Putnu lidojums: kā putni lido, lidojuma veidi un pielāgojumi
Lidojums ir pārvietošanās pa gaisu, ko putni veic, izmantojot spārnus, spalvas un īpašu ķermeņa uzbūvi. Lai vieglāk slīdētu gaisā, putniem ir viegli, bieži dobi kauli, plānas, aerodinamiskas ķermeņa līnijas un blīvs spalvu pārklājums, kas veido gludu virsmu. Šī formas un uzbūves kombinācija samazina berzi un ļauj efektīvāk radīt pacelšanos, kad gaiss plūst pāri spārnam un rodas spieduma starpība, kas putnu paceļ uz augšu. Putniem ir arī spēcīgas krūšu muskuļu daļas, kas nodrošina spārnu sitienus, un asti, kas darbojas kā stūrēšanas un bremzēšanas virsma.
Kā putni lido
Lidošana balstās uz dažādiem fizikas principiem: spārnu profila veido pacelšanos (lift), spārnu sitieni radīs vilkmi un virziena maiņu, bet spalvu sakārtojums un aste palīdz stabilizēt un manevrēt. Daļa putnu izmanto aktīvus spārnu sitienus, bet citi — pasīvākas metodes, kur enerģiju taupa, izmantojot apkārtējā gaisa kustības.
Lidojuma veidi
- Spārnu sitieni (flapping) — aktīvs lidojuma veids ar regulāriem spārnu cikliem; nepieciešams daudz muskuļu darba un vairāk enerģijas.
- Slīdēšana (gliding) — putns izstiepj spārnus un izmanto gravitācijas un iepriekš iegūto ātrumu, lai pārvietotos bez vai ar minimāliem spārnu sitieniem.
- Plivināšanās un termālo izmantošana (soaring) — putni, piemēram, daži plēsēji un pundurpūcei, izmanto siltuma pacelšanās kolonnas (termālus) vai vēja pacēlumu pie kalniem, lai paceltos un ilgi uzturētos gaisā, taupot enerģiju.
- Hoverēšana (stacionāra lidošana) — spēj turēties vienā vietā, piemēram, kolibriem vai putniem, kas stāv pret vēju (kā daži vanagi), izmantojot ļoti ātrus spārnu sitienus vai precīzu spārnu leņķa kontroli.
- Niršana (stoop) — ātrs, mērķtiecīgs kustības veids, ko izmanto plēsīgie putni, lai ķertu laupījumu: tie pacelās augstāk, saloka spārnus un nirst ar galvu uz priekšu, sasniedzot lielu ātrumu.
Anatomiskie pielāgojumi lidojumam
Putnu ķermeņi ir pielāgoti dažādiem lidojuma veidiem:
- Spārnu forma: garāki, plati spārni ar lielu aspect ratio (attiecība starp garumu un platumu) piemēroti ilgstošai slīdēšanai (piem., albatrosi), bet īsāki, platāki spārni ļauj manevrēt un veikt straujus pacēlumus pilsētvidē.
- Spalvas: primārās spalvas spārna malā rada galveno pacelšanos; alulas (mazas spalviņas pie spārna priekšpuses) palīdz novērst stāšanos lidojumā.
- Ķermeņa masa un kauli: viegli, reizēm dobi kauli samazina svaru, bet spēcīgas piestu muskulatūras nodrošina nepieciešamo spēku spārnu sitieniem.
- Aste un kājas: aste darbojas kā stabilizators un bremze; kājas dažkārt tiek ievilktas lidojuma laikā, lai samazinātu pretestību.
Enerģijas taupīšana un lidojuma stratēģijas
Daudzi putni spēj lidot ilgstoši, patērējot maz enerģijas, izmantojot apkārtējā gaisa vertikālās un horizontālās kustības. Tie izmanto enerģijas taupīšanas stratēģijas, piemēram:
- termālu izmantošana — pacelšanās karstā gaisā ļauj putnam izkļūt augstāk un pēc tam slīdēt uz nākamo termālu;
- ridža un lokālais vēja pacēlums — piekrastes vai kalnu vietās putni izmanto vēja spēku, lai paceltos bez pastiprinātas muskuļu darbības;
- dinamiskā slīdēšana — jūras putni, piemēram, albatrosi, izmanto vēja gradientus virs viļņiem, lai iegūtu enerģiju no vēja maiņas.
Plēsīgo putnu niršana un laupījuma ķeršana
Tādi putni kā āboli un vanagi nirst pēc sava laupījuma. Niršana bieži sākas ar augstu pacēlumu — putns ieņem drošu pozīciju, saliek spārnus, uztur aerodinamikas formu un nirst ar galvu uz priekšu, lai palielinātu ātrumu un precizitāti. Daži plēsīgie putni nodrošina arī īpašas adaptācijas, piemēram, spārnu salocīšanu un kompaktu ķermeņa pozīciju, lai samazinātu gaisa pretestību nirstot.
Citi aspekti
Lielas nozīmes lidojumā ir arī izturībai, orientācijai un migrācijai. Daudzi putni veic simtiem vai tūkstošiem kilometru garas migrācijas, izmantojot kombināciju no spārnu sitieniem, slīdēšanas un termālu izmantošanas. Cilvēka radītās izmaiņas vides apstākļos — klimata pārmaiņas, apmežošana un urbānizācija — var ietekmēt putnu spēju atrast termālus, barības vietas un atpūtas vietas lidojuma laikā.
Putnu lidojums ir sarežģīts, daudzveidīgs un elegants process, kurā apvienojas biomehānika, fizioloģija un vides apstākļu izmantošana. Zinātniska izpratne par šiem procesiem palīdz ne tikai aizsargāt putnus, bet arī iedvesmo cilvēka inženierijas risinājumus, piemēram, gaisa kuģu dizainu.
Andu kondors, kas planē. Tas ir viens no lielākajiem putniem, kas spēj lidot.
Spēki, kas iedarbojas uz spārnu. Celtspējas spēkam ir gan virzošā, gan vertikālā komponente.
Baloži plīvo ar spārniem
Pacelšana
Putnu lidojuma pamatprincipi ir līdzīgi kā lidmašīnu lidojuma pamatprincipi. Pacelšanas spēku rada gaisa plūsma uz spārnu, kas ir aerodinamiska plātne. Paceļošais spēks rodas tāpēc, ka gaisa spiediens tieši virs spārna ir zemāks, bet zem spārna - augstāks.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir lidojums?
A: Lidojums ir pārvietošanās pa gaisu.
J: Ko putni izmanto, lai lidotu?
A: Putni izmanto spārnus ar viegliem, dobiem kauliem un spalvām.
J: Kā putni vieglāk pārvietojas pa gaisu?
A: Putniem ir racionāla ķermeņa forma, tāpēc tie vieglāk slīd pa gaisu.
J: Kas ir lidojums gaisā?
A: Lidināšana ir tad, kad putni, strauji plīvojot ar spārniem, noturas vienā un tajā pašā vietā, piemēram, kā putnu klijāns.
J: Kā putni, kas planē, lido, patērējot maz enerģijas?
A: Putni, kas lido, izmanto augošas karsta gaisa kolonnas, lai paceltos, un tiem ir nepieciešams maz enerģijas.
J: Kas ir niršana?
A: Niršana ir tad, kad putni, piemēram, āboli un vanagi, saliek spārnus un ar galvu uz priekšu metas uz upuri.
J: Kā tādi putni kā strazdi var lidot visu dienu?
A: Tādi putni kā strazdi izmanto ļoti maz enerģijas, jo, slīdēdami no vienas siltas gaisa straumes uz otru, var lidot visu dienu, nenogurstot.
