Křídlo (biologie)

Křídlo (alae) 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 křídel

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
• Ptakoještěři, minimálně před 225 miliony lety, kdy tato skupina vznikla
• Ptáci, před 150 miliony lety
• Letouni, před více než 50 milióny lety

Křídla z pohledu fyziky

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 .

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).

Ptáci dovedou měnit tvar křídel reorientací jednotlivých obrysových per v průběhu letu, tento mechanismus však ještě není plně pochopen a objasněn.

Rekordy související s křídly

Z ptakoještěrů měli největší rozpětí křídel rody Quetzalcoatlus a Hatzegopteryx, jejichž zástupci měli rozpětí asi 10 až 13 metrů.

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 . Tím je největším aktivně létajícím živočichem současnosti, v pravěku to byl z ptáků obří mrchožrout příbuzný dnešním kondorům Argentavis magnificens ze skupiny teratornů, jehož rozpětí dosahovalo až 6,1 metru. Naopak nejmenší rozpětí křídel má kolibřík kalypta nejmenší (Mellisuga helenae), jen 3,25 cm .

Z 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.

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

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

Křídlo ptáků

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, z nichž jsou nejznámější pštros, emu, nandu, kasuár, kivi a tučňáci.

Přizpůsobení k letu

Téměř všechny části ptačího těla jsou přizpůsobeny k létání . 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 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 letounů

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, 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.

Křídlo hmyzu

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).

Okřídlené skupiny a výjimky

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).

Anatomie

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.

Modifikace

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

Další skupiny „okřídlených“ organismů

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.

Mytologie

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

Reference

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

Související články

• Létání
• Plachtění
• Anatomie ptáků

Externí odkazy

• Slovníkové heslo křídlo ve Wikislovníku
• Téma Křídla ve Wikicitátech
• (česky) ]