Глава 10. Жизнедеятельность организмов

10.1. Движение и опора

10.1.5. Движение птиц и зверей

Наличие перьев и значительные изменения в скелетной системе привели к тому, что большинство птиц получили способность летать и овладели воздушной стихией. Вот важнейшие изменения:

• форма тела стала обтекаемой;
• вес тела уменьшился благодаря большому количеству губчатых костей и внутренних воздушных полостей;
• прочный плечевой пояс служит опорой для крыльев;
• широкая грудина обеспечивает большую поверхность для прикрепления мышц;
• сросшиеся кости позвоночника и тазового пояса стали основной опорной структурой скелета;
• кости передних конечностей частично слились, увеличив маховую поверхность крыла;
• маховые перья значительно увеличили эффективность работы крыла;
• работа мышц отлично скоординирована;
• хорошая система кровообращения, сильное сердце и высокая температура увеличивают эффективность сокращения мышц.

Вогнутая снизу поверхность крыла препятствует движению воздуха под ним и создаёт пониженное давление над крылом. За счёт этого возникает подъёмная сила, тянущая птицу вверх. Эффективность работы крыла зависит от соотношения между подъемной силой и лобовым сопротивлением, действующем на крыло при движении вперед.

Во время машущего полёта работают сильные грудные мышцы. При опускании крыла перья сомкнуты, птица как бы отталкивается от воздуха вверх. При движении крыла вверх передние маховые перья резко отводятся назад и вверх. С одной стороны, это уменьшает сопротивление воздуха при подъёме крыла; с другой – создаёт дополнительный импульс, толкающий птицу вперёд. Хвост при этом является рулём, а при заходе на посадку – ещё и тормозом. При длительном машущем полёте затраты энергии не столь велики, как при подъёме с земли. Взмахи при этом не такие сильные, крылья выпрямлены.

1

Рисунок 10.1.5.1. Подъёмная сила крыла

При планировании крылья не движутся; они расположены к телу под прямым углом. Под действием силы тяжести тело постепенно теряет высоту; угол планирования зависит от скорости птицы, её массы, расположения и формы крыла. Выбирая восходящие потоки воздуха, птицы с широкими крыльями способны даже постепенно набирать высоту. А вот у морских птиц крылья узкие; они парят над морем, используя порывы ветра, и то поднимаются над волнами на 7–10 м, то с большой скоростью спускаются вниз.

Наконец, некоторые птицы с развитой мускулатурой могут зависать в воздухе. Крылья совершают при этом около 50 взмахов в секунду.

2

Рисунок 10.1.5.2. Полёт лебедя

3

Рисунок 10.1.5.3. Парящий коршун

Наиболее быстро летают стрижи. Скорость полета иглохвостых стрижей достигает 300 км/ч.

Некоторые птицы хорошо плавают, действуя задними лапами как плавниками (а у приспособившихся к плаванию пингвинов в ласты превратились крылья). Ряд птиц умеют лазать по деревьям. Многие птицы хорошо перемещаются по земле, переступая с одной лапы на другую или прыгая на двух ногах, а для некоторых групп птиц (страусы, киви) ходьба и бег – единственный способ передвижения.

Некоторые млекопитающие (например, белки-летяги) имеют между лапами перепонки, что позволяет им планировать в воздухе на большие расстояния, спускаясь с деревьев. Однако истинным (машущим) полетом владеют только рукокрылые. Каждое крыло летучей мыши представляет собой тонкую кожаную перепонку, натянутую между передней и задней конечностями и боковой поверхностью тела. Движения крыльев летучих мышей сходны с движениями крыльев птиц.

Многие млекопитающие неплохо плавают. У некоторых из них (выдры, ондатры и др.) имеются перепонки между пальцами, конечности других (тюлени, сирены) превратились в ласты. Наиболее приспособленными к водной стихии являются киты. Обтекаемое веретеновидное тело, хвостовой плавник, отсутствие волосяного покрова позволяют китам уверенно чувствовать себя в морских просторах.

4

Рисунок 10.1.5.4. Белка-летяга

5

Рисунок 10.1.5.5. Прыжки кенгуру

И всё же основным местом обитания млекопитающих остаётся суша. Наименее приспособленные виды ползают по поверхности, отталкиваясь конечностями от грунта. Другие способны ходить, поочередно приподнимая лапы и отталкиваясь ими от земли. Три из четырёх лап при этом удерживают тело в равновесии. При беге могут одновременно отрываться от земли две передние лапы, затем две задние. При этом суммарное время, при котором лапы опираются на землю, значительно меньше, чем при ходьбе. При увеличении скорости все четыре лапы могут оказаться в воздухе; мышцы туловища изгибают позвоночник вверх, усиливая отталкивающую силу и удлиняя шаг.

Некоторые животные и человек освоили передвижение на двух ногах. При этом, когда они стоят, вес тела распределён между двумя конечностями. При ходьбе одна из ног под действием икроножной мышцы сгибается, отрывается от земли и перемещается вперёд, другая в это время служит опорой. Когда первая нога достигает земли, начинает подниматься вторая нога. При беге обе ноги некоторое время оказываются в воздухе. Более мощные толчки увеличивают шаг.