flyvning (bevægelsesform)

Overordnet kan flyvning hos dyr inddeles i tre hovedformer: aktiv flyvning, hvor vingeslag genererer fremdrift og dermed opdrift, glideflyvning, hvor dyret bevæger sig fremad og passivt taber højde, og svæveflyvning, hvor opadgående luftstrømme udnyttes til at vinde højde. De fleste fugle bruger ikke konstante vingeslag, men veksler mellem aktiv flugt og glideflyvning eller, som mange spurvefugle og spætter, ballistisk flugt med indfoldede vinger. Fugle med høj vingebelastning (fx alkefugle og andefugle) benytter dog stort set kun aktiv flyvning. Svæveflyvning er en dominerende bevægelsesform hos mange fuglegrupper, som udnytter opadgående luftstrømme til at vinde højde. Det kan være opvinde langs højderygge eller termiske opvinde, der opstår, når solvarmet jord opvarmer luften, så den stiger til vejrs. Termikflyvere kredser og stiger inden for opvindens relativt snævre område og udnytter så den vundne højde gennem glideflyvning, indtil de møder en ny opvind. Teknikken bruges under fødesøgning af nogle rovfugle, og af mange større fugle (rovfugle, storke, traner mfl.) under trækket. Termik udvikles især over land, så termikflyvende trækfugle prøver at undgå at krydse havområder. Over tropiske have dannes dog svage opvinde, som fregatfuglene med deres meget lave vingebelastning er specialister i at udnytte. Andre havfugle, især stormfuglene, bruger opvinde langs bølgekamme samt en særlig teknik, der udnytter vindgradienten over havoverfladen (stigende vindhastigheder fra overfladen op til ca. 15 m højde).

Tilpasninger til forskellige flyveformer afspejles naturligt nok i vingeformen. Korte vinger tillader høje vingeslagsfrekvenser som fx hos hønsefugle, som er tilpassede til hurtig start. Afrundede vinger kan også være en tilpasning til manøvredygtighed og er fx almindeligt hos skovlevende fugle. Spidse vinger er effektive ved større hastigheder og forekommer bl.a. hos falke og langdistancetrækkere, inkl. svaner, som er de største fugle, der trækker over længere afstande uden at bruge svæveflyvning. Til termikflyvning er lange vinger som hos fregatfugle (og svævefly) mest effektive; termikflyvende trækfugle har imidlertid brug for høje glidehastigheder mellem termikvindene, hvilket opnås ved øget vingebelastning, og for landfugle vil meget lange vinger desuden være et problem ved start og landing. De relativt brede vinger hos rovfugle, storke, pelikaner og andre er således en kompromisløsning. De "fingrede" vinger hos de største arter virker ligesom lillevingen (alula) som slots i flyvinger (se også vinge), dvs. øger løftekraften ved lave hastigheder.

Hos flagermus ses tilsvarende tilpasninger i vingeformen som hos fuglene. Med en vinge dannet af udspændt flyvehud kan flagermus imidlertid ikke danne slots, men kan til gengæld i højere grad forme vingefladens profil. Specielt vil en øget krumning (camber) af denne øge løftekraften i forbindelse med langsom flyvning.

Med voksende størrelse og vingebelastning vokser den effekt der kræves for at flyve. Den mekaniske effekt, som dyret kan præstere, vokser også, men ikke så meget som den krævede effekt. Den hastighed i forhold til luften, som dyret kan opretholde i længere tid, får dermed både en øvre og nedre grænse. Stillestående flyvning vil indebære oparbejdelse af en iltgæld og kan kun ske i kortere tidsrum. For større dyr indsnævres hastighedsintervallet for vedvarende flyvning, og de fleste store fugle er ude af stand til at stå stille i luften, selv i kort tid. Det kan skabe problemer ved start og landing, medmindre de kan udnytte en passende kraftig modvind. Lomvier har den højeste vingebelastning blandt alle flyvende fugle, og de kan i praksis kun flyve med én konstant hastighed.

Store dyr har en snævrere margen for, hvilken nyttelast de kan bære. Rovfugle kan sjældent løfte en last på mere end deres egen vægt, og de allerstørste fugle kan knap nok løfte noget som helst. Store trækfugle kan heller ikke som mindre fugle oplagre store fedtmængder som energikilde ved lange etaper. Af samme grund er der en øvre grænse for, hvor store flyvende dyr kan blive. Grænsen ligger formentlig omkring 20 kg, svarende til den skønnede vægt af den uddøde vestgrib Teratornis og visse pterosaurer. De største nulevende flyvende fugle, som er hannerne hos stortrappen, vejer op til 18 kg. Den mulige størrelse er også begrænset nedadtil, fordi vingeslagsfrekvensen vokser med aftagende størrelse, og der er en grænse for, hvor hurtigt muskler kan arbejde. De mindste kolibrier, med op til 100 vingeslag pr. sekund, har nået denne grænse. Insekterne bruger et andet princip og er ikke underlagt samme begrænsning.

Flyvende dyr understøtter deres vægt ved at accelerere luft nedad. Det fysiske grundlag er, at et legeme med asymmetrisk tværsnit, eller et skråtstillet symmetrisk legeme, i en luftstrøm afbøjer luften og selv påvirkes af en kraft med en komponent vinkelret på luftstrømmen (se aerodynamik). Ved glideflugt er denne komponent, løftekraften, sammen med komponenten i luftstrømmens retning (luftmodstanden) og vægten de eneste virkende kræfter. Hvis de skal balancere, så bevægelsen er jævn, må løftekraften pege skråt fremad, og bevægelsen derfor foregå skråt nedad. Ved at tilføje en drivende kraft (thrust) kan en jævn vandret bevægelse opnås. Vingeslagets funktion hos flyvende dyr ved 'normale' og høje hastigheder er at levere denne kraft, ikke at bære vægten. Det opnås ved at give den gennemsnitlige løftekraft en fremadrettet komponent, hvilket igen opnås ved dels at skråtstille vingeslagets plan (nedslaget fremad/nedad), dels at vride vingen om sin længdeakse (og hvis vingen er fleksibel, at bøje den i opslaget).

Ved langsom og stillestående flyvning (svirreflugt) må vingeslaget bære vægten. Hos mange insekter samt kolibrier, der har stive vinger med et næsten symmetrisk tværsnit, sker det ved, at vingen bevæges i vandret plan og vrides så meget i opslaget, at geometrien er den samme som i nedslaget, og løftekraften hele tiden peger opad. Hos alle andre fugle og hos flagermus er opslaget uden aerodynamisk funktion og tjener kun til at forberede næste nedslag.

Flyvning er meget energikrævende; beregninger kompliceres stærkt af vingens bevægelse og variable geometri. For små insekter spiller viskøse kræfter desuden en stor rolle. For store insekter og flyvende hvirveldyr, hos hvilke klassisk aerodynamik bedre kan anvendes, er der en sammenhæng mellem den fornødne mekaniske effekt og flyvehastigheden, som afbildet grafisk tager form af et U. Den hastighed, der kræver mindst effekt, betegnes v_mp (minimum power speed), og v_mr (maximum range speed) er den hastighed, ved hvilken effekten divideret med hastigheden (eller energien pr. tilbagelagt strækning) er mindst. Langsom eller stillestående flyvning er særlig krævende bevægelsesformer.

For fugle er tilnærmelsesvise værdier af v_mr registreret hos adskillige arter. Den vokser teoretisk med kvadratroden af vingebelastningen (vægt divideret med vingeareal), og i overensstemmelse hermed flyver små spurvefugle med 20-30 km/h og ederfuglen med 76 km/h, mens de fleste andre fugle ligger mellem disse yderpunkter.

• vinge
• aerodynamik