Adaptace k ltn Ptci a savci Otzky na

Adaptace k létání Ptáci a savci

Otázky na téma: adaptace k letu. Morfologické adaptace umožňující let ptáků (tělní pokryv, kostra, svaly, dýchání, trávicí soustava, vylučovací soustava, smyslové orgány, endokrinní žlázy). ptačí a plazí znaky Archaeopteryxe • srovnání kostí a létacích svalů pterosaurů a netopýrů • teorie vzniku ptačího letu Bernoulliho zákon proudění v souvislosti s tvarem křídla • jak fungují hlavní létací svaly ptáků • jak je u ptáků zamezeno odporu vzduch při elevaci křídla

Vznik letu u ptáků. Huxley a Sauropsida 1867 „předpověď“ Archaeopteryxe. Po rybách jsou nejbohatší skupinou obratlovců; okolo 10. 000 druhů. Opeření má dokonalé izolační schopnosti. Peří bylo původně termoregulační zařízení. Letky a ocasní pera vznikly druhotně. Původně asi vznikl klouzavý let, ne start s rozběhem (viz obr. Archaeopteryx). Pro klouzavý let je nutná velká nosná plocha těla (konvergence u plaza agamy dráčka (Draco volans) nebo letuch (Dermoptera). Ptáci však nikdy nevyužili nohou jako nosné plochy. Ptáci vznikli z malých plazů schopných termoregulace. Původně sloužily přední končetiny k udržování rovnováhy při skocích (podobně jako u letuchy). Díky rozvoji křídla se začaly prodlužovat i nohy k delším skokům.

Aerodynamické prvky ptačího letu při horizontálním veslovacím letu působí na letícího ptáka 4 síly: 1) vztlak a opačným směrem 2) gravitace; 3) odpor vzduchu a opačným směrem 4) hnací síla tvořená údery křídel (obr. 5) Kardong 1995: Vertebrates, Comparative Anatomy s. 349; 9. 48.

Nadnášení křídla vzniká na Bernoulliho (1700 -1782) principu pohybu proudění po delší nebo kratší dráze: „vzduch proudící po horní konvexní (delší) ploše křídla snižuje svůj tlak vůči vzduchu na spodní části křídla, kde se úměrně tomu tlak zvětšuje a působí vztlak a tím nadnášení“. Turbulenční proudění vzduchu přicházející ze svrchní části křídla usměrňuje vzduch zpět. Má brzdivé účinky. (Kardong 1995 kap. 9. 48. c+d)

Bernouliho rovnice P= p + ρ /2. v 2 P– celkový tlak P– statický tlak ρ – hustota v--rychlost

Morfologické a fyziologické adaptace 1 Prohnutý tvar křídla umožňující vztlak Bernoulliho (bernuli) zákon • Stlačování vzduchu pod křídlo a vznikající vztlak (Newtonův zákon ) • Peří je velmi lehký a účinný termoregulační kryt („dutá vlákna“) • Lehká kostra, kromě kloubních hlavic pneumatizovaná, duté kosti jsou vyztuženy kostní trámčinou a spojeny s plicními vaky • Ploché kosti jsou bez švů, chrupavka je těžší • Zpevnění hrudníku, na páteři jsou srůsty, synsakrum, notarium, pouze krční obratle jsou volné, processus uncinati • Pevný pletenec ramenní s krkavčí kostí, která umožňuje zdvih křídla nad osu těla; m. supracoideus • a vidlicovitou klíční kostí, která zpevňuje pletenec tím, že se vazivem spojuje • s prsní kostí a její tvar neomezuje trávicí a dýchací trubici • • • Mohutné prsní svaly Kapkovitý tvar těla Klouzavý let, bez výdeje energie 1: 9 x 1: 40 kluzák Plachtění a využití termických proudů Let veslovací (aktivní) – adaptace - prohnutí per (primárních letek) a vytvoření celistvé plochy při depresi křídla, při elevaci umožňuje vzduchu proudit nad horní plochu křídla Špičaté konce letek dobrých letců ; malá turbulence a brzdění

Morfologické a fyziologické adaptace 2 • • • Se zvětšováním křídel se rozvíjela i svalovina prsních svalů, která postupně umožnila aktivní let. Máváním křídly vzniká vztlak a dochází k nadnášení těla (viz předchozí obrázek) Nemají zuby, žaludek je uložen v blízkosti těžiště těla, funkčně nahrazuje zuby. Malá specifická váha těla je i dílem plazího „dědictví“. Peří je lehké a duté. Mimo hnízdní sezónu mají zakrnělé pohlavní žlázy, samice mají vyvinutý pouze levý vaječník. Ptáci mají schopnost vylučování kyseliny močové ne močoviny a nepotřebují močový měchýř. Úspora specifické váhy těla váhy Mají dokonale vyvinutou dýchací soustavu, přívod kyslíku je kontinuální na rozdíl od savců. Přenos plynů a vzdušné dýchací vaky vytvářejí stálý proud vzduchu proudící parabronchy (ekvivalent plicních sklípků), tím je stupeň rozdílu tlaku dýchacích plynů v krvi a v parabronchách vysoký a přenos plynů je tedy snazší Mají dokonale vyvinutou cévní soustavu, relativně větší srdce než savci, u kolibříků až 3% hmotnosti těla, pěvců 2% hmotnosti ve srovnání s člověkem méně než 0, 3 %; větší klidovou tepovou frekvenci (u malých ptáků okolo 600 tepů/min) TF při zátěži bývá u malých ptáků až 1000/min. ; mají větší krevní tlak systolický/diastolický je okolo 400/120 u člověka 120/80 mm Hg, Smyslové orgány vyvinuté k orientaci (binokulární vidění, vidění na dálku, noční vidění, sluch, orgány jejichž funkce není zcela známá- astronavigace, výškoměry, vnímání UV záření, geomagnetismu a polarizovaného světla, ) Řezníček, J. , Roček, Z. (2007): Srovnávací anatomie obratlovců; Veselovský, Z. (2001): Obecná ornitologie.

Pletenec ramenní • Pozice klíční a krkavčí kosti v trojúhelníku umožňují využití síly létacích svalů zejména při depresi křídla

Činnost vzdušných vaků

Létací svaly ptáků deprese a elevace křídla ( m. pectoralis major a m. supracoideus)

Archaeopteryx a hypotetický vznik jeho letu (Veselovský 2001) Plazí znaky: ) -drobné alveolární zuby -amficélní obratle -malé sakrální srůsty -dlouhý ocas (obratle -chybí processus uncinati -prsní svaly málo vyvinuté ruka má 3 volné drápy Ptačí znaky: ) -stavba pera jako u recentních ptáků -pneumatizované kosti -pletenec ramenní jako u recentních ptáků, včetně klíční a krkavčí kosti -srůsty nártních a zánártních kostí -opoziční palec nohy -kaudálně směřující stydká kost

Schéma křídla pterosaura (Pterosauria) svrchní trias- křída • Kosti jsou duté, ale pevnější než u ptáků: krátký humerus, krátká páka vyvíjející větší sílu, tenký radius, zachované čtyři prsty, novotvar pteroid, kůstka dermálního původu napínající létací blánu patagium napnutou mezi předloktím a humerem (ccarpi; pt-pteroid; mc-metacarpi; r-radius; u-ulna;

Schéma pletence ramenního u pterosaurů - ventrální pohled Pletenec ramenního kloubu vykazuje analogie s ptáky, chybí však dermální kost clavicula (cor-coracoid; hum-humerus; sc-scapula; ster-strenum; (www. ucmp. berkeley. edu)

Let pterosaurů • • • pterosauři byli prvními obratlovci schopnými aktivního letu nešlo u nich o evoluční neúspěch, žili 140 miliónů let svrchní trias – svrchní křída (210 -65 mil. ) pravděpodobně neprošli stromovou fází vývoje, byli robustnější než ptáci, vznikli zřejmě z rychle běhajících archosaurů v létací bláně byly vazivové podpůrné pruhy, pravděpodobně i s termoregulační funkcí krátký a silný humerus duté, ale silné kosti hřeben prsní kosti byl vyvinut podobně jako u ptáků létací blána je na rozdíl od netopýrů napnuta pouze na 4 prstu, velmi dlouhém „malíčku“ tělo bylo pokryto chlupovitými útvary, byli endotermní, v letu převažovalo plachtění Dimorfodon, Pterodactylus, Pteranodon, Quezalosaurus

Kostra končetin netopýra (Microchiroptera). Křídlo má krátký humerus, ulna a radius jsou téměř srostlé, létací blána je natažena mezi 2. až 5. prstem, 1. prst slouží jako dráp, u kaloňů je dráp k zavěšování tvořen distálním článkem druhého prstu, blána mezi zadními končetinami se nazývá uropatagium, je napínána ostruhovitou dermální kostí zvanou calcar. Uropatagium slouží při směrování letu a často je používána při zpracování ulovené kořisti

Pletenec ramenní netopýra, ventrální pohled, clav-clavicula; cor- processus coracoideus; hum-humerus; sc-scapula; ster-sternum