เพราะอะไร ทำไมนกถึงบินได้ ในช่วงเวลาหนึ่งในชีวิต เราทุกคนต่างใฝ่ฝันที่จะบินได้เหมือนนก เพราะอะไร ทำไมนกถึงบินได้ และนี่คือแรงบันดาลใจเบื้องหลังการประดิษฐ์เครื่องบิน เชื่อกันมาตลอดว่านกบินได้เพราะมีปีก แม้ว่าปีกของนกจะมีบทบาทสำคัญในความสามารถในการบิน แต่ร่างกายของนกก็มีความรับ เพราะอะไร ทำไมนกถึงบิน ได้นกลอยตัวอยู่ในอากาศได้จากการกระพือปีกเมื่อมันกดปีกลงก็มักจะต้านกับอากาศ ทำให้ตัวนกยกขึ้นและเคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้ บินแบบเครื่องบิน นกบางชนิดใช้วิธีบินเหมือนกับเครื่องบิน ซึ่งประหยัดพลังงาน เพราะแทบไม่ต้องกระพือปีกเลย หมกแต่ใช้แรงจากอากาศพยุงตัวมันไว้ โดยให้อากาศเคลื่อนตัวผ่านผิวบนที่โค้งเร็วกว่าผิวของปีกจึงก่อให้เกิดแรงยกตัวบินแบบเก็บเสียง เปรียบเทียบกับนกพิราบแล้วนกเค้ามีปีกกว้างและสามารถบินได้อย่างเงียบกริบ ซึ่งช่วยให้มันได้ยินเสียงสัตว์เล็กๆ ที่วิ่งไปมา ขณะที่มันบินว่อนอยู่เหนือท้องนายามวิกาลและโฉบจิกเหยื่อเคราะห์ร้าย โดยเหยื่อไม่ทันรู้ตัวจ้าวแห่งความเร็ว:นกพิราบบินได้อย่างรวดเร็วและแข็งแรง มันสามารถโผบินขึ้นกระทันหันได้และบินได้หลายชั่วโมง โดยไม่ต้องหยุดพักบางคนจึงนำนกพิราบมาฝึกให้บินแข่ง พวกนกพิราบแข่งขันนี้จะมีปลอกสีต่างๆ คล้องที่ขาบอกให้รู้ว่าใครเป็นเจ้าของลงจอดอย่างนุ่มนวล:การร่อนลงสู่พื้นอย่างปลอดภับนั้นสำคัญมากลูกนกต้องฝึกการชะลอตัวให้ได้จังหวะพอดี เพื่อให้ลงสู่พื้นอย่างนุ่มนวลมิฉะนั้นจะเจ็บตัว

มีนกมากกว่า 10,200 สายพันธุ์ นกเป็นสัตว์เลือดอุ่นและมีนกหลายตัวที่ไม่สามารถบินได้และถือได้ว่าไม่มีอากาศ ขึ้นอยู่กับฤดูกาล นกส่วนใหญ่จะอพยพและเดินทางประมาณ 6,200 ไมล์ (9977.9 กม.)! หากนกบินโดยการขยับปีกและกล้ามเนื้อของพวกมัน ก็มีเหตุผลที่จะสงสัยว่าพวกมันได้รับพลังงานทั้งหมดเพื่อเดินทางในระยะทางไกลเช่นนี้ แทนที่จะบินเมื่อนกเดินทางในระยะทางไกล พวกมันจะบินเหินซึ่งไม่ใช้พลังงานมากนัก นกที่บินได้ใช้ลมพัดไปบนฟ้า ไม่เหมือนสัตว์อื่นๆ นกมีหัวใจสี่ห้อง อัตราการเผาผลาญที่สูง และโครงกระดูกที่ถึงแม้จะแข็งแรงมาก แต่ก็เป็นสัดส่วนที่น้อยมากของน้ำหนักตัวของพวกมัน หลายปีที่ผ่านมา นกบางชนิดได้พัฒนาและปรับคุณสมบัติพิเศษตามสภาพแวดล้อมของพวกมัน ปัจจุบันมีนกบางตัวที่อาศัยอยู่ใกล้น้ำที่พัฒนาร่างกายให้กระฉับกระเฉงเพื่อดำลงไปในน้ำด้วยความเร็วสูงและจับปลา

หากคุณชอบบทความนี้ ทำไมไม่อ่านเกี่ยวกับวิธีที่หอยทากได้เปลือกของพวกมันและงูเคลื่อนตัวมาที่นี่บน Kidadl ได้อย่างไร

นกทุกตัวสามารถบินได้หรือไม

ทันทีที่เราได้ยินคำว่า ‘นก’ สมองของเราจะนึกถึงสิ่งมีชีวิตที่สามารถบินได้ในระยะไกลโดยใช้ปีกของมัน อย่างไรก็ตาม มีนกบางชนิดที่สูญเสียความสามารถในการบินเนื่องจากวิวัฒนาการ นกเหล่านี้ยังคงมีปีก ขนนกบินได้ และมีฉนวนป้องกัน แต่ตอนนี้พวกมันใช้พวกมันเพื่อการเพาะพันธุ์ นกที่บินไม่ได้เรียกว่านกที่บินไม่ได้

จากการศึกษาหลายชิ้น ณ วันนี้ มีนกประมาณ 60 สายพันธุ์ที่ไม่สามารถบินได้ แต่ยังมีปีก เป็นที่เข้าใจกันว่านกบินได้ใช้ความสามารถในการบินเพื่อหนีจากสถานการณ์อันตราย การบินเป็นวิธีที่นกเหล่านี้อยู่รอด ในกรณีของนกที่บินไม่ได้ พวกมันได้ปรับตัวให้เป็นนักวิ่งเร็ว นักว่ายน้ำ และนกบางตัวก็มีความสามารถในการป้องกันตัวจากผู้ล่า นักวิจัยกล่าวว่านกเหล่านี้ต้องมีความสามารถในการบินในอากาศได้ในบางจุด อย่างไรก็ตาม พวกมันสูญเสียความสามารถในการกระพือปีกเนื่องจากการไม่ใช้งาน ซึ่งหมายความว่าพวกเขาไม่สามารถบินได้อีกต่อไป สาเหตุที่เป็นไปได้บางประการที่ทำให้นกที่เคยกระพือปีกเหล่านี้สูญเสียความสามารถในการบินขึ้นไปในอากาศ ได้แก่ สิ่งเหล่านี้ นกมาถึงเกาะร้างที่ไม่มีผู้ล่า จึงไม่ต้องบินหนีจาก อันตราย. ความเป็นไปได้อีกประการหนึ่งคือมีอาหารมากมายบนเกาะนี้ เนื่องจากนกเหล่านี้ไม่ต้องบินในอากาศเป็นระยะทางไกลเพื่อค้นหาอาหาร ทำให้สูญเสียความสามารถในการบินของพวกมัน นกบางชนิดที่อยู่ในหมวดหมู่นี้ ได้แก่ นกกระจอกเทศ นกอีมู เพนกวิน กีวี นกกระจอกเทศในอเมริกาใต้ และแคสโซวารีของออสเตรเลีย

การเคลื่อนที่ของนก

นกเป็นสัตว์ปีก เคลื่อนที่โดยการเดินด้วยขาและการบินไปในอากาศด้วยการขยับปีก การบินของนกเกิดจากการทำงานร่วมกันของอวัยวะต่าง ๆ และความเหมาะสมของโครงสร้างร่างกาย ดังนี้
1. กล้ามเนื้อที่ควบคุมการขยับปีก 

ที่ยึดอยู่ระหว่างกระดูกโคนปีก (humerus) กับกระดูกอก (sternum) ซึ่งประกอบด้วยกล้ามเนื้อยกปีกและกล้ามเนื้อกดปีกทำงานแบบสภาวะตรงกันข้าม กล่าวคือ เมื่อกล้ามเนื้อยกปีกหดตัว กล้ามเนื้อกดปีกคลายตัวปีกของนกจะยกตัวสูงขึ้น แต่เมื่อกล้ามเนื้อยกปีกคลายตัว กล้ามเนื้อกดปีกหดตัวปีกของนกจะถูกดึงลงหรือปีกถูกกดตัวลง เมื่อมีการขยับปีกขึ้นลงอย่างต่อเนื่องจึงทำให้นกสามารถบินได้

2. ปีกนก 

เป็นอวัยวะที่โครงสร้างภายในมีลักษณะคล้ายคลึงกับแขนคน ปีกนกช่วยให้นกสามารถบินได้ เนื่องจากโครงสร้างของปีกด้านบนมีความยาวมากกว่าด้านล่างเช่นเดียวกับปีกเครื่องบิน เมื่อนกลอยตัวอยู่ในอากาศ อากาศที่ไหลผ่านด้านบนของปีกนกจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงกว่าอากาศที่ไหลผ่านด้านล่างของปีก ทำให้ความดันอากาศใต้ปีกสูงกว่าความดันอากาศด้านบน ดังนั้นความดันอากาศด้านล่างของปีกนกจึงช่วยพยุงปีกและลำตัวของนกให้ลอยอยู่ในอากาศได้

3. ขนนก 

ขนที่ปกคลุมผิวลำตัวนก เป็นขนแบบก้านหรือขนแบบแผง (feather) มีลักษณะเบาบางช่วยอุ้มอากาศขณะบินได้เป็นอย่างดี นอกจากนี้ขนนกยังป้องกันไม่ให้อากาศผ่านได้ในขณะที่นกหุบปีกลง ทำให้เกิดความดันอากาศช่วยดันตัวนกให้เคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้ แต่เมื่อนกยกปีกขึ้นขนนกบริเวณปีกเปิดออกทำให้อากาศผ่านได้จึงไม่เกิดแรงต้านขณะที่นกบิน 4.ลำตัวของนก

นกมีน้ำหนักเบา เนื่องจากโครงกระดูกมีลักษณะเป็นโพรง มีถุงลมที่เจริญดีอยู่ติดกับปอดแทรกอยู่ในช่องว่างของลำตัวและในโพรงกระดูก  รวมทั้งนกไม่มีกระเพาะปัสสาวะ น้ำหนักตัวจึงน้อยเมื่อเปรียบเทียบกับสัดส่วนของลำตัว ทำให้นกเคลื่อนที่ด้วยการบินอยู่ในอากาศได้เป็นอย่างดี นอกจากนี้ถุงลมยังช่วยให้นกได้รับออกซิเจนเพียงพอต่อเมแทบอลิซึมที่สูงมาก เพราะการเคลื่อนที่ด้วยการบินนั้นต้องใช้พลังงานในปริมาณที่สูงมาก  โดยถุงลมจะทำหน้าที่เก็บอากาศสำรองไว้ ขณะหายใจเข้าอากาศที่ผ่านปอดส่วนหนึ่งจะเก็บไว้ที่ถุงลม เมื่ออากาศที่ใช้แล้วออกจากปอด อากาศที่เก็บไว้ในถุงลมจะเคลื่อนเข้าสู่ปอดทันทีซึ่งเป็นการช่วยให้ปอดทำหน้าที่ในการแลกเปลี่ยนแก๊สได้อย่างมีประสิทธิภาพ  นกจึงได้รับออกซิเจนเพียงพอต่อเมแทบอลิซึมภายในเซลล์

กลไกการบินของนก

ฟิสิกส์หรือกลไกที่เกี่ยวข้องกับนกที่บินได้นั้นคล้ายกับตัวอย่างเมื่อคุณยื่นมือออกไปนอกรถที่กำลังวิ่ง ขณะที่อากาศพุ่งเข้าหามือของคุณ มือของคุณจะเคลื่อนขึ้นและลง ทันทีที่หันมือไปด้านข้าง คุณจะรู้สึกว่าอากาศไม่กระทบฝ่ามืออีกต่อไป และอากาศก็ไหลผ่านได้ง่าย สิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะเมื่อคุณหันมือไปด้านข้าง พื้นที่ผิวของมือของคุณซึ่งขัดกับการไหลของอากาศจะลดลง และตอนนี้รูปร่างก็คล่องตัวขึ้น ปรากฏการณ์คล้ายคลึงกันเกิดขึ้นเมื่อนกบินไปในอากาศ มือข้างนี้คล้ายกับปีกนก

การบินของนกได้รับผลกระทบจากปัจจัยหลักสี่ประการ ได้แก่ น้ำหนัก การลาก การยก และแรงขับ อากาศจะไหลผ่านส่วนบนของปีกได้เร็วกว่าส่วนล่างของปีกอย่างเห็นได้ชัด เนื่องจากมีส่วนโค้งตามส่วนบนของปีกนก ส่งผลให้มีอากาศอยู่ที่ด้านล่างของปีกมากขึ้น เนื่องจากอากาศที่อยู่ตรงนั้นเคลื่อนที่ช้ากว่าความเร็วที่เคลื่อนไปบนปีกด้านบน ความกดอากาศที่เพิ่มขึ้นที่ด้านล่างของปีกส่งผลให้เกิดแรงที่กระทบบริเวณด้านล่างของปีก ทำให้เกิดแรงยกสำหรับนกที่จะบินขึ้นไปในอากาศ

เมื่อปีกของนกแล่อากาศและส่วนโค้งที่ด้านบนของปีก มันจะนำไปสู่ส่วนล่างของปีกนกที่ถูกผลัก การเคลื่อนไหวนี้ทำให้นกบินได้ นกมีรูปแบบการบินสามแบบ ได้แก่ เที่ยวบินร่อน บินบิน และบินกระพือปีก ในการร่อนร่อน ไม่มีการขับเคลื่อนและนกจะเหินเมื่อลอยขึ้นไปในอากาศ ในระหว่างการร่อน นกจะไม่กระพือปีกและใช้กระแสลมในการบิน ในบางครั้งเพื่อรักษาความเร็ว นกจะเอียงไปข้างหน้าเพื่อดำดิ่งลงไปเล็กน้อย ซึ่งจะทำให้นกบินต่อไปได้ ในระหว่างการกระพือปีก นกจะกระพือปีกซึ่งทำให้เกิดแรงยก จากนั้นตัวยกนี้จะหมุนไปในทิศทางไปข้างหน้าโดยให้แรงผลัก แรงผลักมีบทบาทสำคัญและเพิ่มความเร็วของนก โดยยกเลิกการลากไปพร้อม ๆ กัน กลไกทั้งหมดช่วยให้นกได้รับความสูงหรืออยู่ในระดับเดียวกัน

เมื่อสร้างลิฟต์ขึ้น สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าปีกของนกทำมุมเล็กน้อยซึ่งมีหน้าที่ เพื่อเบี่ยงเบนอากาศลง ทำให้เกิดแรงปฏิกิริยาไปในทิศทางตรงกันข้ามซึ่งจะสร้าง ยก. โดยทั่วไปแล้วนกขนาดเล็กจะกระพือปีกในอัตราที่เร็วกว่า เนื่องจากปีกขนาดเล็กสร้างแรงยกได้น้อยกว่าเมื่อเทียบกับปีกที่ใหญ่กว่า นอกจากนี้ ในระหว่างการกระพือปีก กางปีกของนกต้องอยู่ในมุมที่เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่ามีการเคลื่อนไหวที่เหมาะสม ในโลกธรรมชาติมีข้อยกเว้นบางประการและมีข้อยกเว้นที่คล้ายกันบางอย่างที่นี่เช่นกัน คุณรู้หรือไม่ว่านกจำนวนมากโดยเฉพาะนกที่มีขนาดเล็กกว่านั้นใช้หางของพวกมันในระหว่างการบินเพื่อสร้างแรงต้านของอากาศเพื่อให้นกเหล่านี้สามารถชะลอตัวลงได้อย่างง่ายดาย? นกอย่างนกกระทุงต้องวิ่งขึ้นเล็กน้อยก่อนจะบิน ในขณะที่ยังมีนกอื่นๆ อีกหลายตัวที่ยังร้อนอยู่ หินหรือพื้นผิวที่ร้อนอื่น ๆ ก่อนบินขึ้นเนื่องจากอากาศร้อนช่วยให้ถอดได้ง่าย แท้จริงแล้ว ในระหว่างการบินขึ้น อากาศจะเคลื่อนที่ผ่านปีกด้านบนเร็วขึ้นและช้าลงภายใต้ปีกนั้น บริเวณที่อากาศเคลื่อนที่เร็วขึ้นจะสร้างพื้นที่ที่มีความกดอากาศต่ำ อากาศไหลจากใต้ปีกไปยังบริเวณความกดอากาศล่างด้านบน ทำให้เกิดแรงยกตัวนกขึ้นไปในอากาศ และกระบวนการทั้งหมดเรียกว่าการยก

ส่วนใดของร่างกายที่ช่วยให้นกบินได้?

ไม่ว่าจะเป็นนกป่าที่อาศัยอยู่ในป่าอเมซอนหรือที่เราเห็นในเขตชานเมือง ลักษณะทางกายภาพทั้งหมดของนกมีบทบาทสำคัญในการช่วยให้พวกมันบินได้ ขนและปีกของนกเพียงตัวเดียว แม้จะยื่นออกไปเต็มที่ ไม่ได้เป็นเพียงลักษณะเฉพาะของร่างกายที่จำเป็นต่อการบิน มีส่วนของร่างกายอื่นๆ ที่นกใช้ระหว่างการบินซึ่งช่วยในการใช้ประโยชน์จากสภาวะลม

นกมีกระดูกหน้าอกที่ขยายใหญ่ขึ้นอย่างมากซึ่งเรียกว่ากระดูกอก ซึ่งช่วยในการรับแรงกดพิเศษ เราเคยเห็นนกค่อนข้างรับลม โดยส่งสัญญาณว่าพวกมันมีรูปร่างตามหลักอากาศพลศาสตร์ เนื่องจากนกมีขนที่บินได้น้ำหนักเบา อีกปัจจัยที่ช่วยให้นกบินได้ง่ายคือน้ำหนักตัวที่ต่ำแม้จะมีโครงสร้างที่แข็งแรง ซึ่งสาเหตุหลักมาจากนกที่มีกระดูกกลวง น้ำหนักตัวของนกลดลงอีกเนื่องจากมีจะงอยปากมากกว่าขากรรไกรทั้งหมด จะงอยปากยังช่วยให้นกมีรูปร่างตามหลักอากาศพลศาสตร์ซึ่งมีบทบาทสำคัญเมื่อนกสูญเสียความสูงระหว่างจังหวะลง

โครงกระดูกของนกนั้นแข็งแกร่งกว่าที่คุณจะจินตนาการได้ วิธีนี้ช่วยให้นกสร้างแรงผลักได้ดีเนื่องจากโครงกระดูกยึดติดกับกล้ามเนื้อเที่ยวบินอย่างแน่นหนา แม้ว่ามนุษย์ต้องการจะโบยบิน แต่การไม่มีปีกที่คอยขัดขวางเราไม่ให้ทำเช่นนั้น ปีกของนกสามารถแยกอากาศออกได้โดยการสร้าง airfoils แต่แขนของมนุษย์ไม่ได้มีรูปร่างที่เหมาะสมเพื่อสร้าง airfoils และแยกอากาศออกไปอีก นอกจากนี้ ปอดของนกยังมีบทบาทสำคัญในการช่วยให้นกบินได้ ปอดของนกมีประสิทธิภาพมากเนื่องจากการที่นกสามารถรับออกซิเจนจากที่สูงและบินได้ไกลโดยไม่เมื่อยล้า

นกบินได้สูงแค่ไหน?

มนุษย์ต่างหลงใหลในนกมาตั้งแต่เริ่มแรก เพราะไม่เพียงแต่นกสามารถบินได้ แต่พวกมันสามารถบินได้ในระดับสูง ในปี 1974 มีรายงานว่าแร้งกริฟฟอนของ Ruppell กำลังบินที่ความสูง 11,277.6 ม. ในขณะที่ชนกับเครื่องบินที่บินอยู่ที่ระดับความสูงนั้น

นกชนิดต่าง ๆ บินที่ระดับความสูงต่างกัน มีนกบางตัวที่อาศัยอยู่ที่ระดับความสูง 13,123 ฟุต (3999.9 ม.) ในขณะที่มีนกอพยพบางตัวที่รู้กันว่าบินเป็นประจำที่ระดับความสูง 10,000-13,000 ฟุต (3,048-3962.4 ม.) โดยเฉลี่ยแล้วแม้แต่นกที่ตัวเล็กกว่าอย่างนกฮัมมิงเบิร์ดจะพบว่าบินอยู่ที่ความสูง 16,404 ฟุต (4999.9 ม.) เหนือระดับน้ำทะเล

ใส่ความเห็น

อีเมลของคุณจะไม่แสดงให้คนอื่นเห็น ช่องข้อมูลจำเป็นถูกทำเครื่องหมาย *