Stavba těla

 

Ptačí pero - informační text, náměty do výuky
zpracoval Martin Kříž a Tomáš Krásenský

 

Přeměněné plazí šupiny, které ptáci nosí na těle, jsou skutečnými majstrštyky evoluce. Výborně plní několik funkcí zároveň. Především skvěle hřejí – přesněji řečeno tepelně izolují, což byl asi jejich původní účel; dodnes jsou péřové bundy a spacáky nepřekonatelné, zvlášť, jsou-li plněny prachovým peřím severských kachen. Ptáci šetření teplem mají zapotřebí, protože jejich tělesná teplota je okolo 40 °C, takže bez vyjikající izolace by rychle vychladli k smrti. Pera jsou také často zajímavě zbarvena či tvarována –  pověstná je paví nádhera, ale neméně vzhlední jsou ledňáčci, kolibříci a třeba i obyčejní kohouti; jiní ptáci peří používají k maskování (sovy, lelci, slepice bažantů…). Datlům a šoupálkům pomáchají pevná ocasní pera šplhat po stromech. Jako samet hebký kožíšek na peří sov zase umožňuje bezhlučný let tichem noci a naopak roztažené rejdováky sluk vytvářejí při střemhlavém letu hlasitý bekavý zvuk. Délka ocasních per konipásků, vlaštovek nebo strak zase ukazuje na celkovou tělesnou zdatnost samečků.
 

Zaměřme se teď však pouze na typickou vlastnost ptáků, která je s peřím spojena – a tou je let. Tento způsob pohybu je ladný a účinný, ale vyžaduje značné množství energie a dobré přizpůsobení tvaru těla i jeho jednotlivých částí. Pro krátkost místa budeme věnovat pozornost jednomu jedinému typu pera – a to tak zvané ruční letce.
 

Ruční letky tvoří konec křídla. U rychlých letců, jako jsou vlaštovky, rorýsi, racci, sokoli… jsou uspořádány do ostré srpovité špičky, u plachtících ptáků, jako jsou káňata nebo čápi, tvoří typické „prsty“ na konci perutě. Tato pera mají dost typický tvar. Musí totiž vyhovět několika, občas protichůdným, požadavkům.

 

• Především musí být aerodynamické:
  • ve směru pohybu ptáka, tedy vpřed, je třeba, aby byl jeho odpor vůči vzduchu co nejmenší
  • … a naopak při máchnutí křídlem, tedy při pohybu směrem potřebuje ptačí letec co největší odporovou sílu, která jej samotného zvedá vzhůru
• Současně je však nutné, aby bylo pero pružné
• … a co nejpevnější v ohybu (ohybem je nejméně namáhána špička a obvod pera a nejvíce místo upevnění brku v kůži).

 

Pero je opravdu velmi pružné: odtud ostatně pochází i české synonymum pro pružinu a také přeneseně psací pero – původně se psávalo seříznutým brkem. Tuto vlastnost má materiál, z něhož je tvořeno – bílkovina keratin, který je pevný a pružný současně. Je to tentýž materiál, který tvoří například lidské nehty.

Co nejmenší aerodynamický odpor ve směru pohybu vpřed je zajištěn tím, že letka má typický profil letadlového křidla:

 

• výška ve směru pohybu je malá
• přední – tak zvaná náběhová – hrana je poněkud zaoblená
• zadní – odtoková – hrana je dlouhá a velmi pozvolně se zužující
• svrchní strana je vyklenutá vzhůru, což vyvolává aerodynamický vztlak
• osten – brk – má v místech, kde jej obtéká vzduch, průřez tvaru písmene „C“:
  • zachovává tak dostatečnou pevnost (jako má například stejně tvarovaný průřez ptačím zobákem, řapíkem listu rebarbory nebo bršlice, jehlicí borovice nebo jalovce, drátem deštníku, svinovacím metrem, držadlem naběračky a podobně)
  • … a současně dostatečně nízký profil, který neklade příliš velký odpor proudícím vzduchu

 

Co nejvyšší aerodynamický odpor ve směru kolmém k pohybu (směrem k zemi – při máchnutí křídlem) je dán vyklenutím profilu letky směrem vzhůru – podobně, jako ruka šikovného plavce se při záběru vytvaruje „do mističky“. Síla, působící při máchnutí křídlem je tak při tomto tvaru největší možná.

Co nejvyšší mechanická pevnost v ohybu umožňují dva triky:
 

• Prvním je to, že brk (osten) pera je dutý – stejně jako lešenářské trubky, stébla trav, kosti savců a podobně. Pevnost vůči ohybu totiž – při zachování hmotnosti trubky – roste přímo úměrně jejímu průměru.
• Druhým trikem je geometrické uspořádání profilu: Průřez brkem (ostnem) i jednotlivými větvičkami má výrazně větší výšku než šířku. Zkuste si ohnout pravítko „na plocho“ a „na výšku“ – je to velký rozdíl. Tato vlastnost je popsána veličinou, zvanou kvadratický moment nebo také moment setrvačnosti plochy. Ten závisí na výšce profilu velmi silně (třetí mocninou). Toho využívají nejen ptáci ve svých pérech, ale také stavaři u různých nosníků s profilem tvaru písmene „I“ a podobně
• … a konečně je vyšší pevnost zajištěna i materiálem. Špičky letek jsou velmi často zbarveny tmavě. Je to dáno pigmentem melaninem, který dává namáhaným místům vyšší odolnost.

 

Náměty a inspirace do výuky

 

• Hledejte peří v přírodě, zkuste zjistit nejen, od kterého druhu ptáky pocházejí, ale zkuste zjistit, zda jde o pera rýdovací, letky, prachové peří, ocasní peří…
• Udělejte si výstavu ptačího peří
• Prostudujte peří pod lupou či mikroskopem
• Zkuste drát peří a vyrobit si s dětmi polštář
• Zkuste seříznutým brkem psát