X
تبلیغات
کلیات و اصول پرنده شناسی - اندام شناسی - مکانیسم پرواز - 1
 
وبلاگ در بر گیرنده کلیات و اصول پرنده شناسی خواهد بود
 
 

 

اندام شناسی – مکانیسم پرواز

 

نحوه پرواز و ساختمان بال پرندگان ، به چگونگی زندگی و سیستم تغذیه و شرایط محیط زیست آنها ارتباط دارد . به عنوان مثال ، پرندگان خوب پرواز مانند شاهین ، عقاب و لاشخور می توانند مسافت زیادی را بدون بال زدن طی کنند . بنابراین ، بالهای آنها عریض و پهن است . در صورتی که پرندگان بد پرواز ، مانند پرندگان قابل شکار از قبیل قرقاول ، سیاه خروس و کبک ، برای آنکه بتوانند سریعا از محل خطر دور شوند ، بالهایی کوتاه و تقریبا لب گرد دارند . طبیعی است قدرت و مسافت پرواز این پرندگان کم خواهد بود .

به منظور شناخت نحوه پرواز و چگونگی عملکرد اندامها در هنگام پرواز مطالعات بسیاری صورت گرفته ، ولی هنوز برای فهمیدن دقیق علل اوج گیری ، سر خوردن بر روی لایه‌های هوا ، و به طور کلی مکانیزم پرواز در گونه های مختلف پرنده بررسیهای بیشتری لازم است . از نظر تکاملی و ژنتیکی ، چگونگی پرواز پرندگان ارتباط مستقیمی با نحوه پرواز پرندگان اولیه یا خزندگان پرنده ای دارد که احتمالا از اجداد اولیه پرندگان بوده‌اند . به همین دلیل ، بررسی مکانیزم پرواز از موارد مشکل و پیچیده در بررسی شیوه های زندگی پرندگان است .

پرواز پرندگان را در شکل ساده آن می توان همانند حرکت هواپیما در هوا دانست . بدین معنی که وقتی پرنده بال می زند ، نیروی مقاومت هوا به زیر بال فشار وارد کرده ، پرنده را به بالا می کشاند .

هنگام حرکت به جلو ، نیروی مقاومت هوا که در جلو و زیر پرنده را به بالا می کشاند . هنگام حرکت به جلو ، نیروی مقاومت هوا که در جلو و زیر بالها وجود دارد ، همراه با چرخش خاصی که پرنده به بالها می دهد ، هوا را با فشار به عقب می راند و در نتیجه پرنده به بالا و جلو حرکت می کند . اگر چه حالت ظاهری پرندگان دوکی شکل و در نتیجه نیروی مقاومت هوا در جلو پرنده بسیار کم است ، اما تفاوت هواپیما با پرنده در این است که در هواپیما بالها ثابت بوده تنها کناره های آن متحرک است ، ولی در پرندگان ، بالها به بالا و پایین و عقب حرکت می کنند ؛ یعنی نیروی حرکتی پرنده بال زدن آن است ( در اصطلاح فرهنگ لغات فارسی به بال زدن پرنده "دف" گویند {فرهنگ عمید} ) .

بالها به خاطر وضعیت مقعر و سطح وسیعی که ناشی از وجود پرها است ، می توانند فشار هوا را در سطوح بالایی کاهش دهند ، ولی برعکس در سطوح زیرین حداکثر فشار را داشته باشند ، نتیجتا پرواز پرنده در اثر عوامل مکانیکی ناشی از رابطه متقابل پرها و فشار هوا حاصل می گردد .

جالب توجه این است که اگر جریانهای عمودی هوا به سمت بالا ، دارای حرکت و سرعت باشند ، کمک زیادی در بردن پرنده به مسیرهای طولانی ، بدون از دست دادن انرژی برای بال زدن ، می کند . این گونه جریانهای هوایی در محدوده گرمایی حاصل از تابش خورشید و اغلب بر روی دریا اتفاق می افتد و بعضی از پرندگان دریایی مانند مرغان طوفان یا آلباتروسها ، هنگام مهاجرت از این جریانهای هوایی حداکثر استفاده را می برند . به عبارت دیگر ، پرواز با شکوه و بی تقلای پرندگان دریایی ، قوش ها ، عقاب ها و کرکسها ناشی از کارآیی آیرودینامیکی پرندگان و پدیده های هواشناختی است .

توضیح این امر بدین صورت است که در آغاز پرنده با بال زدن شدید خود را تا ارتفاع حدود 30 متر بالا می برد . در این ارتفاع ، ضمن چرخیدن در دایره هایی به "بال باز روی" یا صفیدن ( صف به معنی گستردن هر دو بال و سکون بال به هنگام پریدن آمده است {فرهنگ معین} ) ادامه می دهد و در هر دایره به تناوب ، قسمت هایی از مسیر را بال می زند و قسمت های بزرگتری را بدون بال زدن "می سرد" .

در ارتفاع حدود 120 الی 150 متری بودن هیچ بال زدنی چرخ زده ، با بالهای گشوده به ارتفاعات بالاتر اوج می گیرد . اگر باد بوزد مدارهای پرواز به صورت حلقه هایی در می آید که در جهت باد کشیده می شوند .

در نقطه اوج صعود ، یعنی در ارتفاع حدود 2000 تا 3000متری ، پرنده شیرجه‌ی طولانی را با بالهای نیم بسته آغاز می کند ( یا به اصطلاح شاخ می بندد ) . سپس بال هایش را کاملا باز می کند و در مسیر مارپیچ دیگری مجددا اوج می گیرد . به این ترتیب ، پرنده با اوج گرفتن و شیرجه رفتن متناوب ، مناطق وسیعی را تقریبا بدون صرف انرژی پرواز می کند .

پرواز با استفاده از بال ( دف ) را می توان به طور عینی همانگونه که قبلا ذکر شد مشاهده کرد . بال زدن نیرو تولید می کند و این نیرو پرنده را در هوا نگه داشته ، به جلو می راند . اما برای بیان نیروی نامرئی که بال باز روی ( صف ) پرنده را موجب می شود ، نمی توان به این راحتی از مشاهده استفاده کرد . به نظر می رسد که پرنده در ستونی از هوای گرم ، که در اثر تابش خورشید از زمین به بالا می خیزد ، اوج می گیرد . اما اغلب هنگامی که هوا در سطح زمین کاملا آرام است باز این پرندگان در آسمان دیده می شوند . معلوم شده که اوج گیری این پرندگان در حبابهای بزرگی از هوای شناور ، که در طول روز گرم شده و از زمین بالا آمده ، انجام می گیرد . نیرویی که چرخ زدن پرنده در داخل این حباب یا "پوسته گرمایی" تداوم می بخشد ، از گردش بسیار سازمان یافته هوا در پوسته زمین تامین می شود ، و پرواز منظم ( هندسی ) پرندگان ، خود دلیل بارزی بر وجود چنین جریانهایی است .

 

 

پوسته گرمایی متشکل از یک حلقه گردابی ( چنبره ای ) که جریان هوای سرد

در مسیرهای بسته ای ( خط چینها) حول آن می چرخند ، شعاع دایره ای که پرنده اوج گیرنده در آن

پرواز می کند ، طوری است که سرعت فرو افتادن آیرودینامیکی پرنده دقیقا برابر با سرعت جریان بالارونده

در داخل پوسته است . پرنده در این موقعیت ترازمند ، در داخل پوسته با بالا صعود می کند .

 

این تصویر ، پوسته را به صورت توده بسته ای از هوای چرخان نشان می دهد و در داخل این توده یک حلقه گردابی چنبره ای شکل از هوای گرم وجود دارد که پیوسته هوای سرد را از وسط چنبره به سوی بالا و از کناره های آن به سوی پایین پمپ می کند .

باید اضافه کرد که از مدتها پیش معلوم شده است که پرواز گشوده بال پرندگان در هوا مستلزم وجود یکی از این دو شرایط است : یا هوا باید سرعت افقی داشته با زمان یا مکان تغییر کند ، یا باید دارای سرعتی موضعی روبه بالا باشد . پرندگان بلند پرواز دریایی از قبیل آلباتروسها یا بعضی از کاکاییها ( مثلا کاکایی پشت سیاه Larus marinus  ) از شرط اول استفاده می کنند . این پرندگان ، با استفاده از لایه های برشی ممتد و پایای باد بر فراز اقیانوسها ، می توانند به راحتی و با اطمینان تمام گاهی تا هزاران کیلومتر را به صورت گشوده بال پرواز کنند . مکانیسم این پرواز از مدتها قبل به خوبی شناخته شده است . در واقع اصطحکاک باعث می شود که در سطح وسیعی از دریا ، اندکی بالاتر از آن ، از سرعت باد کاسته شود و به عبارت دیگر سرعت باد از سطح دریا تا ارتفاع 15 الی 30 متری بالای امواج ، به تدریج افزایش پیدا می کند . از همین شیب سرعت باد است که آلباتروسها انرژی لازم را برای پرواز می گیرند .

 

 

اوج‌گیری دینامیک متکی بر سرعتهای نایکنواخت بادهاست ، مثل لایه های برشی باد بر

روی اقیانوس ها ، پرندگان دریایی در این لایه ها اوج می گیرند .

شیب سرعت باد ( که با پیکان مشخص شده است ) به پرنده امکان می دهد که حتی هنگامی که

در پرواز صعودی ، خلاف جهت باد سرعت زمین را از دست می دهد سرعت خود را نسبت

به هوا و همچنین نیروی بالابرش را حفظ کند . اگر این شیب سرعت نبود

پرنده در هر دور ارتفاع و انرژی پتانسیل را از دست می داد .

 

پرنده در جهت باد می‌سرد و با تبدیل انرژی بالقوه ( پتانسیل ) به انرژی جنبشی ، نسبت به هوا و نسبت به زمین سرعت می گیرد . درست در بالای امواج به سوی باد بر می گردد و با افزایش ناگهانی زاویه بالهایش ( زاویه حمله ) شتاب اولیه را برای اوج گرفتن کسب می کند . هرچه بالاتر می رود ، با سرعتهای بیشتر باد مواجه می شود و از این طریق سرعت خود را نسبت به هوا حفظ می کند به این ترتیب ، پرنده می تواند بدون صرف انرژی داخلی تا ارتفاعی که قبلا از آن سریده بود بالا برود و ساعتها بدون بال زدن پرواز کند .

توصیف بسیاری از جزئیات مربوط به بال باز روی پرندگان ، از مشاهده فوق العاده دقیق و کاملی که هانکین ( Hankin, E. H. ) شیمیدان انگلیسی ، بین سالهای 1910 و 1913 در هند به عمل آورد ، روشن شده است .

وفور کرکسهای هندی این مکان را برای هانکین فراهم کرد که بسیاری از خصوصیات اساسی پرواز گشوده بال را ضبط کند و وضعیت حرکت آنها را به پرندگان دیگر که پروازی مشابه دارند تعمیم بدهد . او متوجه شد که قابلیت هوا در تامین این نوع پرواز رابطه معینی با حضور آفتاب و شدت آن دارد . بعدها محققین دیگر نیز متوجه همین نکته شدند . با طلوع آفتاب ، انواع مختلف کرکسها دقیقا به ترتیب افزایش باربال ( بار بال برابر است با وزن پرنده تقسیم بر مساحت بال آن ) اوجگیری را آغاز می کنند . سبکترین کرکس ( کرکس سیاه ) با بار بال 5.5 کیلوگرم بر متر مربع ، از زمین بلند می شود . پرواز صبحگاهی چلچله‌ها در تابستان خیلی زودتر از زمستان آغاز می شود و ساعت شروع به طور منظم در طول سال تغییر می کند .

برخی پرندگان بزرگتر ، مانند نوعی لک لک ( Leptoptilos dubius ) با باربال 7 کیلوگرم بر متر مربع و درنای هندی ( Grus antigone ) فقط در تابستان ، آن هم برای چند ساعت در گرمترین ساعات روز ، می توانند بدون بال زدن پرواز کنند . واضح است که این پرواز متکی به تابش خورشید است . بر این اساس ، هانکین متوجه شد که بر خلاف نظریه ستون های بالا رونده هوای گرم از سطح زمین ، که مستلزم وزش باد در سطح زمین است ، بهترین موقع برای اوجگیری وقتی است که هوا در سطح زمین کاملا آرام باشد . به همین دلیل ، هانکین مشاهده کرد که بزرگترین کرکسها همیشه نه در نزدیکی های زمین بلکه در ارتفاعات پرواز گشوده بال ( صف ) را آغاز می کنند . در موارد متعدد نیز دیده شده که گروهی از کرکسها در ارتفاعات پایین تر ، و درست در ارتفاعات زیر آنها ، برای اینکه ارتفاع را نگه دارند ، ناچار بوده اند به طور پیوسته بال بزنند . هانکین از مشاهدات متنوع خود نتیجه می گیرد که پرواز گشوده بال پرندگان را نمی توان با ستون های بالا رونده هوا تبیین کرد . در واقع معلوم شده است که ساز و کار ( مکانیسم ) این پدیده بسیار پیچیده تر است .

در این رابطه هنگامی که نور خورشید به زمین می تابد انرژی جذب شده به گرما تبدیل می شود و دمای سطح زمین افزایش پیدا می کند . لایه هوای مجاور سطح زمین گرم می شود و چگالی آن نسبت به لایه بالاتر کمتر می شود . هنگامی که این لایه ، که معمولا همراه با بادهای معمولی روی سطح زمین و به آرامی حرکت می کند ، نرمتر و نمناک‌تر شده ، تعادل آن ناپایدار می شود . بالاخره نوعی کنش راه‌انداز ، مانند گرمای زیاد موضعی در قسمتی از لایه ، تعادل آنرا بر هم می زند و هوای گرم به داخل هوای سرد لایه بالاتر نفوذ می کند . با جریان بیشتر هوا از لایه گرم ، این برآمدگی نفوذی به سرعت بزرگ می شود و حباب بزرگی از هوای گرم را تشکیل می دهد . به محض آنکه لایه هوای گرم تمام شد ، هوای سرد جای آنرا می گیرد و حباب را تحت فشار منگنه‌ای قرار می دهد . در اثر این فشار ، حباب شروع به بالا رفتن می کند و همراه با باد مثل بادبادک آزاد شده به حرکت در می آید . در واقع در روزهای آفتابی ، سطح زمین به ته یک کتری آب جوشان شباهت دارد . بالا آمدن توده های هوای شناور درست مثل حبابهای بخار است که از نقاط مختلف کتری و دقیقا به همان دلایل بالا می آید . همچنان که حبابها بالا می روند ، در محلی که سرعت حبابها متفاوت می شود ( اینجا همان مرز بین توده شناور و هوای نسبتا آرام خارج ار آن است ) ، لایه ای خاص و برشی ایجاد می شود . این لایه هوای متلاطم از خودش واکنش نشان می دهد و سرانجام به صورت حلقه گردابی بزرگ در می آید .

 

 

 

 

اندام شناسی - مکانیسم پرواز

و به دليل دسترسي آسانتر و راحت‌تر مطالب و عكسها ، مطالب به دو صفحه تقسيم شده است

 

 

 

 

چنانچه اطلاعات مستند و اخبار جديدي از پراكندگي و وضعيت پرندگان ايراني در دست داريد

از طريق ارسال ایمیل ما را هم مطلع كنيد .

کلیه حقوق این وبلاگ شامل علائم و مطالب متعلق به وب سایت رسمی پرندگان ایران می باشد .

استفاده از مطالب این وبلاگ با ذکر منبع بلامانع است .

All Rights Reserved 2007-2008 © by: Iranian-birds.com

 

 
 
 |    نوشته شده توسط : Breeze chute