幅広い速度での黒い請求のカササギとハトの飛行運動学

形態で鳥がどのように速度で飛んでいる間に翼と体の動きを変えるかを調査するために、4-14 m S-1と鳩（コロンバリビア）の速度で飛行する黒い請求カササギ（PICA PICA）の高速（60 Hz）ビデオテープを6-20 M S-1で飛行します。ハトは、カササギと比較して、より高い翼荷重とより高いアスペクト比翼を持っていました。両方の種は、特に中間飛行速度で、加速と減速の段階で、定常速度飛行の段階を交互に交互に行いました。鳥はこれらの段階の間で翼ビートの運動学を変調し、減速中に頻繁に非振動段階を示しました。前飛行中の運動学におけるこのような変調は、カササギの典型ですが、野生のハトではありません。ハトの挙動は、同様の速度での自由飛行の動きと比較して、閉じた風ターンネルでの飛行の電力コストの削減に対する対応である可能性があります。安定した速度飛行中、翼ビート周波数は飛行速度の増加に伴い変化しませんでした。水平に比べて体角、翼端と手首のストローク面角は水平に比べて翼端と手首の角度と、尾の中央での尾を表す角度がすべて飛行速度の増加とともに減少し、それにより、速度で速度で速度で速度で正のスラストで翼羽ばたきのドミナント機能のシフトのシフトを示すことを示しています。Wingbeat Kinematicsを使用してリフト生産を推測すると、カササギはあらゆる速度で定常速度飛行中に渦巻きの歩行を使用したのに対し、ハトは6および8 m S-1で渦巻き歩行を使用し、10 m S-1での遷移渦回転歩道、および連続渦の歩行速度での連続渦の歩行を使用しました。どちらの種も、加速のために渦巻きの歩行を使用し、中間の風とトンネル速度での飛行中の減速のために連続射撃歩行または非滑りの位相を使用しました。ハトは、飛行速度が上昇したが、境界線を実行することはなかったため、グライド中に徐々に翼を曲げました。カササギのグライド中の翼幅は、飛行速度によって変化しませんでしたが、非滑り間隔の境界の割合は、速度が10から14 m S-1に増加しました。非覆い翼の姿勢の使用は、羽ばたき中に使用される歩行と翼のアスペクト比に関連しているように見えました。速い飛行速度でのフラップバウンディング飛行を使用して代謝および機械の出力を減らす能力が体重と否定的に拡大されることが提案されている「副次的な」仮説を開発します。これは、鳥の断続的な飛行の使用を説明するために他の著者によって以前に示唆された「固定gear」仮説の代替品を表しています。特に瞬間的な飛行速度とウィングビート内の運動学が文書化された場合、この分野での将来の比較研究は価値があります。実験室での新しい研究には、翼の翼の運動学と空力の力の同時記録が含まれるべきです。

To investigate how birds that differ in morphology change their wing and body movements while flying at a range of speeds, we analyzed high-speed (60 Hz) video tapes of black-billed magpies (Pica pica) flying at speeds of 4-14 m s-1 and pigeons (Columba livia) flying at 6-20 m s-1 in a wind-tunnel. Pigeons had higher wing loading and higher-aspect-ratio wings compared with magpies. Both species alternated phases of steady-speed flight with phases of acceleration and deceleration, particularly at intermediate flight speeds. The birds modulated their wingbeat kinematics among these phases and frequently exhibited non-flapping phases while decelerating. Such modulation in kinematics during forward flight is typical of magpies but not of pigeons in the wild. The behavior of the pigeons may have been a response to the reduced power costs for flight in the closed wind-tunnel relative to those for free flight at similar speeds. During steady-speed flight, wingbeat frequency did not change appreciably with increasing flight speed. Body angle relative to the horizontal, the stroke-plane angles of the wingtip and wrist relative to the horizontal and the angle describing tail spread at mid-downstroke all decreased with increasing flight speed, thereby illustrating a shift in the dominant function of wing flapping from weight support at slow speeds to positive thrust at fast speeds. Using wingbeat kinematics to infer lift production, it appeared that magpies used a vortex-ring gait during steady-speed flight at all speeds whereas pigeons used a vortex-ring gait at 6 and 8 m s-1, a transitional vortex-ring gait at 10 m s-1, and a continuous-vortex gait at faster speeds. Both species used a vortex-ring gait for acceleration and a continuous-vortex gait or a non-flapping phase for deceleration during flight at intermediate wind-tunnel speeds. Pigeons progressively flexed their wings during glides as flight speed increased but never performed bounds. Wingspan during glides in magpies did not vary with flight speed, but the percentage of bounds among non-flapping intervals increased with speed from 10 to 14 m s-1. The use of non-flapping wing postures seemed to be related to the gaits used during flapping and to the aspect ratio of the wings. We develop an 'adverse-scaling' hypothesis in which it is proposed that the ability to reduce metabolic and mechanical power output using flap-bounding flight at fast flight speeds is scaled negatively with body mass. This represents an alternative to the 'fixed-gear' hypothesis previously suggested by other authors to explain the use of intermittent flight in birds. Future comparative studies in the field would be worthwhile, especially if instantaneous flight speeds and within-wingbeat kinematics were documented; new studies in the laboratory should involve simultaneous recording of wing kinematics and aerodynamic forces on the wing.