Skrzydła, lot i pióra

Dwie liczby, które opisują skrzydło

1. Wydłużenie skrzydła

Wydłużenie (ang. aspect ratio) mówi, jak długie jest skrzydło w stosunku do swojej szerokości. Liczy się je jako kwadrat rozpiętości podzielony przez powierzchnię skrzydeł.

• Duże wydłużenie (długie i wąskie, jak u szybowca): mały opór, wydajny, szybki lot i szybowanie. Przykłady: sokoły, rybołów, błotniaki.
• Małe wydłużenie (krótkie i szerokie): gorsza wydajność, ale szybki start, gwałtowne zwroty i lot między drzewami. Przykład: krogulec, jastrząb.

2. Obciążenie skrzydeł

Obciążenie skrzydeł (ang. wing loading) to masa ptaka podzielona przez powierzchnię skrzydeł, czyli ile „kilogramów ptaka” przypada na metr kwadratowy skrzydła.

• Małe obciążenie: ptak lata wolno, lekko, długo utrzymuje się w powietrzu przy słabym wznoszeniu. Przykłady: błotniaki, kanie.
• Duże obciążenie: ptak lata szybciej, lepiej przebija się przez wiatr, ale potrzebuje silniejszych prądów wznoszących, żeby szybować. Przykłady: sokół wędrowny, duże sępy.

„Palce”, czyli szczeliny w skrzydle

Na końcu skrzydła sępów, orłów i myszołowów widać rozcapierzone lotki I-rzędowe. To nie przypadek:

• Zewnętrzne lotki mają na chorągiewkach wcięcia (emarginacje). Gdy skrzydło jest rozłożone, w miejscu wcięć pióra się zwężają i między nimi powstają szczeliny.
• Każde „palcowe” pióro działa trochę jak osobne, małe skrzydełko. Taki koniec skrzydła zmniejsza opór powstający przy końcu skrzydła i pozwala ptakowi z szerokim skrzydłem szybować wolno, w ciasnych kręgach, bez utraty siły nośnej.
• Ptak może rozłożyć „palce” szerzej albo złożyć je, zmieniając kształt skrzydła w locie.

Sokoły nie mają „palców”: ich spiczaste skrzydło z niewielkimi wcięciami jest zbudowane do szybkiego lotu, nie do powolnego krążenia. Dlatego liczenie palców działa w terenie tak dobrze (zob. lekcję o sylwetce).

Skrzydełko i ogon

• Skrzydełko (alula) to kilka piór na „kciuku” przy przedniej krawędzi skrzydła. Ptak unosi je przy lądowaniu, powolnym locie i ostrym hamowaniu, żeby powietrze nie „odkleiło się” od skrzydła i ptak nie stracił siły nośnej.
• Ogon służy jako ster i hamulec. Długi ogon krogulca i jastrzębia pozwala gwałtownie skręcać między gałęziami. Krótki ogon sępa wystarcza, bo sęp rzadko robi ostre manewry.

Kształt skrzydła a sposób życia

Pikowanie sokoła wędrownego

Sokół wędrowny w pikowaniu składa skrzydła przy ciele i spada niemal pionowo. Uważa się go za najszybsze zwierzę świata. Zmierzone prędkości to według różnych badań ponad 300 km/h, ale najwyższe podawane wartości pochodzą z nielicznych pomiarów (m.in. z ptakami szkolonymi przez sokolników) i warto je traktować jako przybliżone. W zwykłym polowaniu sokół pikuje zwykle wolniej.

Pióra i pierzenie

Pióra się zużywają: blakną w słońcu, ścierają się i łamią. Dlatego ptak regularnie je wymienia, czyli pierzy się. Ptak drapieżny nie może jednak zgubić wszystkich lotek naraz, bo przestałby latać i polować. Stąd kilka strategii:

W terenie przydaje się to do określania wieku: skrzydło z piórami z jednego pokolenia (młody ptak) wygląda inaczej niż „schodkowe” skrzydło dorosłego orła. Szczegóły w B1, lekcja 3.

Filmy

• YouTube: sokół wędrowny pikuje w zwolnionym tempie
• YouTube: skrzydełko (alula) przy lądowaniu ptaka drapieżnego
• YouTube: krogulec poluje między drzewami
• YouTube: sępy szybują w kominie termicznym

Źródła

• Tucker V. A. (1998). Gliding flight: speed and acceleration of ideal falcons during diving and pull out. Journal of Experimental Biology 201: 403–414.
• Pennycuick C. J. (2008). Modelling the Flying Bird. Academic Press.
• Forsman D. (2016). Flight Identification of Raptors of Europe, North Africa and the Middle East. Christopher Helm.
• Wikipedia: Wing loading i Moulting

Mini-quiz

1. Które skrzydło ma większe wydłużenie: krogulca czy błotniaka? Co to oznacza w locie?
2. Po co orłom i sępom „palce” na końcu skrzydła?
3. Dlaczego duży orzeł nie wymienia wszystkich lotek w jednym roku?

Odpowiedzi

1. Błotniaka. Długie, wąskie skrzydło jest wydajne i pozwala długo, wolno i nisko lecieć nad terenem. Krótkie skrzydło krogulca daje za to zwrotność i szybki start.
2. Szczeliny między lotkami zmniejszają opór przy końcu skrzydła i pozwalają szybować wolno, w ciasnych kręgach, bez utraty siły nośnej.
3. Lotki są duże, a ich wymiana kosztuje dużo energii. Gdyby wypadło za dużo piór naraz, ptak nie mógłby sprawnie latać i polować. Dlatego pierzenie trwa dwa lata lub dłużej i idzie kilkoma falami.