初级飞羽的凹缘-鸟类飞行原理

第2章展示了初级飞羽的一根或两根羽片是如何从某个点开始向叶尖变狭窄的。宽度的变化可以是渐进的或突然的，也可以是实质性的或几乎不明显的。当翅膀拉伸时，这种有缺陷或有缺口的羽毛的尖端不重叠，形成将手翼羽毛的远端分开的槽。翱翔的大型鸟类树立了极端的例子，但许多极其多样化的群体中只有部分种类存在羽毛缺陷。研究鸟类飞行的专家对不同鸟类羽毛的凹凸分布现象也没能给出功能性的解释，有凹缘的羽毛在海鸟中并不常见。极端的飞行者，如雨燕和蜂鸟也没有，只有大多数雀形目的窄前缘羽片是有凹缘的。在一些鸡形目（西方松鸡）、鸷鸟（鹫鹰目）、乌鸦（鸦科）和鹳（鹳科）中，尾翼边缘有凹缘是极端的。在许多鸭子（鸭科）中，只有第1根羽毛显示出更宽的后羽片凹缘。所有在上升的暖气流中翱翔的鸟都有极窄翼，这是由于初级飞羽的伸展和存在大量的凹缘的原因。Pennycuick（1973）提出了一种密封性与循环转弯之间的重要关系。像雉鸡之类的在茂密植被中栖息的鸟类在垂直起飞时，可能会受益于大量开槽的翅膀，但目前并不十分清楚。

许多鸟类，甚至那些没有凹缘的鸟类，在翅膀拍打周期中也可能会出现一些开槽，特别是在极限动作时或起飞过程中。同时，在那些有尖锐的初级飞羽的鸟身上，手翼羽毛的极端扩张也会导致翼尖开槽。通常在蜕皮期会看到翅膀上的空隙，这可能会给人留下翅膀开槽的印象，但这当然是一个完全不同的现象。羽毛的自由而窄的尖端往往是向后弯曲的。在重型鸟翱翔的过程中，它们明显地承载着重量，因为它们是向上弯曲的。每根羽毛可能会产生升力，并可能充当三角翼。Blick等（1975）测量了平翼和开槽翼尖后的涡量，发现平翼尖的最大涡量比开槽翼尖的涡量高出一个数量级。试验中，开槽翼是一种木制长方形机翼模型，用5只加拿大鹅的初级飞羽粘在顶端，以提供开槽。我们不知道这个比较有多现实。流动可视化可以真实地洞察这一常见现象的作用。(www.xing528.com)

一些功能已被分配给开槽初级飞羽，如大攻角下失速延迟，可以通过减少阻力，增加升力和储存弹性能量来完成，还可以增加纵向稳定性（见Norberg，1990）。Graham（1931）认为凸起的小翼羽和手翼之间的间隙是腕关节的缝隙，他把这些开槽看作在翅膀受到强烈气流时，能够大角度操作的防失速装置。但是翼尖和腕部槽的功能尚不清楚。通常在狭窄的暖气流下，飞翔的鸟类的翼尖羽毛在探测气流的外部边界时具有感觉功能。此外，减阻、提高升力、提高纵向稳定性也在很早就被提出了，然而，没有任何直接证据可证明上述功能。