1. Bevezetés

         Az állatvilág legnagyobb része életének valamely szakaszában - táplálékszerzéskor, új területek meghódításakor vagy szaporodáskor - mozgásra kényszerül. A mozgás saját létfenntartásának alapfeltétele, az élővilág egyes csoportjainak jellegzetes kiváltsága. Ez a cselekvés hely- illetve helyzetváltoztatást eredményezhet, új körülményekhez, lehetőségekhez juttathatja az élőlényt. Az egyes állatcsoportok specializált mozgásfajtákkal rendelkeznek, melyek saját szükségleteik kielégítéséhez alkalmazkodva jöttek létre. A mozgásfolyamatokat jellegzetes mozgásszervek, izomegységek, külső hatások, fizikai törvények szabályozzák. Az emberi fejlődés eredményessége a technika csodáinak nevezett közlekedési eszközökben nyilvánul meg. Ezek által az ember saját helyváltoztató mozgását könnyítette meg. Járműveit a fő szempontok (a gyorsaság, biztonság, kényelem) alapján fejlesztette ki, sok esetben az állatok tévedhetetlen mozgási mechanizmusát véve alapul. Ezzel ellentétben az állatoknál a körülményekhez való alkalmazkodás, a táplálékszerzés, a szaporodás játssza a fő szerepet.

            Az ember már ősidők óta figyeli az állatok mozgását, erről tanúskodnak a barlangrajzok, majd a különféle kutatások. E megfigyeléseknek köszönhetően a XX. század embere már könnyen bepillanthat az állatok mozgásának rejtelmeibe.

2. Mozgássémák

            Az élőlények viselkedése kihat mozgásukra. Megkülönböztetünk öröklött mozgási formákat és taxisokat, amelyek a tájékozódáson alapulnak. Az öröklött mozgási sémák egy fajra specializálódott ösztönös mozgáskombinációk, amelyek általában egy adott pillanatban érzékelt külső inger hatására jönnek létre. A későbbiekben azonban a mozgás megindulásához belső késztetés szükséges. E tájékozódó magatartást változékony és állandó külső hatások irányítják, így mindig egy adott szituációban külső megismerés révén keletkezik. E két mozgási séma egyszerre, de időbeli egymásutániságban is felléphet. A kétéltűek esetében a táplálékszerzés első fázisában a helyben megfordulás a tájékozódás eredménye. Amikor elég közel jutottak a zsákmányhoz, az öröklött mozgási séma, a nyelv kicsapása következik. Ha a zsákmány ebben a pillanatban reagál, megmenekülhet. Ám ha előbb érzékeli a veszélyt, a kétéltű a taxis és az ösztönös viselkedés sorozatát váltja ki, a vadászatot. Másik példánk a nyári lúd tojásgörgetése. A tojás megpillantása után a nyak a test középsíkja felé hajlításával szintén öröklött mozgási séma lép fel Ebben az esetben azonban megmutatkozik e mozgás merevsége, hiszen egy nagyobb tojáshoz a nyári lúd már nem képes alkalmazkodni.

            Az ösztönös cselekvés magában foglalja mindkét viselkedésformát.

3. Mozgásformák

            Az állatvilág legnagyobb része - életének legalább egyes szakaszaiban - helyváltoztató mozgásra kényszerül. Az egyes fejlettségi fokokon természetesen más-más mozgástechnika, mozgásszerv alakult ki. Az alacsonyabb rendű állatok esetében legtöbbször sejtmozgásról beszélünk, amely a sejt egészére jellemző. Az egysejtű élőlények - mint például az amőbák - állábakkal rendelkeznek, amelyek a sejtplazma változó kitüremkedései által jönnek létre. A külső szilárdabb ektoplazma egy helyen elvékonyodik. Ennek hatására a belső cseppfolyós endoplazma oda áramlik, így jön létre az álláb. Ez az ektoplazma kiegyenlítődésével eltűnik, ám az amőba elmozdulásához vezet. A mozgásnak ez a fajtája főleg a sejtfal nélküli sejtben lehetséges, a nyálkagombákra, amőbákra, vándorsejtekre jellemző. A későbbiekben, a sejt sűrűsödése révén, egyre inkább eltűnik ez a mozgásforma, és a sejt-szervecskék veszik át a mozgásszerv szerepét.

            Az egysejtű ostorosok és egyes baktériumok jellegzetes ostormozgását a hosszabb plazmaszálak, úgynevezett ostorok csapkodása okozza.

            A csillómozgásért a rövid szálú, de nagy számban jelenlévő csillók felelnek, amelyek evezőszerű azonos irányú és szabályszerű csapkodásukkal hajtják előre a testet. Főleg a csillós egysejtűek, a csalánozók, férgek, puhatestűek és tüskésbőrűek lárvái rendelkeznek csillókkal, de a kifejlett örvényférgek, bordás medúzák helyváltoztatását is a csillómozgás segíti. A többsejtű állatok testfelületén vagy szerveik belsejében (pl.: légcsöveikben, beleikben) is találkozhatunk csillókkal, amelyeknek az idegen anyagok eltávolítása a feladata.

            Az egyedfejlődés során kialakultak különféle, fajspecifikus mozgásmechanizmusok. Érdekes megemlíteni a hidraállatok osztályába tartozó portugál gályát, amely önálló hajtóenergia híján a szél energiáját hasznosítva, egyetlen léghólyagja felhajtó erejének segítségével lebeg a vízfelszínen. Léghólyagja felső részén található fésűjével és fogófonalaival a víz- és légáramlási viszonyokat figyelembevéve manőverezik. Az apró gályák egyetlen eltérő tulajdonsága az, hogy az egyik részük csak jobbról, a másik részük csak balról érkező szélben „működőképes”. Így a két típus a világóceán két oldalára koncentrálódik.

4. Mozgás földön, vízben, levegőben

            4.1. .A szárazföldön az egyik legsajátságosabb a gyűrűsférgek perisztaltikus mozgása, amely a bőrizomtömlő révén jön létre. Ez a bőr, a hosszanti és körkörös izmok szerkezeti és működési egysége. A piócák előrehaladásában segítséget nyújt testük hátsó részén a tapadókorong, amellyel megkapaszkodnak. Ezután gyűrűs izmaik kinyújtják, végül a hosszanti izmok összehúzzák testüket, s testük elülső részén található szívókorongjukkal tapadnak meg. A földigiliszta mozgásfolyamata a szelvényezettség miatt szakaszosan, testszelvényenként történik.

             A hullámmozgás előfutára a féregmozgás, hiszen míg a giliszták és piócák testében mindkét oldalon egyszerre húzódnak össze a hosszanti izmok, addig a hullámmozgást végző kígyóknál ez az összehúzódás ellentétes. A kígyók testhullámára jellemző, hogy ugyanakkora sebességgel mozog hátra, mint amennyivel a kígyó halad előre. Hajlékonyságuk a 100-400 csigolyából álló gerincoszlopra vezethető vissza. Főként ennek köszönhetik hullámmozgásukat. Hullámmozgással mozognak a puhatestűek törzsébe tartozó csigák is, amelyek lábmechanizmusuk révén jutnak előre (1.kép). A függőleges izomkötegek összehúzódása nyomást gyakorol a kis „kamrákban” lévő testnedvre. A folyadék előrenyomul, így lendíti előre az összehúzódott izomkötegeket. Ezen emelkedő és süllyedő szakaszokból épül fel a csiga lábán a hullám.

            Mint ahogy az előbb említettük, először a férgeknél jelent meg az izommozgás, amely az izmok összehúzódása révén jön létre. Mivel az izmok megnyúlásra nem képesek, általában ellentétpárokba rendeződve helyezkednek el, így mégis kialakítják az összehúzódás és megnyújtás alapfeltételét. Magasabb fejlettségi szinten ezek az izmok a külső vagy belső vázhoz kapcsolódnak, ezáltal képesek mozgatni különböző testrészeiket. Ez jelenik meg a gerinceseknél is, mivel ezek az élőlények csontból vagy porcból álló belső vázzal rendelkeznek. A puhatestűekre pedig a mészből álló külső váz jellemző.

            A szárazföldön találkozhatunk a járás, futás, ugrás jelenségeivel. Az ugrást, mint a helyváltoztatás gyors és energiafelhasználás szempontjából legkedvezőbb módját ismerjük. A fejlettebb állatok nagy része tud ugrani, de leghatékonyabban a szöcskék, bolhák, békák és kenguruk sajátították el ezt a mozgási technikát. Fontos fizikai szempontok befolyásolják ezt a mechanizmust, többek között arra vonatkozóan, hogy milyen irányelvek követésével juthat legtávolabbra az állat. (Az elérhető magasságot  a testsúly döntően nem befolyásolja.) A béka a hajítások törvényét követve 45 fokos szögben löki el magát a talajtól (2.kép). Ahhoz, hogy a legnagyobb gyorsulást érje el, a test tömegét fel kell gyorsítania a kezdősebességre, minél rövidebb idő alatt. Így a béka ugrás előtt összehajtogatja lábait, izmai megnyúlnak, majd a hosszú combizmoknak, az alsó lábszár izmainak, végül a sarok és az ujjak feszítőizmainak segítségével hirtelen elrugaszkodik a talajtól. Mellső lábait testéhez szorítva csökkenti a légellenállást, szemeit pedig behúzza, ezzel is növelve ugrása hatásfokát. A kenguruk lábaiban lévő rugalmas inak földet éréskor kinyúlnak, így energiát raktároznak a következő ugráshoz. A szöcskék és bolhák energiaraktározása a lábukban lévő rugalmas fehérje összehúzódásával történik, amely egy kioldó mechanizmus során megnyílik, és a levegőbe katapultálja az állatot.

                A járás és annak gyorsabb változata a futás a legismertebb mozgáskombinációk közé tartoznak. Főleg a gerinces állatokra jellemző, ám már a rovaroknál is találkozunk a helyváltoztatás e módjával. A rovarok hat járólábukat hármas csoportokban mozgatják. Az első és a harmadik az egyik oldalon, a második a másik oldalon végzi feladatát. Ezalatt a többi három láb háromszöget alkotva egyensúlyozza az állatot.

            A százlábúak és ikerszelvényesek sorrendben, egymás után emelik apró végtagjaikat. Így oldalról megfigyelhető a már említett hullámmozgás, mely látszólagos hullám ugyanolyan sebességgel halad hátra, mint amekkorával az állat előre.

            A kétlábú vagy két lábon járó állatok egyik lábukat mindig a földön tartják járás közben, míg a négylábú élőlényeknél haladás közben mindig csak egy láb van a levegőben. Ezáltal még bármelyik pillanatban megállhat az élőlény, ha veszélyt érez. (Valószínűleg a két lábon járó dinoszauruszok is hasonló módszert alkalmaztak.) A kétéltűekre még jellemzőek a halak „s” vonalú hullámai, s a lábak emelési sorrendjét még a gerincoszlop hajlása határozza meg.

            A négylábúak járásmódjai a lábak mozgatásának sorrendjében és sebességében térnek el egymástól. Ám járásuk mindig a biztonságos lábak alkotta háromszögek sorából tevődik össze. Az állat súlypontja a gerinc hajlása következtében mindig abba a háromszögbe kerül, amelynek sarkait a földön nyugvó lábak alkotják. A sebesség növekedésével nem alakul ki ez a biztonsági háromszög, sőt teljesen megváltozik az állat lépteinek ritmusa. Az ügetés során már csak két láb érinti a talajt. Mint azt megfigyelhetjük, ilyenkor például a ló lábai átlót alkotva szinte cikkcakkban mozognak.

            A négylábú állatok mozgásánál már fontos szerepet kap a sebesség. Leggyorsabb változata a vágta (3. kép).

            A futás egyes szakaszaiban előfordulhat, hogy csak egy láb dobban a földre. Így a mozgás ugrások sorozatává válhat, vagyis a lökés következtében az állat léptei meghosszabbodnak. A futás sebessége annál nagyobb, minél közelebb van mozgás közben a combcsont forgáspontjához a combot „lengető” izmok találkozása. Így nagyobb izomerő kifejtésével gyorsabb mozgás érhető el. A talpak jellemzői is befolyásolják a futást. Hiszen a támaszkodó medve egyáltalán nem mozog gyorsan, a „lábujjhegyen” járó ló viszont annál inkább. Az állatok futásának sebességhatára a végtagok mozgatási sebességétől függ, amelyet a testfelépítés és az izomzat fejlettsége döntően befolyásol.

            4.2. A vízben történő mozgás fő képviselői a halak. Jellemző mozgásukra - például a földigilisztával ellentétben -, hogy a testhullám mindig gyorsabban fut hátra, mint ahogyan hal halad előre. Ilyen oldalirányú hullámmozgással közlekednek a hosszú testű vízi állatok, például az orsóhalak, az angolnák és a vízisiklók. A halak fő mozgatószerve a farok, melynek hullámba csapása határozza meg az élőlény úszási képességét. A farok alatti úszók a stabilizálást, a farokúszók főleg a kormányzást szolgálják. A két páros mellúszó az irányváltoztatást, a hasúszókkal a függőleges mozgást segíti. A könnyebb előrehaladást teszi lehetővé, hogy a halak bőre nyálkás. Ez kisebb súrlódást biztosít. Ezt legtökéletesebben a vízi emlősök közül delfinek víztaszító, többrétegű és rugalmas bőre érzékelteti, amely nyomás hatására lágyan behajlik, miközben a szemölcsök közül kipréselődik a zsír. Így alakul ki a delfin körül a legsimább vízáramlás.

            A halak merülését segíti az úszóhólyag, amely egy rugalmas falú gáztartály. Ennek kitágulásával és összehúzódásával növelhető és csökkenthető a testükre ható felhajtóerő. Feladata az emelkedés-süllyedés szabályozása és a halra nehezedő víznyomás ellensúlyozása.

A tonhalak, kardhalak és általában a nagy testű ragadozók számára létkérdés a gyors mozgás, hiszen el kell kapniuk zsákmányukat. A törzsfejlődés során erre specializálódott a hátrahajlott, vastag, lekerekített farokuszony, a kúppá hegyesedő test és a nagy felületű evezőlapát. A halak haladási sebességét főleg a testhossz és a farok csapkodásának intenzitása határozza meg.

Az emlősállatok közé sorolandó bálnák és delfinek is gyorsúszónak számítanak, azzal a különbséggel, hogy vízszintes farokuszonnyal rendelkeznek, amely úszás közben le-fel csap. A ráják és lepényhalak is ezt a módszer alkalmazva testüket fel-le mozgatva úsznak. Előbbieknél e hullámmozgások csak a széles mellúszók szegélyén futnak végig, utóbbinál az egész test fel-le csapkod.

Más vízi emlősök, a rozmárok, fókák hátsó lábaik oldalirányú csapkodásaival haladnak. Az oroszlánfóka evezését mellső végtagjaiból módosult uszonyainak köszönheti. A rovarok közé tartozó búvárpoloska ehhez hasonlóan finom szőrrel borított úszólábát használja evezőként.

A pingvinek szárnyai uszonyszerűen átalakultak, így, ha nevetségesen is hangzik, valósággal repülnek a víz alatt.

A fejlábúak osztályába tartozó tintahalak vízhajtással közlekednek. Miután a víz egy izmokkal körülvett üregbe került, kipréselése során tolóerő keletkezik. Ez a rakétaelv, a fejlábúak ennek segítségével mozognak.

                4.3. A levegőben való mozgás is éppolyan megszokott dolog, mint a földön a futás, vagy a vízben az úszás. Az állatvilág egy része képes a levegőben is könnyedén haladni. Az ő végtagjaik már a levegőben való vitorlázásra vagy repülésre módosultak.

4.3.1. A denevérek repülése:

A madarak és a rovarok mellett egyedül a denevérek képesek szabályosan repülni, s annak ellenére, hogy emlősök, módosult végtagjaik repülésre specializálódtak. A madarakhoz hasonlóan erős mellizmaik fejtik ki a szárny erőteljes, lefelé irányuló csapásait. (Ám velük ellentétben a denevéreknek négy nagy és több kisebb izompárjuk felelős a repülésért, így röptéjük akrobatikusabb, mint a madaraké, főleg olyan zárt helyen, mint a barlangok.) Mellső végtagjuk nagyobbodott meg, s a hüvelykujj kivételével -amelyen kapaszkodásra szolgáló karom van- az itt található többi megnyúlt ujj feszíti ki a szárny repülőhártyáit. Ám ezek mellett a hátsó végtag, a farok, sok esetben pedig egy „sarkantyú” is részt vesz a hártya kitámasztásában. „Szárnyuk” egy alsó és felső bőrrétegből álló bőrredő, amely a mellső és hátsó végtag, illetve a két hátsó végtag között feszül. Ezeket mozgatva csapongó repülése úszáshoz hasonlít. A szárny -izomrostjainak és rugalmas szalagjainak köszönhetően- pihenőhelyzetben az állat testére csukódik.      

            Jellegzetes képet mutatnak a különböző denevérfajok repülési módjai (4.kép). Sok esetben röpképük alapján azonosíthatjuk e furcsa életmódú állatokat. Könnyen felismerhető hazánk egyik ismert denevérfajának, a hosszúfülű denevérnek röpte. Főleg esti vadászútjaik során tűnnek fel a szárnyuk miatt talán nagynak látszó, egyébként pedig legfeljebb 5-9 grammot nyomó példányok. Leginkább táplálékszerzés közben, a repülő rovarok elfogásában nyújtanak segítséget lassú szárnycsapásaik. Az úgynevezett korai denevérek a többi fajjal ellentétben szívesen tartózkodnak a városok felett, ahol főleg napfényes napokon, fecskemódra szálldosnak. Sőt találunk olyan denevérfajt is, amely nem büszkélkedhet jó repülési tudásával. E denevérek közé soroljuk a patkásorrú denevéreket, amelyek lassú szárnycsapásokkal, alacsonyan a föld felett, bokrosok, erdők szélén szállnak. Korábban azt hitték, hogy a denevérek nem tudnak a földről maguk erejéből a levegőbe emelkedni. E tévhitet azzal oszlatták el a kutatók, hogy az immár meggyűrűzött állatokat álmukból felriasztották, s így pár percnyi cincogás és nyüzsgés után kivétel nélkül mind felszállt, majd rövid körözés után újra elfoglalta helyét a többi között. 

   4.3.2A repülő mókusok:

            Ahogy az előbbiekben írtuk, az emlősállatok közül igazán csak a denevérek tudnak repülni. Van azonban 3 állatcsoport, amelyek egymással semmilyen rokonságban nem állnak, amelyek tagjai siklórepüléssel tekintélyes távolságokat tudnak megtenni: a repülő mókusok, repülő makik és a repülő erszényesek.

            A fákon élő emlősök - mint például a mókusok - szükség esetén félelem nélkül ugranak át egyik fáról a másikra. Ez abban az esetben, ha a fák elég közel vannak egymáshoz, kitűnő. Ha viszont ritkásán állnak, akkor ez a módszer már nem megfelelő. Az evolúció során a siklórepülő emlősök sajátos módon oldották meg ezt a problémát. Végtagjaik között széles bőrlebeny feszül ki, ennek segítségével nem repülnek, hanem vitorláznak a levegőben.

A repülő mókusok a nappal élénk mókusokkal bizonyos ellentétben állnak, mivel éjszakai életet élnek. Nagyon hasonlítanak a „normál” mókusokhoz mind kinézetükben, mind életmódjukban. Meglehetősen kicsinyek, testhosszuk többnyire nem több 135 mm-nél. Az erdőkben élnek elhagyott harkály- illetve más faodvakban. Nem kizárólag növényevők, szívesen megeszik a rovarokat, rovarlárvákat, de ha hozzájutnak, megeszik a madártojást is. Éjjel keresnek táplálékot, nappal rejtve maradnak. Éjjel is jól látnak. Mint már említettük, végtagjaikat széles bőrvitorla köti össze. Vitorlájuk olyan ejtőernyő, mely a törzs két oldalán, a végtagok közt csuklótól bokáig kifeszült, a háti oldalon sűrűn, a hasi oldalon ritkán szőrrel borított bőrből áll. Segítségével ezek az apró állatok rézsutosan lefelé tekintélyes távolságokra is ellebeghetnek. Felmásznak egy magas fára, és úgy indulnak útnak, mint a sárkányrepülők. Elugranak a fáról, végtagjaikat széttárják, kifeszítik repülőbőrüket, így jutnak el a másik fáig (5.kép). A levegőben bozontos farkukkal kormányoznak. Amikor már közel járnak a kiszemelt célhoz, lábaikat előrenyújtják. Erős karmaikkal megkapaszkodnak, és pillanatok alatt magasabbra másznak a fán. Most már ismét kezdődhet a légi utazás. Tehát a repülő mókusok tulajdonképpen nem a szó szoros értelmében repülnek, hanem csak vitorláznak. Testük nagy felülete miatt nem zuhannak le, mint egy vasgolyó, hanem „szállingóznak” (= vitorláznak) lefelé, mint a papírlap, csak még kormányoznak is. Nem használják izmaikat repülés közben, mint a madarak vagy denevérek, a felhajtóerőre bízzák magukat.

            A repülő mókusok a földgömb északi felén honosak.

            A repülő makik annyiban különböznek a repülő mókusoktól (azon kívül, hogy nincsenek egymással közeli rokonságban), hogy fejlettebb repülőhártyájukkal ügyesebben repülnek, és jóval nagyobbak.

            A repülő erszényeseknek ugyan olyan repülőhártyájuk és bozontos farkuk van, mint a repülő mókusoknak, és hasonlóképpen mozognak.

            Ez a három állatcsoport, mint már említettük, nem áll egymással közeli rokonságban. Hasonló szerveik a hasonló életkörülmények miatt alakultak ki. Egymással konvergensen fejlődtek, szerveik pedig analóg szervek.

4.3.3. A rovarok súlytalan röpte:

A tudósok évtizedek óta kutatják a rovarszárny titkait. Mégis mind a mai napig nem derítettek fényt a rovarok repülésével kapcsolatos összes rejtélyre. Ami még meglepőbb, hogy modern gépi világunk fejlesztéséhez is meg kell ismernünk ezeket a kis apró élőlényeket. Hiszen a modern repülőgépek és helikopterek ötlete is a rovarok repülési technikáján alapul! Akármennyire is szeretnénk, hogy gépeink minden légi trükköt tudjanak, amit ezek a kis légi akrobaták, ez egyelőre lehetetlen. Hiszen a rendelkezésünkre álló anyagok közel sem olyan rugalmasak és alaposan megszerkesztettek, mint a rovarok szárnyai.

A rovarok számára rengeteg előnyt jelentett a repülő életmód kialakulása. Ellentétben a lábakon járó fajokkal, számukra nem akadály egy bokor vagy egy szikla, és sok ezerszer gyorsabban is mozognak. A gerinctelenek közül csak a rovarok váltak valódi repülő élőlényekké. A repülés új távlatokat nyitott számukra. Lehetővé tette, hogy nagyobb területet járjanak be víz, táplálék illetve a párjuk után, elmenekülhessenek az ellenségeik elől, valamint új területeket népesítsenek be. Át tudtak kelni olyan nagy vízfelületeken is, amelyek a röpképtelen szárazföldi fajok számára leküzdhetetlen akadályt jelentettek. Persze nem minden rovar tud egyformán jól repülni. Általában az egyes fajok annál tökéletesebb repülési technikát alakítottak ki, minél nehezebb életkörülmények között fejlődtek. Némely fajok csak szánalmasan vergődnek a levegőben, alig-alig tudnak repülni (pl.: a selyemhernyó lepkéje), viszont a fejlődési sor végén ott találjuk a kellemetlen, ámde csodálatosan repülő házi legyet, ami mindenféle mutatványra képes a levegőben.

A rovarok szárnyában, a denevérekétől és a madarakétól eltérően nincsenek izmok, így repülés közben nem képesek szárnyuk alakját változtatni. A madarak és a denevérek szárnyai a végtagok módosulásai, tehát tulajdonképpen lábak, amelyek repülésre módosultak. A rovarok szárnyai viszont a külső váz függelékei. Valószínűleg olyan kemény lemezek lehettek, amelyek kezdetben a végtagokat védték, majd már siklani is lehetett velük. Veszély esetén ezek segítségével menekültek el, mégpedig úgy, hogy leugrottak egy szikláról és elvitorláztak. Amikor aztán nagyobb szárnylemezek fejlődtek ki és megjelentek a testfolyadékot szállító erek, ezek vékony, hajlékony hártyává alakultak.  

A rovaroknak tehát csapkodó hártyás szárnyuk van. A siklórepülés jól megfelelt a 300 millió évvel ezelőtt élt őseiknek, hiszen ekkor még nem voltak rovarevő madarak, vagy denevérek. Egy siklórepüléssel közlekedő rovar ma már könnyű zsákmánya lenne bármilyen madárnak, ezért volt szükségszerű a szárnyak átalakulása.

A szárnycsapásokkal való repüléshez a szárny felületének változnia kell lefelé és fölfelé csapáskor. A lefelé csapás fölfele tolja a rovart, de ha a szárny felülete a fölfelé csapáskor is ugyanolyan, akkor ez nem érvényesül. Éppen ezért a rovarszárny alakja repülés közben változik. Amikor a szárny le- fel csap, a lágy hártya vége kissé elhajlik, ezzel biztosítva a repülés elengedhetetlen tartozékát, a lejtős felületet. Az ide- oda rezgetés következménye, hogy a szárny mindig az ellenkező oldalra hajlik el. A szárnyak vízszintesen való mozgatása tiszta emelőerőt eredményez. Ha ugyanez a mozgás függőleges síkban történik, a lejtős szárnyak vonóerőt termelnek. A rovaroknak azonban a két jelenségre egyszerre van szükségük, tehát a szárnyaik a vízszintes és a függőleges közötti síkban ferdén mozognak.

A kétszárnyúakon kívül az összes repülő rovarnak négy szárnya van. Ezek a legősibb repülő példányoknál akkor is kiterjesztett állapotban maradtak, amikor a rovar pihent. Mindkét szárny egymástól függetlenül csapkodott, nagyjából úgy, mint ahogy a mai szitakötők teszik.

A különböző rovarrendekbe tartozó rovaroknál különböző szárnytípusok alakultak ki. A bogarak rendjébe tartozó rovaroknak két pár szárnyukból az egyik- a fedőszárny- kemény, anyaga a rovarok kültakaróját alkotó kitin. Ezt a szárnyukat repülés közben kiterjesztik, és arra használják, hogy biztonságosabbá tegyék a repülést. Ha egy széllökés megbillenti a rovart, a felemelkedő szárnyvégen olyan ellenerő keletkezik, ami visszakényszeríti eredeti helyzetébe. Persze nem minden bogár tudja ilyen ügyesen használni fedőszárnyát. Vannak, akiket nagymértékben akadályoz repülés közben. Általában minél nagyobb zajt csap egy rovar, annál nagyobb nehézséget jelent számára, hogy a levegőben maradjon.

A hártyásszárnyúak rendjébe tartozó rovaroknak, ahogyan a nevükben is benne van, két pár hártyás szárnyuk van. Ezeket általában összekapcsolva használják, így ezek aerodinamikai szempontból egyetlen párként működnek. Viszont az önálló szárnypárok is hasznosak lehetnek, mint ezt a sáska is bizonyítja.

Mint már említettük, a kétszárnyúakon kívül az összes rovarnak négy szárnya van. A kétszárnyúaknak viszont csak egy pár. (Ide tartoznak a legyek és a szúnyogok.) Hátulsó szárnypárjuk apró kis billérré zsugorodott (6.kép). Csak nagyon alapos vizsgálódás után lehet felfedezni, annyira apró. Ha ezt eltávolítják a légyről, még felszállni sem tud. Repülés közben ez a gombostű alakú szárnycsökevény a szárnycsapások ütemében rezeg. Így akár másodpercenként 330-szor is „billeghet”. A billérfejek tehetetlen tömegüknél fogva mindig ugyanabban a síkban rezegnek, tehát a repülési irány tartásában segítik a rovart. Ha a rovar eltér az eredeti iránytól a billérei elcsavarodnak, és ezt érzékeli.

A szitakötők rendje több szempontból is nagyon különös. Ahogyan már szó volt róla, a szitakötők szárnyai egymással pont ellentétesen, egymástól függetlenül mozognak. Ez úgy lehetséges, hogy szárnyait ellentétesen működő izmok mozgatják. A garat fölötti idegdúcból származó inger a páros izmokat felváltva összehúzódásra és elernyedésre kényszeríti, s ennek hatására a szárnyak akaratlagosan fölfelé és lefelé csapkodnak (7.kép). A szitakötők repülőizmai remegésre is képesek. Ez abban az esetben jelent nagy hasznot, mikor a felszállás előtt az állatnak fel kell melegednie. Érdekes, hogy a kis szitakötők már 12 Celsius-fokos testhőmérséklettel is a levegőbe tudnak emelkedni, míg a nagyobb fajoknak akár 20 fokra is fel kell melegedniük ahhoz, hogy felszállhassanak. A túlhevülés elkerülése érdekében gyakran vitorláznak. A szitakötők másik sajátossága, hogy szárnyaik belépőélén egy apró kitinszemcse helyezkedik el. Ez a kis nehezék arra szolgál, hogy a káros mellékrezgésektől megóvja a rovarszárnyat.

A szárnyak mozgása:

A rovarszárny nem egyszerűen úgy mozog, hogy a tövénél izmok húzogatják. Ehelyett kétféle közvetett repülőizom működik felváltva. Ezek függőleges irányban megnyújtják vagy lelapítják a tort. A szárnyak a tor hátlemeze és oldallemeze közé vannak beékelődve, és emelőszerűen mozognak a forgáspont körül. Amikor a függőleges izmok összehúzódnak, a tor ellaposodik, és a szárnyak felemelkednek. Ezután a vízszintes izmok húzódnak össze, behúzzák a tor oldalait, ekkor a tor függőlegesen megnyúlik, a szárnyak pedig lefele csapnak (8.kép) A szárnytőhöz kapcsolódó izmok a lecsapás szögét, és így a repülés irányát szabják meg.

A rovarok könnyűszerrel lebegnek egyhelyben is. A zengőlégy például olyan mozdulatlanul lebeg, mintha a levegőbe szögezték volna. Ekkor vízszintesen mozgatja szárnyait, de a súlypontja épp a tor és a potroh határvonalára esik, holott a szárnyai előrébb, a toron helyezkednek el. Ilyenkor úgy védekezik a lezuhanás ellen, hogy vagy kisebb ívben csap előre, mint hátra, vagy lehajtja a potrohát. Utóbbi esetben a súlypontja pontosan a szárnyak tövében lesz.

A kutatók megfigyelései alapján azt mondhatjuk, hogy a kis apró rovarok bármilyen irányba rezegtethetik szárnyukat. Tehát vízszintes repüléskor szárnyuk rezgéssíkja 45 fokos szöget zár be a vízszintessel. Ebben az esetben a rovar egyenlő arányban osztja el a szárnyain keletkező légerőt emelésre és haladásra. Az emelőerő viszont éppen kiegyenlíti a rovar súlyát, tehát a 45 fokos szárnyrezgésből tiszta előrehajtó erő keletkezik.

A rovar szárnya nem körbe-körbe forog, hanem kecses 8-ast ír le a levegőben.

A rovarok a kormányzást is a szárnyukkal végzik. Ha oldalra akarnak fordulni, kisebb rezgési sebességre kapcsolnak azon az oldalon, amerre fordulni szeretne. Még arra is képes, hogy rezgés közben elcsavarja szárnysíkját. Egyes rovarok azonban nem bajlódnak a rezgésszám változtatásával. A vándorsáskák kitartó repülők, ezért egyféle ritmusra állítják be szárnyukat, s szárnyuk különféle mozgási trükkjeivel manővereznek.

4.3.4. A madarak repülése:

            Tudnunk kell, ha a madarakra gondolunk, hogy nem csak repülnek, hanem szárazföldön és vízen is éppoly jól közlekednek. Legjellemzőbb helyváltoztató mozgásaik a járás, a futás, az úszás és a repülés. Ezek közül, legtöbb esetben, nem marad meg az összes képesség, mint például a struccoknál sem.

            A járás és futás között mindössze a léptek hosszában és a haladási tempóban van különbség. Az ilyen madaraknak többnyire hosszú lábaik és rövid ujjaik vannak, de lehetséges, hogy hosszú, karmokban végződő ujj van a lábfejen, mint a pintyeknek.

            Sok madár helyváltoztató mozgása az úszás és a merülés. Általában táplálékszerzésre alkalmazzák. A víz alatt kétféleképpen tudják hajtani magukat, ha a testük mellett csapkodnak úszóhártyás lábaikkal, vagy ha alatta. Egy különleges változata a víz alatti vadászatnak a zuhanórepülésből végrehajtott merülés. Ilyenkor az állat fejét hatalmas ütés éri. Ezt a megerősödött koponyacsont és a bőr alatti légzsákrendszer fogja fel. 

4.3.4.1. A madárrepülés fizikája

         A repüléshez felhajtóerőre van szükség, felhajtóerő pedig csak akkor keletkezik, ha vagy a madár mozog a levegőben, vagy a levegő mozog a madár körül. Utóbbi esetben, ha a madár szembeáll a széliránnyal, akkor Bernoulli- törvénye alapján a szárny felső oldalán szívóhatás, alsó oldalán pedig tolónyomás keletkezik. Ez azért van, mert a szárny felső oldala hosszabb, ezért itt ugyanannyi idő alatt több utat kell megtennie az áramló levegőnek, mint az alsó oldalon. Így az áramló levegő sebessége nagyobb lesz, míg a nyomás kisebb. Tehát a szárny feletti szívóhatás és a szárny alatti tolónyomás együttesen hozza létre a felhajtóerőt. A felhajtóerőt különféle aerodinamikai ellenállások csökkentik. Ilyen a homlokellenállás, amely a szárnyprofil áramlást okozó hatása, a súrlódási ellenállás és a szárny alsó és felső felülete közötti nyomáskiegyenlítődést okozó ellenállás. Ez utóbbit a hosszú, keskeny és hegyes szárnyak erősen mérséklik.

4.3.4.2. Repülési módok

         A törzsfejlődés során minden madárfajnak kialakult a számára legkedvezőbb repülési forma. Ezek a formák az életkörülményekhez alkalmazkodtak.

            Kialakult két nagy csoport: a mozdulatlan szárnyú repülés és az evezőszárnyú repülés.

A mozdulatlan szárnyú repülés legegyszerűbb formája a siklórepülés. Ez mindig ereszkedéssel jár. A madár célja az, hogy egy adott magasságból a lehető legmesszebbre tudjon siklani. Ehhez az kell, hogy ereszkedési sebessége a lehető legkisebb legyen. Ezt pedig minimális felületi terheléssel, a szárnyfelület növelésével, valamint a szárnykarcsúság növelésével éri el. Emellett persze a megfelelő szárnyállásszög beállítása is fontos.

            A mozdulatlan szárnyú repülés másik fajtája a vitorlázás. Ez nem más, mint siklórepülés felfelé áramló levegőben. Ennek egyik változata az emelőszéllel történő vitorlázás. Ez fellép olyan esetben, ha a vízszintese áramló levegő sziklafalba, hegységbe ütközik. Így közlekednek többek között a különböző sirályfélék is. Ennek egy változata a hullámvitorlázás, amikor a kistermetű madarak a hullámok által keltett gyenge emelőszeleket kihasználva vitorláznak (pl: viharfecske). Érdekes formája a vitorlázó repülésnek a termikvitorlázás. A termikek úgy alakulnak ki, hogy a melegebb szántóföldekről felszáll a meleg levegő, és meleglevegő- hasábot hoz létre. Felfelé haladva a folyamatos lehűlés örvénylő mozgást idéz elő a belsejében, miközben a meleglevegő folyamatosan érkezik. A buborék végül becsavarodik, majd gyűrű képződik benne. Ekkor a levegő belülről kifelé áramlik. Egy nagyobb termik akár 2 km magasra is fölszállhat. Ezt használják ki a ragadozó madarak, mert így egy szárnycsapás nélkül feljuthatnak 1,5 - 2 km magasra, ahonnan egyszerűen lesiklanak.

A vitorlázás másik fajtája, amikor a tengeri madarak ellenszélben vitorláznak. Például az albatroszok úgy használják ki a tengeren keletkező szelet, hogy oldalra fordulva zuhannak a tenger felé, majd rövid ideig hal után kutatva siklanak a hullámok fölött. Ezután hirtelen szembefordulnak a széllel a zuhanás vagy siklás során szerzett lendületükkel haladnak előre, az ellenszélben keletkező felhajtóerő pedig újra a magasba emeli őket, ahol ismét oldalra fordulnak és kezdik előröl.

            Másik csoportja a repülési módoknak az evezőszárnyú repülés, ahol a madár saját izomerejéből, aktív szárnymozgatással repül. Egyik fajtája a távolsági repülés. Ekkor a madár két mozdulatot végez a szárnyával le és fel csap. Másik fajtája a helyben repülés, amin belül szintén megkülönböztetünk két formát: a szitálást (pl.: vércsék) és a forgószárnyú repülést (pl.: kolibri). Szitáláskor a vércse szembefordul a széllel és szárnyaival olyan gyorsan verdes, mint ahogy a szél fúj, így tud egyhelyben maradni. A kolibri szárnya egészen speciálisan működik. Forgatása során szárnya állandóan nyújtva van, s úgy evez velük előre hátra a levegőben, hogy hol az alsó, hol a felső szárnyfelületen keletkezik felhajtóerő. Ha a súlya egyenlő a felhajtóerővel, akkor a madár lebeg (9.kép). A kolibri akár 100 km/h sebességgel is képes haladni és közben 80 - at csap másodpercenként. Még ekkora sebességnél is meg tud állni fékút nélkül. Szárnyait hirtelen hátrafelé kezdi forgatni. A gyors helyben megfordulást úgy éri el, mint a rovarok. Amerre fordulni akar, azon az oldalon kisebb sebességre kapcsol, azaz lassabban forgatja, mint a másikat.

            A zuhanórepülés szintén ebbe a csoportba tartozik. A sólyomfélék repülési módja, a zsákmány gyors megragadása érdekében szárnyukat testük mellé szorítva zuhannak (10.kép).

             Leszállás is evezőszárnyú repülésnél lehetséges, csakúgy, mint a felszállás. Előtte a madarak fékező szitálást végeznek, ilyenkor a nagy állásszögű szárny emészti fel a mozgási energiát.

            A felszállás a leg - energiaigényesebb része a repülésnek. A gólyák és a fecskék ezt úgy oldják meg, hogy a mélybe vetik magukat. Máskor induló szitálást kénytelenek végezni. A vízről induló nagytestű madarak nekifutással nyernek lendületet.                      

4.3.4.2. Légzsákok

            Ha a madarakról beszélünk, rögtön suhanó röptük jut eszünkbe. Tudjuk, hogy a levegőben való könnyed mozgásukat fajsúlyuk csökkenésével érik el, ebben pedig a madártüdőhöz kapcsolódó légzsákok segítenek. A légzsákok mőködését egy házigalambon végzett kísérlettel könnyen bemutathatjuk.

            Miután föltártuk a hasfalat, a nyak fölső részén a bőr átvágásával kibontottuk a légcsövet. Egy megfelelő átmérőjű üvegcsövet kötöttünk bele. Ezután jó erősen belefújtunk az üvegcsőbe és észrevettük, hogy a madár hasüregében lévő páros, átlátszó falú légzsákok megtelnek levegővel és kiemelkednek a belek közül. Ezután föltártuk a nagy és kis mellizom közötti részt is, mert itt is észrevehetünk egy légzsákot (11.kép). Tudott dolog, hogy a felkarcsontokba is benyúlik egy pár légzsák. Ezek létét is be tudjuk bizonyítani. Átvágtuk a madár szárnyát úgy, hogy a vágás a felkar középső részére esett. A szárny elé egy égő gyertyát tettünk, és ismételten belefújtunk az üvegcsőbe. A gyertya az elmetszett felkarcsontból kiáramló levegő hatására elaludt (12.kép)

Ez a kísérlet is bizonyítja számunkra a légszákok tüdővel való kapcsolatát.

            A légzsákok azonban, nemcsak a fajsúly csökkenését idézik elő, hanem a repülés izommunkája során keletkezett hőt is átveszik, és leadják a külvilágnak. Ezáltal a test hőszabályozásában is szerepet vállalnak.

4.3.4.2. Csontozat

            A madaraknál a repülő életmódhoz alkalmazkodott a csontozat is. Mivel repülés közben nem cipelhet fölösleges terhet, csontjai belsejét nem velő tölti ki, mint az emlősöknél, hanem levegő. Ezekben a lemezes szerkezetű  csöves csontokban minimális  a csontanyag, s mivel levegővel teltek (pneumatizáltak), nagyon könnyűek. A járomcsont kivételével valamennyi csont levegővel telt. Ennek mértéke madárfajonként változó. Azonban a nem repülő életmódot folytató fajoknál az üreges, levegős csont nem szükséges, ezért a pneumatizáció mértéke egyre kisebb a búvároknál, végül a struccoknak már egyáltalán nem jelenik meg.

4.3.4.3. Tollazat, szárnyfelépítés

         A madár kültakarójára jellemző a toll. A toll feladata a madár testének hőszigetelése (testtollak és fedőtollak), a madár levegőbe emelése és ott tartása (evező- és kormánytollak). A toll felépítésére jellemző, hogy váza, a tollgerinc levegővel telített, így a toll maga is könnyű.

            A madárszárny könnyű, erős és hajlékony, ezenkívül előröl kissé hátrafele görbül. A madárszárny és az emberi kar ugyanabból a végtagtípusból fejlődött ki. Az a különbség köztük, hogy a madárnak csak három ujja van és a kéztőcsontok egy része összenőtt. A madár karján különféle funkcióju tollak vannak. A hónaljtól kifelé haladva először a harmadrendű evezőtollakkal találkozunk. Feladatuk a szárny és a test közötti folytonos átmenet kialakítása, úgy, hogy a madártest ne keltsen légörvényt. Ezután a másodrendű evezőtollakat találjuk. A szárny belső oldalán ezek alkotják a felhajtóerőt adó görbült felületet. A szárny legszélén, az ujjakhoz kapcsolódva az elsőrendű evezőtollak vannak. Ezek gondoskodnak a repüléshez szükséges felhajtóerőről, amely akkor jön létre, amikor a madár lefele csap a szárnyával. Az evezőtollak közül a legkülsők a kormányzásban is részt vesznek. Lassú repüléskor a madár kinyitja fiókszárnyát, hogy elkerülje a zuhanást. Ez a pár tollból álló szárnyrész az ember hüvelykujjának felel meg (11.kép).