鸟在飞行中其主要作用的羽毛,这些羽毛在结构上有什麽特点,鸟的翅膀成什麽形态?与飞行有什麽关系?

Question

鸟在飞行中其主要作用的羽毛,这些羽毛在结构上有什麽特点,鸟的翅膀成什麽形态?与飞行有什麽关系?

Answer 1

鸟为什么会飞呢?首先,鸟类的身体外面是轻而温暖的羽毛,羽毛不仅具有保温作用,而且使鸟类外型呈流线形,在空气中运动时受到的阻力最小,有利于飞翔,飞行时,两只翅膀不断上下扇动,豉动气流,就会发生巨大的下压抵抗力,使鸟体快速向前飞行.
其次,鸟类的骨骼坚薄而轻,骨头是空心的,里面充有空气,解剖鸟的身体骨骼还可以看出,鸟的头骨是一个完整的骨片,身体各部位的骨椎也相互愈合在一起,肋骨上有钩状突起,互相钩接,形成强固的胸廓,鸟类骨骼的这此独特的结构,减轻了重量,加强了支持飞翔的能力.
第三,鸟的胸部肌肉非常发达,还有一套独特的呼吸系统,与飞翔生活相适应,鸟类的肺实心而呈海绵状,还连有9个薄壁的气,在飞翔晨,鸟由鼻孔吸收空气后,一部分用来在肺里直接进行碳氧交换,另一部分是存入气,然后再经肺而排出,使鸟类在飞行时,一次吸气,肺部可以完成两次气体交换,这是鸟类特有的“双重呼吸”保证了鸟在飞行时的氧气充足.
如果鸟翅的羽毛构造,能巧妙地运用空气动力学原理,当它们作上下扇动或上下举压时,能推动空气,利用反作用原理向前飞行；羽毛构造合理,能有效的减少飞行时遇到的空气阻力,有的还能起到除震颤消噪音的作用.各种不同种类的鸟在各自翅膀上有较大的区别,这样一来,仅仅是翅膀的差异,就造就了许多优秀与一般的“飞行员”.
国家的一些二级保护动物,雄性体重超过14千克,身长达120厘米,翼展长度达240厘米.
再比如说,翼展为2.3米的军舰鸟,通常在海岸160公里的海上飞行,是我国一级保护动物.
看了前面的内容,也许有人会问,仅仅是翅膀就可以飞行了吗?不,把鸟类送上蓝天的还有它们特殊的骨骼.鸟骨是优良的“轻质材料”,中空,质轻.据分析,鸟骨只占鸟体重的5％～6％；而人类骨头占体重的18％.由于骨头轻,翅膀极容易带动起来,加上鸟体内还有很多气囊与肺相连,这对减轻体重,增加浮力非常有利. 大尺度的鸟飞行运用的空气动力学原理与小尺度的蜻蜓、蜂鸟是完全不同的.空气中存在着大量微小尺度的空气旋涡或小尺度的不稳定气流,小尺度的蜻蜓、蜂鸟快速振动翅膀也能造成这类微小尺度的空气旋涡或小尺度的不稳定气流,可以类比成布朗运动吧,但布朗运动的尺度还要远远小于微小尺度的空气旋涡.在与微小尺度的空气旋涡尺寸处于同一数量级上,密度又不太高的蜻蜓能充分利用了这些微小尺度的空气空气运动,因而能作出令人惊讶的不凡的飞行技能,而且其飞行效率也是远高于大尺度飞鸟的.
而蜂鸟由于密度大于蜻蜓,利用微小尺度的空气运动的能力就要弱一些,必须依靠快速振动翅膀,造成这类微小尺度的空气旋涡或小尺度的不稳定气流,再加以利用,但仍远胜于大尺度的飞鸟.
大尺度的飞鸟由于翅膀体积远大于这些微小空气运动的尺度,作用于翅膀上的这些微小空气运动被互相抵消掉了.这正象大尺度范围观察不到布朗运动和越大型的飞机/轮船受气流/波浪的影响越小,飞行/航行得越平稳一样.
蜻蜓和蝴蝶翅膀的结构不同,蝴蝶翅膀表面覆盖了鳞片,又不象蜂鸟有内骨骼肌肉增强及灵活运动组织,使其不能象蜂鸟蜻蜓那样进行高频率的震动,因而产生和利用微小尺度的空气旋涡或小尺度的不稳定气流必然弱于蜻蜓蜂鸟,因而飞行能力必然弱于蜻蜓蜂鸟,也可以说产生和利用微小尺度的空气旋涡或小尺度的不稳定气流的能力与翅膀震动频率正相关,但蝴蝶利用的仍是微小尺度的空气旋涡或小尺度的不稳定气流,与大鸟的飞行原理是完全不同的.大尺度的鸟飞行运用的空气动力学原理与小尺度的蜻蜓、蜂鸟是完全不同的.空气中存在着大量微小尺度的空气旋涡或小尺度的不稳定气流,小尺度的蜻蜓、蜂鸟快速振动翅膀也能造成这类微小尺度的空气旋涡或小尺度的不稳定气流,可以类比成布朗运动吧,但布朗运动的尺度还要远远小于微小尺度的空气旋涡.在与微小尺度的空气旋涡尺寸处于同一数量级上,密度又不太高的蜻蜓能充分利用了这些微小尺度的空气空气运动,因而能作出令人惊讶的不凡的飞行技能,而且其飞行效率也是远高于大尺度飞鸟的.
而蜂鸟由于密度大于蜻蜓,利用微小尺度的空气运动的能力就要弱一些,必须依靠快速振动翅膀,造成这类微小尺度的空气旋涡或小尺度的不稳定气流,再加以利用,但仍远胜于大尺度的飞鸟.
大尺度的飞鸟由于翅膀体积远大于这些微小空气运动的尺度,作用于翅膀上的这些微小空气运动被互相抵消掉了.这正象大尺度范围观察不到布朗运动和越大型的飞机/轮船受气流/波浪的影响越小,飞行/航行得越平稳一样.