Otevřít hlavní menu

Křídlo (biologie)

Diagram homologiních křídel tří skupin létajících obratlovců, z nichž jedna je již vyhynulá: (1) ptakoještěr (Pterosauria), (2) netopýr (Chiroptera), (3) pták (Aves)

Křídlo (alae[1]) je v zoologii označení pro specializované přední končetiny živočichů, které slouží především k vytvoření potřebné aerodynamické síly pro let vzduchem. Někdy má však i jiné funkce. Mezi významné skupiny živočichů s křídly patří zejména ptáci, hmyz, netopýři a ptakoještěři.

Evoluce křídelEditovat

Obecně se má za to, že se křídla vyvinula čtyřikrát a nezávisle. Podobný tvar křídel je tedy příkladem konvergentní evoluce, křídla různých skupin živočichů jsou si pouze analogická (podobná funkcí), nikoliv zděděná od společného předka. Tyto čtyři skupiny jsou:

  • Hmyz, vznik někdy mezi 300–400 milióny lety [2]
  • Ptakoještěři, minimálně před 225 miliony lety, kdy tato skupina vznikla
  • Ptáci, před 150 miliony lety [3]
  • Letouni, před více než 50 milióny lety[4]

Křídla z pohledu fyzikyEditovat

Princip letu živočichů je v zásadě podobný, jako v případě letadel. Dynamický vztlak vzniká prouděním vzduchu na křídla. Stoupání do výšky je způsobeno tím, že křídla jsou nahoře vyklenutá (konvexní) a dole vydutá (konkávní). Proto vzduch nad křídlem vykonává delší dráhu a vzduch nahoře a dole mají rozdílné tlaky. Tím vzniká vztlaková síla, která zvedá křídlo [5].

Let naopak zpomaluje tření vzduchu s tělem živočicha, tvarový odpor a indukovaný odpor (způsobený vířením vzduchu na špičce křídel). Omezením pro létání je tedy hmotnost a tvar živočicha (aerodynamický tvar).

Rekordy související s křídlyEditovat

 
Albatros stěhovavý (Diomedea exulans) má největší rozpětí z dnes žijících ptáků

ptakoještěrů měli největší rozpětí křídel rody Quetzalcoatlus a Hatzegopteryx, kteří měli rozpětí až kolem 13 m [6].

Největší rozpětí křídel ze současných ptáků má albatros stěhovavý (Diomedea exulans), a to až 3,7 metru. Díky nim může plachtit ve vzduchu několik hodin a na jeden metr klesání urazí vpřed 22 metrů [7]. Tím je největším létajícím živočichem současnosti, v pravěku to byl obří mrchožrout příbuzný dnešním kondorům Argentavis magnificens ze skupiny teratornů, jehož rozpětí dosahovalo až 8,3 metru. Naopak nejmenší rozpětí křídel má kolibřík kalypta nejmenší (Mellisuga helenae), jen 3,25 cm [8].

letounů mají největší rozpětí někteří kaloni rodu Pteropus, a to až 1,8 metru. Nejmenším netopýrem je Craseonycteridae thonglongyai s rozpětím méně než 15,2 cm.

motýlů mají největší rozpětí motýl královna Alexandra (Ornithoptera alexandrae)[9] a tyza velká (Thysania agrippina) [10], oba shodně 31 cm, nejmenší rozpětí má naopak drobný motýl Stigmella ridiculosa (rozpětí jen 2 mm) [11].

Nejtěžším létajícím živočichem současnosti je drop velký, který váží až 21 kg. Nejrychleji ze všech ptáků máchají křídly kolibříci, až 200krát za sekundu.[3]

Křídlo ptákůEditovat

 
Siluety ptáků v letu, dokazující různá uzpůsobení tvaru křídel pro různé typy letu.
 
topografie ptačího křídla, s důrazem na peří. - specializovaná pera:
1. ruční letky
2. velké ruční krovky
3. letky křídélka
4. předloketní letky
5. velké předloketní krovky
6. střední krovky
7. malé krovky
8. ramenní peruť

Křídla jsou charakteristickým znakem ptáků, i když ne všichni ptáci je dokážou využívat k letu. Mezi nelétavé ptáky patří v současnosti asi 40 druhů ptáků[12], z nichž jsou nejznámější pštros, emu, nandu, kasuár, kivi a tučňáci.

Přizpůsobení k letuEditovat

Téměř všechny části ptačího těla jsou přizpůsobeny k létání [5]. Kosti jsou duté a prostoupené vzduchovými komůrkami a trámčinou. Dokonce se redukovaly některé orgány: samice má jen jeden vaječník, ptáci nemají zuby, a podobně. Létání také potřebuje hodně energie a ptáci jsou proto horkokrevní, mají výkonnou dýchací a oběhovou soustavu.

Pro zvýšení výkonu jsou ptačí křídla pokrytá peřím. S vývojem letu se některá obrysová pera funkčně specializovala: nejvýraznější je tato specializace na křídlech a na ocasu ptáka. Zejména dlouhé letky (viz obrázek) slouží k zvýšení plochy křídel.

Anatomie ptačího křídlaEditovat

Související informace naleznete také v článku kostra ptačího křídla.

Kostra ptačího křídla se v mnohých ohledech liší od kostry horní končetiny savců. Je to dáno tím, že ptáci používají horní končetinu ve většině případů k jedinému účelu, k letu, na což je křídlo velmi dobře uzpůsobeno. Tak jako u savců je kostra křídla tvořena pletencem (cingulum) a kostmi volné končetiny, tedy vlastního křídla (ossa alae).

Křídlo letounůEditovat

 
netopýr Townsendův (Plecotus townsendii)

Jedinou skupinou okřídlených savců jsou letouni (netopýři a kaloni), dobří letci, kteří dosahují rychlostí až 55 km/h.

Kosti prstů jsou u letounů mnohem pružnější, než je tomu u ptáků. Důvodem je absence vápníku a dalších minerálů v chrupavkách. Na příčném řezu jsou také kosti prstů zploštělé (nikoliv kulaté), což ještě napomáhá pružnosti křídel. Třetí příčinou je elastičnost kůže, která se může natáhnout více, než je u ostatních savců běžné.

Křídla letounů jsou také mnohem tenčí, než ptačí křídla, a tak mohou letouni velmi dobře manévrovat. Povrch jejich křídel je vybaven tlakovými receptory (Merkelovy buňky). Na rozdíl od savců mají letouni uprostřed těchto tělísek malý chlup[13], který (jako u páky) ještě zesiluje informace o okolním prostředí. Díky těmto receptorům mohou letouni sbírat informace o okolním vzduchu a podle toho se řídit.

Křídla letounů však obsahují i další významné receptory, které např. umožňují detekovat náraz hmyzu do blány křídel.[13]

Křídlo hmyzuEditovat

 
Velmi dokonalé křídlo vážek. Má množství žilek s uzlinami a často také plamku (stigma)
 
Chroust obecný, jeden pár se u něj změnil v tvrdé krovky, druhý pár jsou blanitá křídla

Křídla hmyzu jsou výrůstky hmyzí vnější kostry (exoskeletonu), které umožňují hmyzu létat. Není jasné, jak a proč se křídla u hmyzu vyvinula. Jedna teorie říká, že se křídla vyvinula z tergitů, hřbetních destiček tělních článků hmyzu. Druhá tvrdí, že křídla jsou modifikované zadečkové žábry (jako je známe od vodních najád jepic).[14]

Okřídlené skupiny a výjimkyEditovat

Křídla se vyskytují u většiny zástupců hmyzí podtřídy křídlatí (Pterygota). Primitivním znakem bezkřídlých (Apterygota) je právě absence křídel. Naopak křídla druhotně ztratili i někteří křídlatí, jako například řád blechy (Siphonaptera) a Phthiraptera (luptouši, vši). Někdy se křídla redukují u jednoho pohlaví, většinou u samic, jako například u kodulkovitých (Mutillidae) a řásnokřídlých (Strepsiptera). U fíkovnicovitých (Agaonidae) zanikají křídla naopak u samečků. Dále zanikají u dělnic eusociálního hmyzu, např. termitů a mravenců.

Vzácně vznikají křídla jen v určité fázi životního cyklu, například u mšic, které právě prochází fází šíření (dispersal phase).

AnatomieEditovat

Křídla hmyzu jsou výrůstky hmyzí vnější kostry (exoskeletonu), které umožňují hmyzu létat. Nachází se na druhém a třetím hrudním článku (mezothorax a metathorax). Většina hmyzu má na každém z článků jeden pár křídel, přední pár jsou přední křídla, zadní pár jsou zadní křídla (někdy jsou zadní zakrnělá).

Hmyzí křídla jsou vyztužená množstvím žilek s příčkami, které je spojují. Vzniklé "buňky" jsou pak často určovacím znakem a vodítkem pro evoluční biology. Plně funkční křídla vznikají až u dospělce, po posledním svlékání. Jedinou výjimkou jsou jepice (Ephemeroptera), jejichž předposlední instar (tzv. subimago) má rovněž vyvinutá křídla.

V klidu jsou křídla položená naplocho na tělo nebo jsou složená. Nejčastěji se však skládá jen zadní pár křídel, u některých skupin (sršňovití - Vespidae) se skládají křídla přední.

ModifikaceEditovat

Křídla hmyzu mají různé modifikace, mezi které patří polokrovky, krovky, krytky, třásně a haltery.

Další skupiny „okřídlených“ organismůEditovat

I několik dalších zvířat si vyvinulo „křídla“. Jedním příkladem jsou létající ryby, jejichž křídla vznikla zvětšením ploutví. Další skupiny, především z australské zvířeny, jako například vakoveverkovití, vakoplšíkovití či kuskusovití, mohou pouze klouzat určitou vzdálenost a křídla v pravém smyslu nemají, pouze kožní blány.

V určitém slova smyslu si létání vyvinuly i některé rostliny, jejichž plody se rozšiřují vzduchem. Tento jev se nazývá anemochorie a uplatňuje se například u javorů (Acer), jejichž plody jsou křídlaté nažky.

MytologieEditovat

Z mytologických bytostí mají křídla například pegasové, andělé nebo draci.

ReferenceEditovat

V tomto článku byly použity překlady textů z článků Bird flight na anglické Wikipedii, Bat na anglické Wikipedii a Insect wing na anglické Wikipedii.

  1. JAVOREK, Vladimír. Kapesní atlas ploštic a křísů. 1. vyd. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, n. p., 1978. 400 s. S. 14. 
  2. Vznik hmyzího křídla, OSEL.cz, dostupný http://www.osel.cz/index.php?clanek=2902
  3. a b Soukupová, P. (2007): Jak létat i bez křídel, 21. století, http://www.21stoleti.cz/view.php?cisloclanku=2007021931
  4. Jak netopýr dostal křídla, OSEL.cz, http://www.osel.cz/index.php?clanek=1003
  5. a b Campbell, N.A. et Reece, J.B. (2006): Biologie, nakl. Computer press
  6. E. Buffetaut, D. Grigorescu, Z. Csiki: A new giant pterosaur with a robust skull from the latest Cretaceous of Romania, abstrakt dostupný http://www.springerlink.com/content/w55xf7hvvmwp6t5c/
  7. Rattenborg, Niels, C. (11 May 2006). Do Birds Sleep in Flight?. Naturwissenschatten, Vol. 93 Number 9. http://www.springerlink.com/content/373128476108587x
  8. http://animaldiversity.ummz.umich.edu/site/accounts/information/Mellisuga_helenae.html
  9. Queen Alexandra's Birdwing Butterfly, http://www.enchantedlearning.com/subjects/butterfly/species/Queenalex.shtml
  10. White Witch (Thysania agrippina) http://www.texasento.net/agrippina.htm
  11. Archivovaná kopie. greenfield.fortunecity.com [online]. [cit. 2008-02-16]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2011-01-10. 
  12. {title}. www.nhm.org [online]. [cit. 11-02-2008]. Dostupné v archivu pořízeném dne 13-07-2007. 
  13. a b Melissa Calhoun (15 December 2005). Bats Use Touch Receptors on Wings to Fly, Catch Prey, Study Finds. Retrieved on 2006-10-18.
  14. Grimaldi, David (2005). Evolution of the Insects. New York, NY: Cambridge University Press.

Související článkyEditovat

Externí odkazyEditovat