中文名:空中移動
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後設資料
- 資料識別：
- 系統編碼:0b00000181dabfd4
- 資料類型：
- 紀錄類別:動物學習資源
- 著作者：
- 作者:黃文山
- 主題與關鍵字：
- 主題:動物
- 描述：
- 簡介: 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。
- 出版者：
- 數位化執行單位:國立自然科學博物館（http://www.nmns.edu.tw/）
- 來源：
- 數位化單位:國立自然科學博物館動物學組爬蟲類
- 管理權：
- 典藏單位:國立自然科學博物館
授權聯絡窗口
- 鍾舜丞
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chungnmns@nmns.edu.tw
