|
|
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГОУ ВПО СПбГАВМ
КАФЕДРА БИОЛОГИИ И ГИСТОЛОГИИ
Реферат
на тему: «Адаптации животных к движению по воздуху»
Выполнила: студентка 1 курса, 1 группы
Дударь П.В.
Проверила: Прилуцкая Л.И.
г.Санкт-Петербург, 2012 г
Содержание
Введение 3
Рыбы 4
Амфибии 7
Рептилии 8
Птицы 11
Млекопитающие 13
Насекомые 18
Заключение 23
Список использованной
литературы 24
ВВЕДЕНИЕ
Когда кто-либо
говорит о движении в воздушной
среде, на ум мгновенно приходят птицы.
И это оправданно, ведь птица –
непревзойденный король воздушной
среды. Например, сокол, выпущенный во
время охоты короля Генриха II (в XVI веке),
в предместьи Парижа — Фонтенебло, на
другой день оказался на острове Мальта.
Менее чем за сутки он проделал путь в
1700 км. Известный почтовый голубь «Гладиатор»
менее чем за день пролетал расстояние
между Тулузой и Версалем, т. е. 530 км. Прекрасный
образец для человека, который в ту пору
не мог пролететь и метра!
Но не только птицы покорили воздушную
среду. Летают беспозвоночные, птицы, млекопитающие,
рептилии и даже амфибии и рыбы!
Легче перечислить птиц, зверей, насекомых
и других беспозвоночных, которые не могут
летать, чем назвать всех летающих.
Подсчет количества видов летающих
животных показал, что летунам принадлежит
более половины, примерно 60%, всего
животного населения земли. А
если отбросить воду и взять только наземных
обитателей, то три четверти всех видов,
живущих на земле, могут летать.
Но как же они покорили воздух?
С помощью чего они летают?
Именно с морфологическими и физиологическими
адаптациями животных к движению по воздуху
я и хочу разобраться в данном реферате.
РЫБЫ
Путешествуя
по теплым морям, можно встретить
удивительных существ. То там, то здесь
над синей поверхностью моря появляется
силуэт рыбы. Она выбрасывается из воды,
с поразительной быстротой пролетает
мимо наблюдателя и через несколько секунд
вновь исчезает. Большинство рыб летит
совершенно прямо, точно стрела. Некоторые,
погрузив на мгновение хвост в волны, тут
же резко меняют направление полета. Другие,
под влиянием ветра, описывают широкую
дугу.
Это летучие рыбы. Они обычны в
тропических, субтропических и умеренно
теплых морях, т. е. в приэкваториальных
и тропических частях Тихого, Атлантического
и Индийского океанов. Встречаются
и в Средиземном море. Они имеют
длинные и узкие грудные плавники,
у некоторых увеличены также
и брюшные плавники.
Как эти рыбы летают и могут ли
они действительно летать?
Рассмотрим, в чем состоит «полет»
этих рыб.
Сильным движением хвоста летучая
рыба совершает резкий рывок и
выбрасывается из воды под очень
небольшим к ней углом. Первое
время нижняя лопасть хвоста еще бороздит
воду. Затем рыба летит по прямой, используя
энергию броска. Встречный ветер поддувает
под распростертые плавники, поддерживает
рыбу и она летит дальше. В случае попутного
ветра путь летучей рыбы короче. Боковой
ветер постепенно поворачивает рыбу, она
описывает широкую дугу и, если не успеет
до этого упасть в воду, оказывается в
конце концов хвостом к ветру. Скорость
летучей рыбы велика. Расстояние в 100—150
метров она пролетает не более, чем в 18
секунд. Есть сведения, что крупные рыбы
пролетают до 400 метров и могут находиться
в воздухе почти целую минуту. Траэктория
«полёта») — удлиненная пологая линия,
парабола, восходящая ветвь которой короче,
нисходящая ветвь длиннее. Следовательно
набирает высоту летучая рыба круче, быстрее,
спускается более полого, медленнее.
Грудные плавники летучей рыбы во
время полета распростёрты. Задний,
свободный конец их вибрирует или трепещет.
Может ли летучая рыба действовать своим
плавником так, как действует крылом птица?
На взгляд грудной плавник представляется
очень большим. Но на самом деле, если сравнить
его с крылом птицы и учесть какую тяжесть
ему приходится нести в воздухе, оказывается,
что он очень и очень мал. Чтобы летать
на таких плавниках, пользуясь ими как
крыльями, надо быстро и сильно взмахивать
ими, быстрей, чем взмахивает крыльями
самая быстромашущая птица, при этом поднимать
их высоко и опускать очень низко.
Однако, рыбы не могут этого делать.
Мускулы, которые двигают плавниками,
чрезвычайно слабы и не способны
к быстрым сокращениям. Мало того,
они и лежат, можно сказать, не на
месте и, как ни старайся, взмахнуть плавниками
«по-птичьи» рыба не может.
Поэтому полёт летучей рыбы нельзя
назвать настоящим полётом. Скорее
это удлиненный бросок.
Итак, находясь в воздухе, летучая
рыба не может удлинить полёт, подмахивая
плавниками. Она использует лишь первоначальную
силу броска. Возможно, это именно бросок,
получаемый в результате резкого
движения хвоста. Но наш известный
ученый В. В. Шулейкин, путешествуя в
Индийском океане, заметил, что выпрыгивающая
из воды рыба чертит на поверхности
воды хвостом особый след (рис. 2), который
заставляет предполагать быстрые вибрационные
движения плавника. Вполне вероятно, что
рыба этими быстрыми движениями плавника
гонит себя вперед, в то время как тело
ее уже находится над водой. Получается
нечто вроде маленького глиссера: хвостовой
плавник заменяет своим действием лопасти
винта. Из некоторых наблюдений следует,
что, когда при опускании рыбы хвост ее
коснётся воды, она может, повторив им
только что описанные движения, взлететь
еще раз.
Способность летучих рыб к «полёту» приносит
им большую пользу в деле спасения от врагов.
Рыбы выпрыгивают из воды, напуганные
шумом парохода и спасаясь от хищников.
В воздухе они недоступны врагу и могут
быстрее от него удалиться. Однако и в
воздухе их подстерегает опасность. Здесь
они нередко становятся жертвой альбатросов
и других морских птиц.
Когда эволюционная идея начала проникать
в передовую науку XIX столетия, взоры
некоторых естествоиспытателей
обратились к рыбам в поисках
возможных предков птиц. Вот, казалось
бы, первый этап возникновения полёта!
Еще немного, еще ряд приспособлений
к полёту — и рыба, постепенно
из поколения в поколение изменяясь,
преобразуется наконец в птицу.
Таковы были первые наивные представления
о возникновении птиц. Скоро ученые
убедились, что это не так. Теперь
мы знаем, что птицы ведут свое
происхождение от рептилий, от древних
пресмыкающихся триаса. Кроме того
мы знаем, что между полётом птиц
и «полётом» летучих рыб нет
ничего общего. Как ни совершенствуйся
рыба в движении по воздуху, устройство
её грудного плавника не может обеспечить
возможности настоящего полёта. Для
того, чтобы летать машущим полётом,
как летают птицы или летучие
мыши, рыбы должны были приобрести сначала
наземную, пятипалую в типе, конечность.
А путь к приобретению пятипалой
конечности лежит через долгий период
эволюции, во время которой от древних
кистепёрых рыб возникли древние
наземные позвоночные, давшие потом
начало богатому разнообразию новых
существ, в том числе и летающим.
АМФИБИИ
Совершенно удивительное создание
– летучая лягушка. Эта лягушка
живет на кустах и деревьях горных
лесов. На пальцах передних и задних
конечностей она имеет чрезвычайно
сильно развитые плавательные перепонки.
Прыгая с дерева, лягушка надувается,
поднимает лапки и широко расставляет
свои длинные пальцы. Плавательные
перепонки таким образом образуют
по бокам тела поверхность, поддерживающую
лягушку во время прыжка. Летучая
лягушка может спланировать и
мягко опуститься на землю с высоты
нескольких метров. Пальцы ее во время
полета слегка изогнуты, а перепонки
действуют на манер парашютов. Дополнительная
поверхность, которую получает лягушка
благодаря перепонкам, равняется
примерно 1000 кв. мм. или несколько
больше, тогда как нижняя поверхность,
ее без перепонок несколько меньше
6000 кв. мм. (у самок средней величины,
весящих 16—19 граммов).
Летучая лягушка может прыгать
также с земли. В таком случае
она пролетает очень низко
расстояние от 1 до 2-х метров. Это
расстояние, примерно в 20 раз большее
длины ее тела. Путь ее «полёта» —
очень пологая дуга; лягушка летит
почти параллельно поверхности
земли, поднимаясь над ней не выше
20 сантиметров. Конечно, это совсем
не полёт. Это удлинённый бросок, а
«полёт» летучей лягушки с
дерева — лишь только замедленное
падение. Летучая лягушка может
еще довольно высоко выпрыгивать, из
воды. В этом случае она делает толчок,
опираясь на плавательные перепонки
задних конечностей, но в воздухе
ими она уже не пользуется. Тело
её не надувается, передние ноги вытянуты
возможно более вперед, задние оттянуты
назад, словом, это самый обыкновенный
прыжок, на какой способны и наши
лягушки.
РЕПТИЛИИ
Летучий дракон невелик. Длина его
тела 21 см, из них на долю хвоста приходится
12,5 см. По бокам тела имеются кожистые
складки, куда заходят укрепляющие
их концы шести передних ложных ребер.
Когда летучий дракон спокоен, сидит
на месте, кожистые складки прижаты
к бокам тела, во время прыжка
они расправляются, сильно увеличивая
поверхность тела животного. К тому
же летучий дракон, прыгая, вбирает
в себя значительное количество воздуха,
кожа на горле и брюхе сильно растягивается
и все животное превращается в
какой-то удлиненный плоский баллон.
Ребра придают этому баллону широкую упругую
опору. Животное в таком виде напоминает
аэростат полужесткой конструкции. Пойманный
во время полета летучий дракон тотчас
выпускает из себя воздух и на глазах человека
приобретает свою нормальную форму с обвисшими
кожными складками.
Наполненное воздухом животное очень
легко. Воздух способствует уменьшению
его удельного веса. Но все же
летучий дракон — не аэростат. Как
ни надувайся, он не может стать легче
воздуха. Уменьшение удельного веса,
увеличение несущей поверхности
могут только замедлить падение
после прыжка. Во время своего прыжка-полёта
летучий дракон может пронестись
в воздухе около 25 метров. За это
время он может схватить насекомое,
на которое нацелился, еще сидя на
ветке, повернуть направо или
налево и наконец спуститься на ствол
другого дерева или на ветку.
***
В мезозойскую эру, когда хозяевами
Земли были пресмыкающиеся, воздушные
пространства были населены причудливыми
летающими ящерами, рамфоринхами, остатки
которых дошли и до нас.
Летающие ящеры полностью вымерли в конце
мелового периода. Ящеры прекрасно летали.
Кости их были полыми, а передние конечности
были превращены в летательные органы
— между наружным (пятым) сильно удлиненным
пальцем и телом животного была как бы
натянута перепонка.
Ящеры имели вытянутый вперед заостренный
крупный черен. Зубы, в том случае, если
они были развиты, были простые цилиндрические
и сидели в альвеолах.
Наиболее сильные зубы были расположены
впереди. Более крупные и сильные
зубы, иногда росшие вбок, служили для
хватания и удерживания добычи.
Существовали также и беззубые формы ящеров.
Летающие ящеры жили на Земле в юрский
и меловой период. Главную их пищу составляли
рыбы и насекомые.
В верхнеюрскую эпоху на территории
Баварии жили не только рамфоринхи,
но и летающие ящеры, относящиеся
к роду Pterodactylus.
Уже с первого взгляда видна разница между
птеродактилями и рамфоринхами. У птеродактилей
был очень короткий хвост, широкие крылья,
вытянутый вперед череп, небольшое количество
зубов.
Каждый вид этих ящеров имел свои отличительные
размеры: наиболее мелкие были величиной
с воробья, наиболее крупные достигали
размеров ястреба.
Необходимо подчеркнуть, что летающие
ящеры не являются предками птиц, как
это еще и сейчас нередко утверждают.
Они представляют собой самостоятельную
эволюционную ветвь пресмыкающихся, которая
полностью вымерла в конце мелового периода,
не оставив потомков и которая не имеет
ничего общего с птицами. Птицы произошли
от совершенно других пресмыкающихся
весьма удивительным путем. Археорнис
или первоптица указывает нам путь, по
которому происходило развитие способности
к полёту у позвоночных животных: жизнь
на деревьях, планирование, передние конечности
постепенно перестают употребляться для
целей лазания, животное становится двуногим
и крылатым.
ПТИЦЫ
Одним из основных
отличий пернатых от других групп
позвоночных, является способность
летать. Существует относительно небольшое
количество (около 60 видов) нелетающих
либо почти нелетающих птиц, однако
все они в процессе эволюции так
или иначе утратили это качество,
которое имели их предки. Умение
передвигаться по воздуху определяет
всю биологию этого класса животных,
включая и особое строение организма.
1) Двойное дыхание
у птиц.
Легкие у птиц губчатые, они не могут расширяться-сжиматьс ,
как наши. Эту работу (расширяться при
вдохе и сжиматься при выдохе) у птиц выполняют
воздушные мешки. При вдохе воздушные
мешки расширяются, и туда заходит воздух.
В одни мешки заходит воздух, прошедший
через легкие (насыщенный углекислым газом,
«использованный»). В других мешках запасается
чистый воздух. При выдохе мешки сжимаются.
Использованный воздух из одних мешков
выдыхается сразу, а чистый воздух из других
мешков, прежде чем выйти наружу, проходит
через легкие. Таким образом, и при вдохе,
и при выдохе через легкие птицы проходит
свежий воздух. Именно поэтому птичье
дыхание называется «двойным». Кстати,
обратите внимание: воздух через легкие
птиц движется все время в одном и том
же направлении, что облегчает организацию
противотока. За счет двойного дыхания
и противотока птицы получают гораздо
больше кислорода, чем остальные летающие.
2) Для запасания
кислорода летательные мышцы содержат
много миоглобина.
3) Кровеносная
система не отстает от дыхательной: в ней
очень высокое давление и частота сердечных
сокращений. (Среднее давление у птиц 133 мм
рт. ст., а у млекопитающих – всего лишь
97 мм рт. ст. Зато пульс у полукилограммового
млекопитающего будет около 250 раз в минуту,
а у аналогичной птицы – всего лишь 180.
Зато масса сердца птицы составляет в
среднем 0,8% от массы тела, а у млекопитающего
– всего лишь 0,6%. Короче, кровеносные системы
птиц и зверей примерно равны; птицы выигрывают
за счет того, что их кровь содержит гораздо
больше кислорода, см. п. 1.)
4) За счет
отлично развитых кровеносной
и дыхательной систем у птиц
очень быстрый обмен веществ
и высокая температура тела (у
млекопитающих от 36 до 39 °С, а у птиц
– от 40 до 42 °С). При высокой температуре
быстрее идут все процессы жизнедеятельности,
в том числе быстрее происходит сокращение
мышц. Это позволяет птицам совершать
большую работу за единицу времени.
5) Для получения
большого количества энергии
птицы едят намного больше, чем млекопитающие
с такой же массой тела (на фоне птиц даже
бурозубка, которой приходится питаться
80 раз в день, после еды – спать 10 минут,
затем снова есть – не выглядит такой
уж страдалицей). Чтобы хоть немного сэкономить,
некоторые птицы (например, колибри), во
время сна уменьшают температуру тела
(гетеротермия).
6) Обтекаемая
форма тела. В частности, крупные мышцы,
двигающие конечности, расположены на
теле, а к конечностям идут сухожилия.
7) Пережевывание
пищи происходит не в голове,
а в желудке (с помощью камней
и двухкамерного желудка).
8) Перья, образующие
летательную поверхность крыльев, мертвые
(аналоги наших волос). Им не нужны кровеносные
сосуды, приносящие питание и кислород,
поэтому перья очень легкие.
9) Легкий скелет
наполнен воздухом (в костях находятся
воздушные мешки из п. 1). (В связи с этим
у птиц нет красного костного мозга и эритроцитам
приходится размножаться самим – для
этого у них есть ядро.)
10) Уменьшено
количество костей, особенно в крыльях
и ногах.
11) Один яичник.
12) Нет слюнных
желез.
13) Нет мочевого
пузыря (это связано скорее с выделяемым
продуктом обмена – мочевой кислотой,
которая не ядовита, поэтому её не надо
разбавлять).
14) Киль для
прикрепления мощных летательных мышц
(опускающих крыло).
15) Передние
конечности превратились в крылья,
поэтому приходится ходить на двух ногах.
Чтобы доставать до земли, большие птицы
имеют длинную гибкую шею.
16) Поясничные
позвонки для создания хорошей опоры срослись
между собой, с крестцовыми и хвостовыми
позвонками, а также с подвздошными костями.
17) Увеличен
мозжечок для лучшей координации движений.
МЛЕКОПИТАЮЩИЕ
В высокоствольных горных лесах
Явы живет шерстокрыл или летающий
маки. Он принадлежит к млекопитающим.
Никаких крыльев у него нет, но есть
свой, сросшийся с телом, парашют.
Это кожистая перепонка, которая
начинается на шее, соединяется с
передними ногами, охватывая их вплоть
до когтей пальцев, широкой полосой
идет она вдоль боков тела к
пальцам задней ноги и далее, постепенно
суживаясь, идет до кончика хвоста.
Таким образом все тело, кроме
головы, скрыто у летающего маки
в его парашюте.
Пока шерстокрыл спокойно ползет по
дереву, кожная складка собрана и
почти незаметна. Но вот зверек бежит
на конец сука, делает сильный прыжок
и, распластавшись в воздухе, постепенно
спускается вниз. Благодаря перепонке
он может делать «прыжки» в 60 и даже
70 метров. Спускается вниз под очень
небольшим углом. На 5 метров полёта
он теряет всего только, один метр высоты.
***
У нас, в лесах северной половины
Европейской части России и в
лесах Сибири, водится летяга. Днем
она прячется в дуплах деревьев,
избегая дневного освещения. Однако,
её легко выгнать. Несколько ударов
тяжелой палкой по стволу дерева —
и вот летяга выскочила на яркий
дневной свет. Как бы растерявшись,
она в несколько приемов, с
остановками, начинает медленно продвигаться
к вершине, всё время распластываясь
и прижимаясь поближе к стволу.
Окраска летяги хорошо скрывает её
на стволе осины, да и на другом дереве.
Добравшись до вершины, белка-летяга усаживается
на один из сучков, подбирает перепонку,
сжимается в комок. Прыжок — и
она уже в воздухе. Конечности
её широко расставлены, иногда, однако
задние тесно сближены, почти прижаты
к хвосту. Тогда силуэт планирующей
летяги имеет очертания треугольника.
Как неожиданное видение, пролетает
она где-либо в прогалине между
деревьями или на лесной просеке.
Заканчивая прыжок, летяга садится
не прямо на ствол, а несколько
сбоку, по касательной, вероятно для
того, чтобы смягчить удар. В момент
посадки, тормозя, она, бывает, чуть-чуть
приподнимается кверху. Во время прыжка,
летяги опираются на летательную
перепонку, которая проходит по бокам
тела от передних конечностей к задним.
На земле эти зверьки почти
совершенно беспомощны.
Есть и еще животные, которые
могут, используя патагиальные (кожные)
складки или хотя бы густые волосы,
удлинять свой прыжок, превращая его
в подобие полета. К ним принадлежит,
например, наша обыкновенная белка. Однако,
нет надобности всех их перечислять.
Уже и приведенных примеров достаточно,
чтобы видеть, что перемещаться в
воздухе могут многие представители
животного мира и помимо настоящих
летунов, т. е. птиц и летучих мышей.
***
У летучих мышей воздушных мешков
нет, зато, как у других млекопитающих,
есть диафрагма, которая способствует
дыхательным движениям. Рассмотрим
скелет летучей мыши. Кости у нее
тонкие и прочные, хотя им не хватает
пневматичности. У летучих мышей имеется
широкая кожная перепонка, которая начинается
от шеи, проходит через плечо, удлиненное
предплечье, еще более длинные второй
и пятый пальцы, потом по бокам тела, захватывая
нижние конечности и хвост. В полете эта
перепонка натягивается и образует крыло.
Но такое крыло менее совершенно, и летучие
мыши тратят на передвижение по воздуху
больше энергии, чем птицы. Кроме того,
птицы сохранили способность передвигаться
по земле и плавать. У летучих же мышей
задние конечности входят в состав крыльев,
поэтому на земле они неуклюжи
У летучих мышей есть киль, но небольшой,
и сама грудина много меньше, чем у птиц.
Но у рукокрылых возникли структуры, способные
компенсировать недостаточно развитый
киль. Ряд мышц, участвующих в движении
крыла крепится не к грудине, а к фиброзной
пленке, образующей шов между ними.
У одних видов рукокрылых жесткое
строение позвоночного столба, у других
более подвижное. Дело в том, что
жесткость позвоночника дает преимущество
в полете, но подвижный и гибкий
осевой скелет позволяет использовать
широкий диапазон двигательных приемов,
расширяет возможность использования
убежищ. Некоторые рукокрылые сумели
найти компромиссное решение: их
позвоночник в полете фиксируется
с помощью различных приспособлений,
напоминающих защелки, замки, упоры, зацепы,
а в спокойном состоянии получает
определенную подвижность.
Крылья летучих
мышей уникальны – кожистая прочная
перепонка соединяет пальцы передних
лапок, достигшие гигантской длины
в процессе эволюции, с задними
лапками и хвостом. Нечто вроде
таких крыльев было только у древних
ящеров – птеродактилей. Крылья делают
летучую мышь единственным млекопитающим,
способным к настоящему полету (в отличие
от белок-летяг, которые «планируют», а
не летают)
Способность летать дается нелегко
– энергии при полете тратится
в три – пять раз больше, чем
при «наземных» способах передвижения.
Поэтому летучая мышь должна потреблять
гораздо больше пищи, чем мышь наземная.
Однако «коэффициент полезного действия»
при полете гораздо больше – на
одном и том же количестве «топлива»
летучая мышка покрывает более
широкую охотничью территорию, чем
наземные звери, и развивает скорость
до 36км\ч.
Летучие мыши пользуются преимущественно
машущим полетом, иногда они могут
скользить. Временами поступательный
машущий полет заменяется у них трепещущим,
тогда тело летучей мыши принимает почти
вертикальное положение. Таким полетом
часто пользуется ушан, схватывающий насекомых
с коры и листьев деревьев. Трепещущий
полет может сопровождаться вертикальным
подъемом. Птицы, за исключением очень
маленьких (колибри), не в состоянии взлетать
вертикально и, попав в узкую отвесную
трубу, например, в колодец, остаются там
навеки. Только с большим напряжением
сил, и при том не с земли, а во время полета,
может, например, утка подняться на очень
короткое расстояние «свечкой».
Парящий полет у летучих мышей
не наблюдали.
Очень часто площадь крыла, как
при опускании его, так и при
подъеме, остается неизменной. Высоко
поднятые и отведенные несколько назад
крылья летучей мыши, опускаясь, идут вниз
и несколько вперед. В конце взмаха вниз
они опускаются настолько, что становятся
почти параллельно друг другу. Поднимаясь,
крыло не повторяет только что проделанного
пути, а идет сначала круто вверх и лишь
потом отводится назад, к исходной точке
взмаха. Концы крыльев описывают относительно
тела летучей мыши наклонную эллипсовидную
фигуру, действительный путь их (вместе
с туловищем) — дугообразная линия. Крыло
движется плавно, без резких изгибов пути
и, следовательно, без торможения. Ноги
с межбёдерной перепонкой опускаются
вместе с крылом и поднимаются в конце
взмаха вверх. Поднимается крыло несколько
быстрее, чем опускается. Число взмахов
в секунду у ночницы — 11—12, у подковоноса
— 16—18.
Рулем во время полета летучих мышей
служит не хвост, а те же самые крылья.
Боковые повороты совершаются в
результате сильного удара одним
крылом и притормаживания другим.
Изменение высоты — переносом
крыльев то более вперед, то назад.
Летучие мыши начинают свой полет
не только бросаясь с возвышенного
места, но могут взлетать и с земли.
В предварительном разбеге они не
нуждаются. Летают летучие мыши в сумерках
и ночью, часто в совершенной темноте.
Ориентация летучих мышей в полете сводится
к тому, что летящая летучая мышь улавливает
ухом отражение ею же издаваемых звуков
ультравысокой частоты от близлежащих
встречных предметов.
НАСЕКОМЫЕ
Насекомые - это самая многочисленная
группа животных и, пожалуй, по способу
полета, наиболее разнообразная. Трудно
подсчитать точно, сколько видов насекомых
существует в настоящее время: приблизительно
1/4 миллиона видов, из них подавляющее
большинство — летающие.
У всех летающих позвоночных крыло
представляет собой не что иное, как
видоизмененную переднюю конечность.
У птиц пальцы передней конечности и вся
кисть в сильной степени недоразвиты.
Кости образуют только переднее ребро
крыла, а вся несущая поверхность его образована
перьями. У летучих мышей и у летающих
ящеров, наоборот, кисть и особенно фаланги:
пальцев очень хорошо развиты. Длинные
пальцы служат опорой кожной складке крыла,
растягивая ее во время полета.
Иначе устроены летательные органы
насекомых. Все три пары ног их
не имеют никакого отношения к
полету. Зато на спинной стороне
тела, на верхней стороне 2-го и 3-го грудного
сегмента развиваются две, а иногда
одна пара эластичных крыльев. Следовательно,
в отличие от позвоночных, крылья насекомых
развиваются не за счет органов движения
по твёрдому субстрату, не за счет конечностей.
Совершенно своеобразно устроен
механизм управления крыльями у насекомых.
Если у летучих мышей и птиц
наибольшая работа мышц тратится на опускание
крыла, то у большинства насекомых
мышцы работают только на поднятие
крыльев, а опускание их происходит
почти автоматически. Представим себе
поперечный разрез тела жука в области
груди. Внутри образовавшегося кольца
мы увидим мышечные тяжи, идущие от спинной
части сегмента к его брюшной части. Это
дорзовентральная мышца. Сокращаясь, она
приближает спинную сторону сегмента
к его брюшной стороне, делает спинную
сторону более плоской, а крылья поднимаются
вверх. Затем мышца расслабляется, спинная
сторона сегмента автоматически возвращается
в исходное положение и крылья с силой
ударяют вниз. Таким образом, опускание
крыла представляет собой как бы спуск
заведенной пружины. Мышечная сила тратится
только на ее завод.
Поскольку мы заговорили о насекомых,
следует сказать несколько слов
и о работе их крыльев. Движение крыла
у насекомых во время полета несколько
отлично от того, что мы знаем
о птицах. А именно, эластичное крыло
насекомого за полный период взмаха описывает
удлиненную восьмерку. При этом крыло
движется в общем вниз и вперед.
Для стрекозы-лютки установлено,
что плоскость крыла, опускаясь,
сохраняет положение, близкое к
горизонтальному. При прохождении
самой низкой точки крыло резко
меняет свое положение, поворачивается
вокруг своей длинной оси почти
на 90% и в положении, близком к
вертикальному, проходит всю вторую
восходящую половину кривой. В это
время передний край крыловой пластинки
направлен, следовательно, кверху, а
задний край вниз. На самой верхней
(и одновременно задней) точке восьмерки
снова повторяется резкий поворот
пластинки на 90° и плоскость
крыла опять становится горизонтально.
Плоскость махания крылом, т. е. длинная
ось восьмерки, не вертикальна, а
наклонна к горизонту и составляет
с осью тела насекомого примерно 40°.
Известно, что насекомые могут
летать не только вперед, но также назад
и делать как бы прыжки в сторону.
Все эти изменения направления
полета зависят исключительно от
работы крыльев. Во время полета назад
и вверх шмель машет крыльями
почти в горизонтальном направлении.
Во время поворота, скажем, налево, левые
крылья начинают колебаться в плоскости,
соответствующей «висящему» полету
(т. е. полету на месте), а крылья правой
стороны продолжают махать в нормальном
направлении (т. е. соответствующем
прямолинейному полету) и этим обеспечивается
поворот насекомого в сторону. «Прыжок»
в сторону вызывается, по-видимому,
резким и внезапным, так сказать, выключением
крыльев с той стороны, в которую происходит
«прыжок». В общем, изменение направления
полета
насекомого происходит в результате
того, что последнее начинает действовать
крыльями разновременно и различно.
Особых рулевых приспособлений у
насекомых нет. Иногда, впрочем, на изменение
направления полета может влиять
перемещение центра тяжести насекомого,
вызванное перемещением его довольно
тяжелого брюшка вверх или вниз.
В отличие от птиц, насекомым не
нужно иметь поступательную скорость,
чтобы удерживать себя в воздухе.
Птицы могут удерживать себя на одном
месте в воздухе только очень
короткое время и то это доступно
не всем птицам. Определенное исключение
в этом отношении среди птиц составляют
только очень маленькие птицы
и именно колибри. Сравнение указанных
выше движений крыла насекомых с
движением крыла колибри показывает,
что в полете насекомых и колибри
есть действительно очень много
общего. Колибри свободно может «висеть»
в воздухе, кончик ее крыла описывает
восьмерку, взмахи крыла очень часты.
Не лишне будет отметить здесь
же, что и у птиц различные повороты,
подъемы и опускание крыльев
происходят, главным образом, вследствие
соответствующих действий крыльями.
Хвост у птиц имеет как руль
много меньше значения, чем крылья.
Его основное назначение в полете
— это обеспечить устойчивости полета,
быть своего рода стабилизатором. Так
же и у летучих мышей основная
работа при поворотах падает на долю
крыльев.
Большое разнообразие в форме и
размерах крыла обеспечивает и большое
разнообразие в способах полета насекомых.
Перепончатокрылые (шмели, пчелы) имеют
четыре крыла, которые попарно соединены
друг с другом тоненькими крючочками
и работают одновременно, передние
вместе с задними. У мух и комаров
только по два крыла. Задние же крылья
представлены в виде зачатков — жужжалец.
Жужжальцы известным образом направляют
плоскость движения крыльев. Бабочки имеют
большие и довольно тяжелые крылья. При
полете машут обоими крыльями вместе.
Резко отличаются от остальных насекомых
количеством взмахов, в силу этого, полет
бабочки никоим образом нельзя назвать
вибрационным. Прямокрылые и сетчатокрылые,
т. е. саранча и стрекозы, могут махать
отдельно или передними или задними крыльями,
причем взмахи крыла сравнительно редки.
Совершенно своеобразно устроены
крылья у так называемых жесткокрылых
насекомых, или проще у жуков.
Задние крылья у них эластичны
и обладают способностью складываться
поперек и вдоль. Передние крылья
— жесткие, их назначение предохранять
задние крылья от повреждений. Кажется
на первый взгляд, что летящего жука
можно сравнить с аэропланом: передние
крылья его сходны с жесткими крыльями
самолета, а задние выполняют роль
пропеллера. Однако, такое сравнение
неверно. Передние крылья жука по большей
части только мешают ему летать,
они уменьшают обтекаемость, увеличивают
так называемое лобовое сопротивление.
Неудивительно поэтому что некоторые
жуки летают со сложенными крыльями. У
бронзовок, например, во время полета
раскрываются только задние крылья. Передние
во время полета остаются сложенными.
и т.д.................
|
