Наблюдая за живой природой, ребенок часто задается вопросом, почему птицы летают и не падают, почему летать не умеет человек? Интересно, как объяснить детям, почему летают птицы? Хорошо, если у вас будет хорошая энциклопедия о живом мире или птицах, чтобы ребенку можно было ответить на его вопрос наглядно, показывая иллюстрации и картинки. Подойдите к выбору книг серьезно и тщательно. Для ознакомления ребенка с окружающим миром подберите книжки с хорошо прорисованными рисунками и яркими иллюстрациями.

В мире насчитывается более 9800 видов птиц и почти все они, за исключением некоторых, могут летать. Прежде всего расскажите ребенку о тех приспособлениях для полета, которые имеются у птиц. Почти все птицы имеют крылья. Крыло птицы имеет не плоскую поверхность, а выгнутую, природа специально так устроила, чтобы крыло создавало силу, противодействующую другой силе - силе тяжести. Это обозначает, что поток воздуха, окружающий крыло, должен пройти более длинный путь по верхней части крыла, чем по нижней. Так как нижняя часть крыла является вогнутой, воздушный поток над крылом будет двигаться быстрее, чем под ним. Это создает разное давление над крылом и под ним, тем самым создавая силу, направленную вверх, которая и противодействует силе тяжести. Следующее приспособление для полета - это крылья. Перо - это роговое образование кожи, очень легкое и воздушное.

Благодаря перьям, поверхность тела птицы остается гладким и в полете воздух легко его обтекает. Также с помощью перьев птица может регулировать и изменять направление полета. Перья легко сохраняют тепло, создают слой, который защитит птицу от вредных факторов окружающей среды, от холода, сырости, ветра и перегрева. Кроме того, летать птица может в виду особенностей строения скелета. Кости в скелете птицы срастаются друг с другом, делая его очень жестким. Если в скелете млекопитающих кости позвоночника состоят из отдельных позвонков, образуя цепочку, то в скелете птицы они прочно срастаются друг с другом. Кости птиц тонкие и пористые, за счет чего скелет птиц очень легкий. Когда птица вдыхает воздух, он быстро поступает через бронхиолы в легкие, а оттуда в воздушные мешки. Выдыхая воздух, возвращается из воздушных мешков через легкие, где повторно образуется газообмен. Это двойное дыхание снабжает организм кислородом, что является очень важным при полете. У птицы крупное сердце, и это позволяет крови быстрее циркулировать в сосудах птицы. Большое содержание эритроцитов в крови птицы позволяет больше переносить кислорода, что необходимо во время полета. Сердце птицы сокращается с частотой 1000 ударов в минуту, кроме того, у птиц высокое давление, около 180 мм. рт. ст. , для сравнения давление человека всего 100-120. Благодаря отлично развитой дыхательной и кровеносной системам, птица имеет высокую температуру тела и быстрый обмен веществ. Чтобы получать больше энергии, птица потребляет много пищи, объясните ребенку, почему важно кормить птиц зимой, когда естественной пищи становится мало и ее поиски затруднены. Еще в нервной системе птиц имеется мощный мозжечок, отвечающий за координацию движений, которая необходима в полете.

Но не все птицы летают. Например, пингвины. Это единственная птица, не умеющая летать, но способная плавать. Они живут в основном в воде и их крылья стали похожими на ласты, с помощью которых они плавают. Самая крупная птица в мире тоже не умеет летать. Это страус, для полета он слишком тяжел.

Необходимы огромные крылья, чтобы подняться в воздух с такой массой тела. Вообще птица может летать, если масса ее тела не более 20кг. Некоторые птицы перед полетом разбегаются, например дрофы и куры. Расскажите детям о птицах-рекордсменах. Например, Горный гусь способен пролететь через горы Гималаи на высоте 10 километров, этих птиц видели даже над самой высокой горой в мире - Эверестом. Обладателем самого высокого полета стал гриф Рюппеля, однажды он столкнулся с самолетом на высоте около 11271 метра. Полярная крачка способна преодолеть расстояние в 40000 километров в один конец, а за всю жизнь пролетает, 2, 5 миллиона километров. Птица-долгожитель - большой желтохохлый какаду. Продолжительность его жизни составляет более 80 лет. Ребенку будет интересно узнать, что и у птиц есть свой праздник - 1 апреля. В этот день отмечается международный день птиц. Именно с начала апреля птицы начинают возвращаться с мест своих зимовок. Объясните детям, что птицы, которые в холодные сезоны улетают в теплые края, знают и помнят направление, в котором им нужно лететь, к тому же они способны выбрать самый лучший маршрут. Если ветер попутный, птицы летят очень высоко, где ветер дует еще сильнее. А если ветер встречный, птицы стремятся лететь низко, используя деревья и крупные здания как перекрытие ветру. Совместные прогулки с ребенком - хорошая возможность понаблюдать и расширить знания ребенка об окружающем мире, более того, наблюдая, ребенок сам может найти ответ и объяснение многих интересующих его вещей.

Отвечая на вопросы детей, не стремитесь сделать их полными и исчерпывающими. Ответы должны быть, в первую очередь, краткими, ясными и доступными, содержать в себе определенность ответа. Объясняйте детям, используя простые понятные ему слова. Пусть ваш ответ побудит ребенка к новым наблюдениям и размышлениям, своими ответами воспитывайте в нем тактичность и чуткость. К вопросам ребенка относитесь уважительно, не старайтесь «уходить» от ответа, ведь общение с ребенком на различные темы, разъяснение ему непонятных ему вещей развивает любознательность и кругозор ребенка.