鸟类学基础知识

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鸟类学基础知识

2024-05-30 11:53| 来源: 网络整理| 查看: 265

前言:众所周知,鸟类的翼是由一根根的飞羽拼成的,结构细微。这意味着,鸟类的翅膀形状可以拥有更加灵活的调整空间——只需要调整每一根飞羽的形状大小,以及前肢三部分的长短比例。这在飞行脊椎动物中显然是一项无与伦比的优势——由无名指和体侧拉起翼膜的翼龙翅形无论如何都只能是尖形,蝙蝠的翅膀也仅仅能在有限范围内调整形状。

三类飞行脊椎动物的翼

有了这样的先天优势,鸟类这一富有创造力的物种类群必然会将其发展到极致。相必细心的朋友都知道,鸟类的翅形非常复杂多样,而本文将带大家梳理鸟类的基本翼形,以及它们对应的飞行模式与适宜生境。

鸟翼的构成

首先让我们先来看一看,影响鸟类翅形的因素,以及由此形成的翅膀类型有哪些。

上侧为长翅骨,下侧为短翅骨;左侧为截形翅尖,右侧为尖翅四类基本翅形,将在接下来仔细介绍

现在,让我们开始吧

1.椭圆翼( Elliptical wing)

(1)这类翅膀具有相比体长较短的前肢骨骼,构成翅膀的三节(指腕,尺桡,肱骨)往往比例相当。(2)在飞羽排布上,此类翅膀通常拥有比较短的初级飞羽,以及相比较长的次级飞羽,总体使翅膀呈现出比较短而圆润的形状,因此得名椭圆翼(虽然也可能是短长方形或三角形)。(3)拥有此类翅膀的鸟的飞行模式几乎必然是快起快落——即加速度大,在起飞不就即达到一个比较大的飞行速度,同时不会有太长的滞空时间(相对而言),且飞行中翅膀需要持续拍打。

这类低展弦比高翼载荷的翅膀在鸟类中相当常见,简而言之就是它对于不需要长途飞行的鸟类来说十分好用,且其加速快,机动性强,灵活易控制的特点更是成为许多林栖留鸟的不二选择。

现在让我们来看看实例

画眉( Chinese Hwamei)红嘴相思鸟( pekin robin )

鹛类由于生活在拥挤的灌木林区域,拥有飞鸟中展弦比最低的翅膀,虽然无法长途高飞,但却换来了极高的灵活性与机动性。

青山雀( blue tit )

这两位的椭圆翼非常标准

冠蓝鸦( blue jay )

对于多数林栖鸣禽和攀禽来说,椭圆翼都是它们在密林中自由穿梭飞行的最佳选择

红胸蕉鹃( ruwenzori turaco )

一些不太飞行的陆栖鸟类往往也拥有这样的翅形

大走鹃( great roadrunner )铜尾美洲咬鹃( elegant trogon )

咬鹃拥有鸟类中独一无二的奇特翅形,但其实上也是椭圆翼的变形

普通鸬鹚( common cormorant )

虽然看起来更像三角形,但结合实际飞行模式,鸬鹚的翅形仍然应当归属于椭圆翼。同样情况类似的还有鹭,鹮等鸟类。

根据中生代早期鸟类化石的复原我们可以得知,椭圆翼是鸟类最为基础的翼形,其他翼形都是在其基础上发展来的。现在,让我们来瞧瞧鸟类都是如何适应更复杂的生境和飞行模式的。

一只飞行的歌鸫( song thrush ),由于需要远距离迁徙,它将初级飞羽(以及同时翅膀第一节)拉长,获得更为削尖的翅膀,由此发展出了……

2.高速翼( high-speed wing)

高速翼在中小型鸟类中也比较常见,(1)和椭圆翼相比,此类翅膀的指腕部分骨骼拉长,其余没有太大变化(2)初级飞羽非常长,次级飞羽变短,三级飞羽或很少(甚至完全没有)(3)这类翅膀对于中小型鸟类较为容易控制,因为其展弦比和翼载荷都比较大,适宜的飞行模式主要是通过持续的拍翅维持高速长时间飞行。而当翅面扩大,拍翅阻力也会随之上升。本类翅形在小型水鸟和一些需要长途飞行的鸣禽,攀禽中比较常见。

金黄鹂( eurasian oriole )由于需要做数千公里的长途迁移,翅形比许多林栖鸣禽尖长山蓝鸲( mountain bluebird )生活在北美西部的开阔地带家燕( barn swallow )拥有非常典型的高速翼呃,不用介绍的鸟黄喉蜂虎( european bee-eater )

对于开阔地带的中小型鸟类来说,高速翼实在非常实用

亚历山大鹦鹉( Alexanderine parakeet )包括绿头鸭( ballard )在内的很多小型鸭类都使用高速翼刀嘴海雀( razorbill )的翼显然也是高速翼,只是为了适应划水,进化得非常短小,这也使得海雀拥有飞鸟中最高的翼载荷使用高速翼的极致显然是雨燕,例如这只普通雨燕( common swift)这只北极燕鸥( Arctic tern )的飞行姿态无比优美。包括燕鸥在内的许多鸻形目鸟类都拥有典型的高速翼,但当鸟类体型大到一定程度时,它们便必须寻找别的飞行模式

3.主动滑翔翼( active soaring wing)

这是一类非常特殊的翼形,其主要特点是,(1)指腕部不长,而尺桡骨和肱骨极其延长,使这只鸟的翅膀着生了大量的次级飞羽和较多的三级飞羽。(2)初级飞羽不算长,次级飞羽和三级飞羽短而整齐,使得这样的翅膀展弦比达到了极值,同时翼载荷也降低了。(3)拥有这类翅膀的鸟类比较少,主要是一些大型海鸟。许多长翼海鸟使用两种飞行技术:动力滑翔和斜坡滑翔。动力滑翔包括反复上升到风中,向下下降,从而从垂直风梯度中获得能量。这种机动方式使这种鸟能够在不拍动翅膀的情况下,每天飞行近1000公里,因此得名主动滑翔。而斜坡滑翔则是利用了海上大浪迎风侧的上升气流。这类翅膀在海上长途飞行毫不费力的同时,也有一些缺点:例如起飞困难,加速慢,拍翅费力等。且对于小型陆地鸟类来说不太实用。

漂泊信天翁( wandering albatross )蓝脚鲣鸟( blue-footed booby)丽色军舰鸟( magnificent frigatebird )银鸥( herring gull )与近亲燕鸥截然不同,鸥的飞行模式更偏向于贼鸥那样的主动滑翔而非持续频繁拍翅

4.被动滑翔翼( passive soaring wing)

在鸟类体型大型化的同时,主动拍翅越来越不能适应飞行的需要。广阔的陆地上常有热气流产生,若是能利用热气流飞行而不是靠自己辛苦地振动翅膀,那对于大型鸟类来说该是一件多么美妙的事。为了捕获足够的热气流,务必需要尽可能大的翅膀面积。将翅膀拉长,同时保持比较低的展弦比,被动滑翔翼,这一较低展弦比,同时翼载荷极低的翅膀类型便诞生了。这类翅膀三节长度比例相当,前端初级飞羽等长,常使翼尖呈现出宽阔的形状。

使用这类翅膀的鸟类大多是中大型的陆栖鸟类,尤其是猛禽家族。这些巨大的食肉或食腐肉鸟类常常需要在空中逗留非常久的时间,而且不能飞得太快,以便搜寻目标。在这种情况下,利用热气流不费力地飞行便是最好的设计了。除此之外,鹳也是这一类型翅形的典型代表。本类翅膀的优点显而易见,那就是省力,但缺点也非常多,例如起飞困难,飞行被动化等。且对于小型鸟类来说,由于翅膀面积成平方增长,它们难以获取足够的热气流,因此几乎没有中小型鸟类使用这种方法飞行。

金雕( golden eagle )加州兀鹫( Californian condor )美洲鹫类是使用被动滑翔最为出色的鸟类欧洲白鹳( white stork )由于鹳采用被动滑翔式飞行,因此它们的迁徙路线不得不避免在海上做长途飞行

讲到这里,鸟类的基本4种翅形与飞行模式就介绍完了,但也有许多鸟类拥有自己独特的飞行模式,无法归入任何一个大类,现在,我们举几个例子。

1.蜂鸟

虽然蜂鸟的翅形看起来是高速翼,但它的飞行模式却不与任何一种鸟类相同。蜂鸟的指掌骨长而其他两节极短,没有三级飞羽,也几乎没有次级飞羽。其他鸟类拍翅时类似于在空中划桨,前肢骨骼关节弯曲,而蜂鸟则除了肱骨与肩胛骨关节活动以外,其他部位均保持僵直不动,同时极速振动翅膀,其飞行模式更类似于昆虫。

安氏蜂鸟( Anna's hummingbird )的骨骼,为了支持高速振翼,蜂鸟的龙骨突无比巨大吸蜜蜂鸟( bee hummingbird )叉拍尾蜂鸟(Marvellous Spatuletail)

2.南方海燕类

分布于南半球的7种海燕(如今已单独成科)为了对抗南大洋的狂风,进化出了一种奇特的翅膀形态。它们的双翅长长,尖端却非常圆,这很可能是为了在狂风中稳住自己。

白脸海燕( white-faced storm petrel )

除此之外还有一些鸟类的特征比较冗杂,即它们可能完全符合某一类翅形,却不使用这类翅膀对应的飞行模式,反之亦然。

3.鹤

鹤的翅形完全符合被动滑翔翼的特征,但非常奇怪的是,尽管鹤体型巨大,却不使用被动滑翔式飞行,这使得它们与外表类似的鹳相当不同。鹤在飞行时,双翅持续拍打,属于主动飞行,正因为如此,鹤的龙骨突也比较深。

灰鹤( common crane )的骨骼飞翔的丹顶鹤( red crowned crane )

4.火烈鸟

尽管火烈鸟的翅形更加类似于主动滑翔翼(次级飞羽多,尺桡骨长),但它们的飞行模式却类似于高速翼。

大火烈鸟/大红鹳( greater flamingo )

也有一些鸟类挑战自然规律,使用一些看起来不适合自己的飞行模式

5.夜鹰

夜鹰栖息于茂密的林地中,但夜鹰的翅膀展弦比却异常大(也存在差异),很多种类几乎与雨燕相当。无论是空中捕食还是长途迁移似乎都不需要这么长的翅膀,且这样的翅膀在林地活动会非常受阻碍。

欧洲夜鹰( european nightjar )美洲夜鹰( common nighthwak )

6.天鹅

尽管天鹅身体巨大沉重,但天鹅的翅形却是非常标准的高速翼,在空中飞行时它们也采用相同的飞行模式(包括大型雁类也是如此)

疣鼻天鹅( mute swan )

介绍到这里,大家一定已经被鸟类翅形的多样性所震撼了。的确,鸟类是大自然的艺术家,它们从来不忘记改造自己适应更多的生境,而翅形的变化多端,就是最好的体现!



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