| 回首頁 | ENGLISH | 兒童館 | CHILDREN | MyMuseum
| 進階檢索
現在位置:自然與人文數位博物館 » 一般大眾 » 數位典藏 » 動物學 » 爬蟲類 » 學習資源
:::
空中移動
空中移動
  有一些爬蟲類已超出樹棲的範疇,並且進化移動的特化器官藉著空氣作垂直空間的行進動作。除了停止再往下掉落,這類的動物可以在牠們往下降落的時候水平地移動。以超過45度角往下掉落的動物,我們認為牠們是在降落,而那些以少於45度角往下掉落的,我們則稱之為滑翔。最極致的,則是靠動物本身的力量讓自已保持在空中,在這個情況當中,就已算是在飛翔。降落與滑翔有時被說成是被動飛行,與之區別的則是動力飛行。
  不像動力飛行的複雜空氣動力學,降落與滑翔的物理現象相對顯得單純得多,結合了重力與流體動力學。像任何往下掉落的物件,由於重力的關係,一隻動物就是一個加速的實體,而且身體的質量乘上重力加速度等於重量(W=M.g)。重量是一股垂直往下的力量,而且它顯現出一股大小相等,方向相反的空氣動力的反作用力,以下稱之為R,垂直往上作用。當一隻滑翔中的動物以水平的小角度(ө)下降,垂直的力量就能被分解為曳力,以下稱為D,曳力跟著動物的動作以直線作用,不過是以相反的方向作用,有效地使動物減緩。(這種曳力就是輪郭曳力,而且與水生有機體的表面曳力相等。)就像在流體力學當中,升力(L)被定義為與曳力互相垂直作用的反作用力。因為升力與曳力以直角相互作用,對於任何反作用力,增加的曳力會造成升力的減弱,反之亦然。再者,當下降的角度加大,犧牲了升力,曳力就會變得更強,當動物以一個自由落體垂直落下的時候,D=R而且L=0。反過來說,下降的角度愈小,升力就愈大,動物在著地之前所能移動的距離也會愈遠。降落與滑翔之間的差別在於下降的角度,而這個差別有實際的結果。若ө>45度,一隻降落中的動物垂直下降的距離比牠的水平移動距離還長,而ө<45度,一隻滑翔中的動物水平移動的距離會比牠下降的距離還長。同樣地,如果是ө>45度,曳力就是主要減緩動物下降的力量,而如果ө<45度,升力則會貢獻較多。會滑翔的動物也能夠降落,但非必要,反之亦然。因為合力最終還是要依賴重力的拉扯,所以不論升力是降落的還是滑翔的動物所產生的,都是因為牠在下降。因此,當牠往前的動作停止的時候,就是它不再下降了。牠只能藉著自已的肌肉力量來產生額外的升力讓自已繼續飛行,或者藉著氣流像是風,或熱對流來飛翔。
  二種相關的變數,即身體質量與表面積,對於降落或滑翔的族群來說,是經常在修正的。對任何預設的身體質量來說,升力可以隨著動物投射面積的增加而增加(從後面來看的話,是牠二度空間的投射面積)來當作一個更有效的螺旋槳。更進一步來說,對於任何預設的表面積,減少身體質量就會減少重量和翼載荷(每表面積單位的重量)。低翼載荷是高效率的降落者與滑翔者的特質,而且通常能讓牠們緩慢下降,輕鬆落地。
  有些現存的爬蟲類世系包含了可以降落和滑翔的族群。在蜥蜴當中,強力的蹼趾可以在飛蹼守宮身上發現,牠是一種來自東南亞的壁虎,擁有寬大扁平的皮膚,就是我們熟知的翼膜,當這種動物往下掉落的時候,身體二側的翼膜才會被動地展開,也有小片的扁平皮膚在頭的後方,沿伸到尾巴。雖然蹼和翼膜也許是從較小的皮膚附器相關的隱態演化而來,但翼膜的鱗片和真皮層都有變形以提高僵硬度,並且維持一個弧形的輪廓。飛蹼守宮可達到水平40度那麼小的滑翔角度,雖然牠的總滑行路徑通常是很險峻的。飛行通常都從峭壁開始,快速下降,稱之為下降階段,然後接著在側邊翼膜打開的時候,角度變得較小,然後曳力讓降落變得緩慢,這裡則稱之為滑行階段。如果飛蹼守宮的翼膜被移除的話,下降階段是不受影響的,但滑行階段的速率會增加50%,增加陡度而減少了滑行距離。把腳綁住,讓蹼不能張開,對滑行表現會有很強烈的負面衝擊。不只是下降速度會增加與滑行距離顯著地減少,而且蜥蜴們也無法在滑行的時候自由操縱了。
  最高度衍生的空中族群就是樹棲的飛龍科飛蜥屬了,就好像是一條飛翔的龍一樣。不像飛蹼守宮的被動翼膜,飛蜥屬有很大的翼膜,由五到七根延長的肋骨所支撐,並且在蜥蜴起跳的時候,積極主動地展開。骼肋肌會主動地把前二根肋骨往前拉,而剩下的肋骨與前二根肋骨是由韌帶所相連,所以這個動作即把整個翅膀拉開。翼膜中的帶狀彈性纖維,或許在滑行之後,幫助翼膜收回到折褶的位置。這個飛行可以被分成三個階段。第一,蜥蜴以陡峭的80度角進入到快速下墜的狀態,在這段期間,牠們的長尾巴便在身後舉起。當足夠的動能累積完全之後,尾便會往下移動,此時翼膜的前方便揚起以增加出擊的角度。蜥蜴進入到水平階段,在這個階段,牠可以以15度的小角度滑行。在著地之前,尾巴會再次舉起,然後這隻動物會敏銳地往上掠過,然後文雅地在樹幹上降落。從十公尺高往下跳的蜥蜴可以滑行60公尺遠,而即使如此,牠們也有可能會降落在牠們起飛點下面的兩公尺內。
  滑行對於有鱗目動物來說,並不侷限於有肢動物。像飛蜥,也會在牠們下墜的時候展開牠們的肋骨,將身體撐寬,並且讓腹側面形成一個深深的凹處,如此也許就產生了升力。下降的角度可以達到30度那麼小。
*
				空中移動
* 空中移動
*
				空中移動
* 空中移動
 
 
 
 
推薦關鍵字
延伸閱讀
   
數位典藏國家型科技計畫/國立自然科學博物館 版權所有
Copyright National Digital Archives Program. / National Museum of Natural Science. All rights Reserved.
瀏覽人次:17093313

|  關於我們|  最新消息|  網站地圖|  科博館