Několik poznámek o létání
Křídla
Ptačí křídla se svou anatomií a konstrukcí podobají lidské paži v jednotlivých prvcích, které se však v detailu od sebe liší zejména v části odpovídající ruce člověka s prsty – ty jsou u ptáků redukovány. Kostru křídel připevňují k hrudnímu koši (sternum) pletence lopatkové, jejichž součástí jsou kosti krkavčí (coracoideae), které nasedají na přední hranu prsní kosti a jako sloupy podpírají ramenní klouby. Lopatky (scapulae) tvoří šavlovitý útvar rovnoběžný s páteří, spojený vazy se žebry. Klíční kosti (claviculae) srůstají do vidlicového útvaru – furculy. V místě spojení všech těchto tří kostí se nachází otvor – kanálek, kterým prochází šlacha zdvihačů křídel. Nejmohutnější kostí křídel je kost pažní (humerus), která kloubní hlavicí zapadá do jamky tvořené kostí krkavčí, furculou a lopatkou. Na hlavici je ještě otvůrek, kterým vniká do kosti vzduch z meziklíčkového vzdušného vaku. Nejdelší část křídla představuje oddíl složený ze silnější kosti loketní (ulna) a slabší kosti vřetenní (radius). O loketní kost se opírají brky loketní letky. Na loketní kloub je elastickým vazivovým pouzdrem napojeno zápěstí, tvořené jen dvěma kostmi. Ostatní kosti srostly se třemi kůstkami záprstními do společného útvaru – carpometacarpus, na nějž nasedá většina ručních letek. Z prstů se zachovaly jen tři a podle posledních poznatků se jedná o prsty II., III. a IV. Prst III. má dva články, prst IV. má jen jeden článek a na II. prst je napojen svazek per zvaný křidélko – alula. Tento prst je vztyčený a pták jej používá při letových manévrech a při přistávání (zabraňuje vzniku vířivých vzdušných proudů na křídlech).
Prsní svaly
Nejmohutnější svalovina pro pohyb křídel je na prsou. Jsou to hlavně dva svaly, jejichž hmotnost představuje 15 % hmotnosti ptáka, u vynikajících letců (fregatka, holub) může jejich hmotnost dosahovat až 35 % hmotnosti těla. Silnějším z obou svalů je velký sval prsní (musculus pectoralis major), který táhne křídlo směrem dolů. Pod ním je na prsní kosti hluboký sval prsní (musculus supracoracoideus), jehož šlacha prochází otvorem mezi třemi kostmi lopatkového pletence a upíná se svrchu na pažní kost, kterou při letu zvedá. Zvedání je energeticky méně náročné, proto hmotnost tohoto svalu je asi jen 10 % hmotnosti velkého prsního svalu.
Vztlak
Aby pták vzlétl, musí překonat zemskou tíži – gravitaci, k tomu je jeho tělo uzpůsobeno svým aerodynamickým tvarem připomínajícím kapku, včetně profilu křídel jako nosné plochy. Při startu ze země chybí pro vzlétnutí počáteční rychlost, pták si proto musí pomoci rozběhem nebo výskokem a máváním křídly pod vysokým úhlem náběhu – podobně jako při přistávání. Start, ale i přistání jsou energeticky nejnáročnější, proto je pro větší ptáky výhodné startovat proti větru. Let umožňuje klenutá (konvexní) horní plocha křídel a spodní vydutá (konkávní) strana. Částice (molekuly) vzduchu, které obtékají horní část profilu křídel, vykonávají delší dráhu než u plochy spodní. Na svrchní straně se proto rychlost proudění a kinetický tlak zvyšují a na spodní straně snižují. Tím vzniká nahoře podtlak vytvářející sílu, která ptačí tělo zvedá. Pod křídly jsou poměry opačné, vedoucí ke zvýšení statického tlaku, jenž tlačí křídlo vzhůru. V bezvětří se pohybují molekuly vzduchu Brownovým pohybem všemi směry a vytváří tzv. statický tlak „q“, naproti tomu při proudění vzniká tlak kinetický „p“. Bernoulliho rovnice P+q=konstanta dokazuje, že mezi oběma tlaky existují konstantní vztahy. Čím je jeden tlak vyšší, tím musí být ten druhý nižší. Aerodynamické uspořádání těla letícího ptáka odklání proti němu proudící vzduch směrem dolů a ten vytváří sílu směřující vzhůru, která tělo ptáka zvedá. Tuto sílu známe pod pojmem vztlak.
V rovnovážném stavu je za letu tíha ptáka (tj. jeho hmotnost v gravitačním poli Země směřující kolmo dolů) v rovnováze s výslednou aerodynamickou silou (výslednicí vztlaku a odporu), jejíž působiště je soustředěno v tzv. aerodynamickém středu – v těžišti tlakových sil. Vztlak je síla kolmá na aerodynamický odpor vzduchu při obtékání ptačího těla vzduchem. Nárůst vztlaku se zvyšuje se čtvercem rychlosti vzdušného proudu. Proti letu ptáka působí aerodynamický odpor, který závisí na tvaru, ploše a postavení křídel, na tření o povrch těla a na indukovaném odporu. Tento odpor vzniká při tendenci vyrovnat tlak na horní a spodní ploše křídel, přičemž se tvoří vířivé, turbulentní proudění za odtokovou hranou křídel. Největší brzdící síla působí na špičkách křídel. Pták se umí s touto silou vyrovnávat, třeba zúžením a zašpičatěním křídla. Velikost vztlaku a odporu závisí rovněž na úhlu náběhu křídla. Náběhem se rozumí postavení osy profilu křídla k vodorovné rovině a směru proudění vzduchu. Vznikne tak při vodorovném letu velmi ostrý úhel náběhu křídel od 3 do10 stupňů, což je ideální stav pro vytváření vztlaku a překonávání aerodynamického odporu. Při jeho velké změně se stává úhel negativní a křídlo je tlačeno nikoli nahoru, ale naopak dolů, což pták použije pro změnu rychlosti letu, při manévrování či přistávání. Při úhlu náběhu nad 15 stupňů se vztlak sníží tak, že se pták začne propadat, a při 90 stupních vztlak zmizí a křídlo se stává účinnou brzdou přistávací rychlosti. Přistávání je nejkritičtějším manévrem, jímž je nutné zredukovat kinetickou energii letu. V první fázi, kdy jsou křídla nastavena na velký úhel náběhu, pomáhá široce roztažený a sklopený ocas zastavit let. Těsně před dosednutím se sklopí na opačnou stranu, aby vytvořil maximální vztlak, který vyrovná tíhu ptáka v gravitačním poli a současně zabrání jeho překlopení dozadu. Snadněji přistávají ptáci s malým plošným zatížením křídel. Pták pohybem křídel může reagovat na vnější podněty prostředí velmi rychle; nejrychlejší reakce u člověka je cca 0,06 s, u ptáků 0,006 s.
Hmotnost
Na letové schopnosti má rozhodující vliv také hmotnost ptačího těla a tím i plošné zatížení křídla. Mezi ptáky s největší hmotností a plošným zatížením patří například albatros rodu Diomedea o hmotnosti 9 830 g, s plochou křídel 6 220 cm2 a plošným zatížením 1,58 g/cm2 (rozpětí přes 3 m). Sup bělohlavý (Gyps fulvus) má hmotnost 7 500 g, plochu křídel 10 450 cm2 a plošné zatížení 0,72 g/cm2 (je velký 95–110 cm a má rozpětí 230–265 cm), holub doupňák (Columba oenas) má hmotnost 202 g, plochu křídel 840 cm2 a plošné zatížení 0,24 g/cm2 (délka 32–34 cm, rozpětí 65–70 cm), vrabec domácí (Passer domesticus) má hmotnost 29 g, plochu křídel 120 cm2 a plošné zatížení 0,24 g/cm2. Má-li pták letět pomalu, musí mít co největší plochu křídel, což znamená velký odpor, takže při zrychlování letu zmenšuje plochu křídel jejich stažením (připažením) do tvaru písmena M. Takový let je typický pro dravce. Větší ptáci musí pracovat s nižší frekvencí pohybu křídel, protože jejich kostra by nevydržela napětí z velkých setrvačných sil. Z toho bylo odvozeno, že pro krajní možnost frekvence mávání s využitím svalů umožňující let je nejvyšší hmotnost ptáka zhruba 12–15 kg. Kosti křídel musí mít dostatečnou tuhost a minimální hmotnost. Ke zlomení pažní kosti (humerus) dochází u ptáků při zatížení 125 Mpa (megapascal odpovídá síle jednoho newtonu působící na plochu jednoho milimetru čtverečního). Například fregatka obecná (Fregata minor), nejlepší letec s rozpětím křídel 2 m, délkou 85–105 cm a o hmotnosti 1 200–1 600 g má hmotnost kostry 100 g. Hmotnost kostry ptačího těla se u většiny ptáků pohybuje kolem 4 % hmotnosti těla.
Když si koupíme jakýkoli atlas papoušků nebo i odbornou knihu o chovu papoušků, nenajdeme nic o jejich letových schopnostech a technice letu ptáků jako takových – proč? Protože papoušek má sedět ve své ubikaci a nemá co létat, nanejvýš trochu po voliéře či po bytě, takže o létání nepotřebuje chovatel nebo vlastník papouščího společníka nic vědět – k čemu by mu to bylo? Létání v přírodě na volno praktikuje jen nemnoho nadšenců, kteří chtějí riskovat, že jim papoušek uletí, a kvůli nim se také není nutno v literatuře principem a typy létání zabývat. Šťastné chvíle, byť i jen krátkého letu, zažije málokterý papoušek, ti ostatní poskakují po bidlech, aby se tak zbavili stresu a vnitřního napětí z nenaplněné touhy po nějaké přirozené činnosti a možnosti použít svá křídla.
Typy létání, které se mohou týkat i papoušků
Z různých typů letů je nejjednodušší a patrně i vývojově nejstarší let klouzavý, který nespotřebovává téměř žádnou svalovou energii a jehož výkon závisí na plošném zatížení křídel. Například sup doletí při poklesu výšky o 10 m do vzdálenosti 170 m a albatros až 200 m. Poměr mezi ztrátou výšky a ulétnutou vzdáleností se nazývá koeficient klouzavosti; u holuba je 1:9 při rychlosti 11 m/s, u albatrosa 1:20 při rychlosti 14 m/s. Ptáci s velkým plošným zatížením (albatros) klouzají mnohem rychleji.
Typ klouzavého letu by mohl přicházet v úvahu především u velkých papoušků – například arů, při manévru přistávání s větší rychlostí nebo při delším přeletu. Také když v přírodě hejna arů létajících na jílové stěny, známé jako liz arů, něco vyruší, ptáci vzlétnou za hlasitého křiku a krouží nad rušitelem i za částečného využití klouzavého letu s nataženými ocasními pery. Velcí arové mají z papoušků největší rozpětí křídel a při své hmotnosti i vhodné plošné zatížení křídel kolem 0,45–0,70 g/cm2. Například ara hyacintový má délku křídla 392–411 mm, hmotnost kolem 1 500 g, ara arakanga má délku křídla 368–408 mm, hmotnost 900–1 500 g, ara ararauna má délku křídla 360–386 mm, hmotnost 1 000–1 500 g (délka křídel podle J. M. Forshawa – udává se jako vzdálenost od ohbí složeného křídla po konec nejdelší letky, do celkového rozpětí je nutno započítat ještě délku paže – humerus).
Plachtění
Vyvinulo se z klouzavého letu. Takový let vzniká, když stoupavé teplé vzdušné proudy (termika) ptáka při letu nadnášejí. Ptáci, kteří se dokonale přizpůsobili ke klouzavému letu, jsou zároveň i zdatnými plachtaři – například supové. Ptáci využívající termiku se nechají vynést do výšky nad 1 000 m a klouzavým letem, při kterém dosahují rychlosti 40–50 km/h, hledají jiný vzestupný proud a mohou tak doletět na velké vzdálenosti. U „plachtařů“ se vyvinuly zvláštní svaly, které udržují napjatá křídla při minimálním výdaji energie. K plachtění se spotřebuje jen 3–5 % energie. Jiný způsob plachtění vzniká za pomoci stálých i bouřlivých větrů. To se nazývá plachtění dynamické – využívají ho albatrosové, také buřňáci. Takové plachtění je typické pro zvláštní stavbu křídel, která jsou dlouhá a štíhlá, mají nejvíce loketních letek. Letky jsou krátké a tuhé, což zabraňuje jejich třepetání při náporu větru. Takovýto typ letu není ani velkými papoušky používán nejen z hlediska uspořádání jejich křídel, ale i proto, že neprovádějí dálkové přelety a drží se ve svém ekosystému jen o určité geografické rozloze, nabízející určitou šíři topografických, klimatických, geologických (např. jílový liz) a hydrologických podmínek, s výskytem dílčích prostředí majících vlastnosti, které zde žijícím papouškům plně vyhovují. Částečně tažní jsou někteří středně velcí, zejména australští papoušci, jako například kakadu přilbový, lori žíhaný, papoušek červenokřídlý, papoušek kouřový, papoušek nádherný.
Veslovací let
Jestliže oba předchozí typy letů nejsou pro papoušky dosti příznačné, je tu let veslovací, který používá většina ptačích druhů za pomoci svalů umožňujících mávání křídel. Pták se ve vzduchu pohybuje jakoby plaváním. Křídla jsou ohebné plochy, při jejichž mávání opisuje každý bod křídla jakousi elipsu a tím, že se pták pohybuje dopředným směrem, probíhají pohyby křídel po dráze připomínající vlnovku. Při zvednutí křídla se jeho špička nachází před a nad tělem, při poklesu se naopak dostává dozadu a pod tělo. Špička křídel opisuje dráhu trvající kolem 10 milisekund a zvedání křídla je pomalejší, kolem 30 milisekund. Ruční letky ptáka pohánějí dopředu, loketní letky spíše slouží jako nosné plochy. Jednotlivé letky se při zdvihu křídla natáčejí kolem osy a jako otevřené žaluzie propouští vzduch, aby se snížil jeho odpor. Při mávnutí směrem dolů se musí letky pevně spojit, aby se mohly opřít o obtékající vzduch. Celou mechaniku pohybu křídla tvoří 50 svalů, mezi nimiž některé natáčejí jednotlivé ruční letky, jež mohou pracovat i nezávisle na sobě.
To vše umožňuje letovou obratnost a schopnost měnit rychlost letu, aniž by to snížilo stabilitu letu. Ocas neslouží jako výškové kormidlo u letadla, neboť základem manévrovacích schopností za letu jsou křídla, a roztažená rýdovací pera ocasu slouží k brzdění a ke zvětšení nosné plochy. Špičky štíhlých křídel se pohybují rychleji než konce křídel širokých. Například rorýs udeří za sekundu křídly asi 9krát, čáp bílý 2krát. Pomocí radaru a posouzení okolností ovlivňující let (směr, sílu větru apod.) byly zjištěny rychlosti ptačího letu; například sokol stěhovavý létá rychlostí 55–220 km/h při letu střemhlav, hrdlička divoká 60–72 km/h, špaček obecný 37–81 km/h. Let je pohyb velmi rychlý, ale také energeticky nákladný. Účinnost přeměny metabolické energie na mechanickou energii je nejvýše asi 25 %. Nelze zanedbat vlastní bazální energetickou spotřebu, která bude záviset na způsobu a délce letu a na velikosti ptáka. Tato spotřeba u malých ptáků je asi 20 W na 1 kg hmotnosti. Například 7 kg vážící sup musí za letu zvýšit metabolismus až dvacetkrát – pokud jen neplachtí. Letící pták o hmotnosti 100 g spotřebuje dvakrát větší energii než pohybující se podobně velký savec, ale stejnou dráhu pták uletí za třetinu času. Jakmile dosáhne hmotnosti 2 kg, efektivnější formou pohybu se stává již chůze či běh podobně velkého savce. Pokud se někteří ptáci vyvinuli do obrovských rozměrů, nezbylo jim než se vzdát vzdušného prostoru – létání. Čím je savec a pták menší, tím rychlejší má metabolismus a tím větší množství potravy v závislosti na hmotnosti těla musí konzumovat.
Třepetavý let
Někteří ptáci dokážou zůstat stát ve vzduchu na jednom místě, například poštolka vyhlížející kořist, v takovém případě jde o let třepetavý. Pták si musí pohybem křídel vytvořit potřebný vztlak, který by ho udržel ve vzduchu, přitom tělo visí téměř v poloze kolmé k zemi. Křídla jsou v lokti ohnutá a ruční částí letek se pohybují ve vodorovné rovině dopředu a dozadu, čímž vzniká potřebný vztlak. Dokážou to i někteří malí pěvci (rehek, lejsek), kteří se ve vzpřímeném postoji udrží při pohybu celých křídel několik sekund na místě. (Zdroj: zoolog a etolog Zdeněk Veselovský, 2001, paleontolog a biolog Chris Lavers, 2000, Ing. Rudolf Dvořák, 2015.)
A uměli tak létat i moji kakarikiové žlutočelí, když se chtěli co nejpomalejším opatrným letem dostat v ranním šeru přes celý byt za mnou do ložnice; nechával jsem klec přes noc otevřenou. Tělo viselo kolmo dolů na rozepjatých a rychle mávajících křídlech ve výšce asi metr nad podlahou. Stávalo se to i před velkým zrcadlem v koupelně, kde pták zcela zpomalil a téměř stál na místě, aby pozoroval svůj pohyb. Nevím, jestli si uvědomoval sám sebe, ale choval se tak velmi často. Volně pouštěný krotký papoušek po našem obydlí často překvapí něčím, o čem se ani v odborné literatuře nepíše. Dozvíme se jen, že někteří papoušci raději šplhají, než létají – nejspíš asi jak kdy. Jestliže nedáme našemu papouškovi příležitost, aby let aspoň občas použil, také jako součást vlivu prostředí, přispíváme k tomu, aby se posléze stal fyzickým i psychickým invalidou. „Pojem vrozeného chování nijak nepopírá důležitost faktorů prostředí pro jeho vývoj. Obecně lze říci, že ani jeden typ chování se nevyvíjí nezávisle na prostředí.“ (Oyama, 1985.)
