Was sind die Vorteile von vier Flügeln gegenüber zwei Flügeln?

Auf einem bestimmten Planeten gibt es eine große Population falkenähnlicher Vögel. Sie dominieren das Ökosystem der Vögel. Bald findet jedoch eine Population nahezu identischer Vögel ihren Weg. Der einzige Unterschied zwischen den beiden Arten besteht darin, dass die Mitglieder der neuen Population vier statt zwei Flügel haben.

Welche Vorteile (wenn überhaupt) hätten die vierflügeligen Falken gegenüber den zweiflügeligen Falken? Wären sie schneller? Leiser? Besser manövrieren?

Leiser? Vögel sind ziemlich ruhig, wenn sie ihre Schnäbel geschlossen halten ...
@IsaacKotlicky Ich erinnere mich, etwas über das scharfe Gehör einiger Nagetiere gelesen zu haben, was jedes winzige Geräusch zu einem Problem machen könnte. Aber ich finde keine Quelle dafür.
@ HDE226868, Eulen sind genau aus diesem Grund ruhige Flieger
Zwei Flügel schlecht, vier Flügel gut , huh. Gibt es Wechselwirkungen zwischen den beiden Arten?
Das ließ mich an einen X-Wing wie einen Falken denken, der seine Flügel zusammenschließt, um die Geschwindigkeit zu erhöhen, oder sie in einem X-Muster öffnet, um die Mobilität zu erhöhen. Und das schien ziemlich cool auf meinem Kopf zu sein.
@Linkyu Ja, das würde es geben. Sie sind wirklich nur zwei Zweige derselben Art.
Zwei Zweige der gleichen Art wären ein evolutionäres Problem, es ist kein Zufall, dass alle Nicht-Fisch-Wirbeltiere auf der Erde mehr oder weniger den gleichen Körperbauplan haben: Sie alle haben einen gemeinsamen Vorfahren, und der Körperbauplan wird in sehr frühen Stadien angelegt der Entwicklung des Embryos.
@RemcoGerlich Meine Erklärung ist, dass eine Gruppe hereinkam, nachdem sie woanders aus ihrem Territorium vertrieben worden war.

Antworten (10)

Da muss ich Monty widersprechen. Während die Flügel zusätzliches Gewicht und möglicherweise mehr Luftwiderstand erzeugen würden, ist der Vergleich der Vogelbiologie mit Doppeldeckern geradezu töricht.

Bedenken Sie, dass fast alle fliegenden Insekten mehrere Flügelpaare verwenden, um Auftrieb zu erzeugen. Fliegen haben nicht nur lächerliche akrobatische Fähigkeiten aufgrund ihrer Fähigkeit, ihre Flügel unabhängig voneinander zu schwingen, sie bewegen sich auch mit einer relativ hohen Geschwindigkeit, gemessen in Körperlängen.

Ein Vogel mit zwei Flügeln, der abwechselnd mit Paaren schlägt, würde schneller an Höhe gewinnen - während sich ein Paar im Aufwärtshub befindet, würde das andere am Auftrieb beteiligt sein, der einen Abwärtshub erzeugt. Beim Gleiten oder Surfen in einem Aufwind würde das zusätzliche Flügelpaar viel mehr Auftrieb bieten wie der Deltaflügel von Kampfjets und Segelflugzeugen. Dies verleiht ihnen mehr Manövrierfähigkeit und einen höheren Stallwinkel.

Ein vierflügeliger Vogel würde also nicht nur eine gleichmäßigere Schlagkraft erzeugen, er wäre auch ein besserer Gleiter, Kletterer und Taucher. Der Kompromiss wäre Gewicht und Lärm - vorausgesetzt, sie sind laut; Eulen sind ziemlich ruhig.

Im Gegensatz zu den meisten Insekten haben Fliegen (Diptera bestellen: en.wikipedia.org/wiki/Fly ) eigentlich nur zwei funktionelle Flügel. Das verkümmerte zweite Paar hat sich zu Halftern entwickelt, die als Ausgleichsorgan dienen.
Eulen sind aufgrund der Beschaffenheit ihrer Flügel ruhig. Ihre Flügel sind „flauschiger“ als bei normalen Vögeln, was den Klang dämpft. Ich nehme jedoch an, dass vier Flügel den Schall verringern könnten, da jeder Flügel nur (ungefähr) halb so hart arbeiten müsste, wodurch vermutlich die Schallmenge verringert wird, die sie erzeugen würden. Ein Nachteil, den ich für mehr Flügel sehe, ist, dass der „Vogel“ mehr Energie aufwenden müsste, um seine zusätzlichen Flügel zu verwenden.
Ich möchte auch hinzufügen, dass einige Insekten, insbesondere Käfer, zwei gehärtete Flügel haben, die sich sehr wie Flugzeugflügel verhalten, und zwei normale Flügel, die den Schub liefern. Darüber hinaus verbinden fast alle anderen Insekten mit regelmäßigen vierflügeligen Komplimenten tatsächlich die Flügel auf jeder Seite und sie funktionieren meistens als zwei, nicht als vier unabhängige Flügel.
@fredsbend also, was hält den Vogel davon ab, dasselbe zu tun? Halten Sie ein Paar fest und verwenden Sie das zweite zum Heben? oder beide gleichzeitig für stärkeres Flattern verwenden?
@jamesqf Interessanterweise haben einige Hubschrauber auch Halfter, die auch als Stabilisierungsorgan dienen ... en.wikipedia.org/wiki/Bell_47#/media/…
Die Physik eines vier- oder mehrflügeligen Insekts entspricht nicht unbedingt der von Vögeln. Die Akrobatik einer Fliege lässt sich also nicht unbedingt auf einen Vogel übertragen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Sie, wenn die von Ihnen erstellte Welt eine ähnliche Physik aufweist und Sie Wert auf Genauigkeit in dieser Hinsicht legen, daran interessiert sein könnten, was Biologie- oder Physik -SE-Antworten sind.
@JYelton Einverstanden. Wir sprechen bereits über mythische vierflügelige Vögel, daher sind die Details von Kondensstreifen irgendwie irrelevant. Wenn das OP volle wissenschaftliche Genauigkeit will, dann ist es in einem Forum, das sich diesem Thema widmet, besser dran oder verwendet zumindest ein "Hard Science" -Tag ... Ich habe mir Freiheiten genommen, speziell weil es nicht als solches gekennzeichnet war.
Montys Antwort ist richtig. Sie haben Analogie verwendet, aber, wie von JYelton oben erwähnt, skaliert die Physik nicht. Sie müssen die Reynolds-Zahlen verstehen und bisher in Antworten oder Kommentaren das Seitenverhältnis oder die Oswald-Effizienz nicht erwähnen. Ein längerer einzelner Flügel ist effizienter für einen zusammengesetzten Satz oder den gleichen Bereich. Wendigkeit ja, Überlegenheit nein.
@Steve OP hat nicht angegeben, dass er nach einer harten wissenschaftlichen Antwort sucht. Er hatte bereits eine eindringende vierflügelige Vogelart. Ich habe nur eine plausible Erklärung angeboten.
@IsaacKotlicky Nun, Sie haben bereits zugegeben, was JYelton gesagt hat. Die Physik passt nicht zu Vögeln. Deshalb sind Insekten nur so groß.
@fredsbend Ich stimmte zu, dass es nicht unbedingt vergrößert wird. Wir haben Fossilien von RIESIGEN fliegenden Arthropoden mit Flügelspannweiten von über zwei Fuß: en.wikipedia.org/wiki/Meganeura und Arthropleura war 8 Fuß lang. Also nein, es kann selbst mit Erdphysik und Biologie viele große Insekten geben. Insektenbeschränkungen haben mehr mit evolutionärem Druck, struktureller Stabilität und Zirkulation zu tun als mit Flug.
@JYelton Ich bezweifle, dass sie die Frage annehmen würden; zu hypothetisch für ihren Geschmack. Das heißt, das ist die Art von Antwort, die diese Website geben sollte. Ich stimme zu, dass eine Rechtfertigung der Hochskalierung erforderlich ist, um diese Antwort zu verbessern. Ich habe keine Ahnung, ob es gerechtfertigt sein kann oder nicht , aber es muss sein. Aber wie auch immer, was unabhängige Flügel bei Insekten betrifft und die Aerodynamik verbessert, sind Libellen diejenigen, die Sie sich ansehen sollten. Sie gehören zu den besten Fliegern im Tierreich, und soweit ich weiß, kommt ein Großteil davon von ihren vier unabhängigen Flügeln.
Ich würde vermuten, dass die zusätzliche Energie, die zum Schlagen dieses separaten Flügelpaars benötigt wird, wahrscheinlich die erforderliche Nahrungsaufnahme des Vogels erhöht.

Kann nicht basierend auf Aerodynamik oder Biologie antworten, aber bedenken Sie, dass die meisten Insekten vier Flügel haben. Dazu gehören die Libellen, die erstaunlich geschickte Raubtiere aus der Luft sind. Auf der Ebene der Insektengröße scheinen zwei Flügel also keinen signifikanten Vorteil gegenüber vier zu haben.

Das eigentliche Problem, denke ich, ist eines der Entwicklungsbiologie. ALLE Wirbeltiere haben den gleichen grundlegenden Skelettplan, einschließlich vier Gliedmaßen. Dies basiert auf der Funktion von Low-Level-HOX-Genen. (Suchen Sie woanders nach Details.) Wenn Ihre vierflügeligen Vögel also auch Beine haben sollen, müssen sie ziemlich gut aus einer Linie stammen, die sich in sehr ferner Vergangenheit abgespalten hat, wahrscheinlich zeitgleich mit dem Kambrium der Erde. Und Sie werden auch eine ganze Geschichte haben, in der sich 6-gliedrige Wirbeltiere parallel zu den 4-gliedrigen entwickeln.

Eine andere Möglichkeit ist, dass die Hinterbeine auch zu Flügeln umgebaut wurden, so dass die Lebewesen etwas Flugsauriern ähnelten: http://pterosaur.net/flight.php

Bearbeiten: Ich dachte nur an ein wirklich nettes Beispiel für konvergente Evolution, das ein Paar sehr ähnlicher fliegender Kreaturen hervorbringt, eines (Kolibris) ein zweiflügeliges Wirbeltier, das andere (Schwärmer) ein vierflügeliges Insekt. Bei flüchtiger Beobachtung scheint es keinen großen Unterschied in der Flugfähigkeit zu geben. Siehe z. B. http://en.wikipedia.org/wiki/Hyles_lineata und http://en.wikipedia.org/wiki/Macroglossum_stellatarum Beachten Sie jedoch, dass es trotz der Ähnlichkeiten auch große Unterschiede gibt, wobei die offensichtlichsten äußeren 6 Beine sind vs 2 und Schuppen vs Federn.

Das ist eines der Dinge, die mit dem Film Avatar nicht stimmten . Beachten Sie, dass Fliegen zwei Flügel haben ... die anderen beiden Gliedmaßen sind kleine Gegengewichte, keine großen Oberflächen, aber eine einfache Mutation könnte es einem anderen Flügelpaar ermöglichen, sich zu entwickeln. Vielleicht haben die regulären Flügel jeweils zwei Glieder, zwischen denen die Membran gespannt ist. Die Aufteilung in zwei verschiedene Flügel würde keine Änderung der Anzahl der Gliedmaßen erfordern. Fliegende Eichhörnchen entwickeln sich zu vier echten Flügeln, die offensichtlich besser sind (auch wenn das hintere Paar später schrumpft oder sich weiter spezialisiert).
Dieses Problem hängt von der Evolutionsgeschichte der Erde ab und würde auf "einem bestimmten Planeten" nicht zutreffen, es sei denn, es besteht eine Abstammungsbeziehung zwischen den Wirbeltieren auf der Erde und den Kreaturen auf diesem Planeten. Eine andere Art zu sagen ist, dass sich ihre Abstammung nicht in der sehr fernen Vergangenheit abgespalten haben muss, wenn sie überhaupt nie verbunden war.
@JDługosz: Bei Fliegen ist es eigentlich umgekehrt. Das angestammte Insekt hatte vier Flügel (wie die meisten noch), aber bei Fliegen entwickelte sich das hintere Paar zu den Neckholdern. Fliegende Eichhörnchen könnten vier Flügel entwickeln, wie es einige Flugsaurier getan haben: Das Problem ist, wie sie es schaffen, sich an Land fortzubewegen, während sie die Anforderung des OP aufrechterhalten, dass sie genau wie zweiflügelige Vögel aussehen.
@Doug McClean: Vielleicht habe ich die ursprüngliche Frage nicht verstanden. Ich dachte, das OP würde einen Planeten mit vier- und sechsgliedrigen "Vögeln" errichten. Wenn die sechsgliedrigen auf dem Planeten beheimatet sind und die viergliedrigen ein Import von der Erde, tun dies natürlich evolutionäre Überlegungen nicht anwenden.

Die vierflügeligen Falken hätten wohl einen Nettonachteil. Sicherlich ist es wahrscheinlich, dass sie manövrierfähiger wären, aber das Vorhandensein von zwei Flügelsätzen würde aufgrund des Overheads der zusätzlichen Anhänge und des erhöhten induzierten und parasitären Luftwiderstands zu einer geringeren Antriebseffizienz führen.

Beispielsweise sind heutzutage nur sehr wenige von Menschen gebaute Flugzeuge Doppeldecker oder Dreidecker, außer denen, die für Akrobatik entwickelt wurden, und sicherlich gibt es keine kommerziellen Doppeldecker, da die zusätzliche Takelage und der benetzte Bereich den Luftwiderstand dramatisch erhöhen. Der einzige Vorteil bei einem Mehrebenendesign besteht in der Verringerung der Spannweite.

Was den Lärm betrifft, hätten die vierflügeligen Falken nicht einmal diesen Vorteil. Wenn die beiden Flügelpaare synchron schlagen würden, gäbe es keinen Vorteil, aber wenn sie asynchron oder gegensynchron schlagen würden (ein Paar geht nach oben, während das andere Paar nach unten geht), würde es zusätzliche Geräusche geben, wie sie durch die Wechselwirkung entstehen zwischen dem Hauptrotor und dem Heckrotor eines Hubschraubers. Ruhiger Flug (wie bei Eulen) wird durch weichere, flexiblere Federn erreicht.

Ich bin mir nicht sicher, ob ich dem zustimme - der von Starrflügelflugzeugen verursachte Auftrieb unterscheidet sich drastisch von dem, wie Vögel ihren Auftrieb erzeugen. Viel hängt von der Konfiguration der Flügel und ihren Fähigkeiten ab.
@IsaacKotlicky, eigentlich ist es ziemlich ähnlich. Der Größenunterschied ändert die Reynolds-Zahl. Parasit und induzierter Widerstand treten unabhängig von der Größe auf. Der induzierte Luftwiderstand ändert sich nicht viel, aber der Parasit wird höher sein.
2 der 4 Flügel könnten bei Bedarf nahe am Körper eingefahren werden, also ist der zusätzliche Luftwiderstand kein großes Problem, oder?
Warum wurden überhaupt Doppeldecker hergestellt? Ich nehme die Stärke und Steifheit eines längeren Flügels an. Ein Doppeldecker-Vogel könnte mit dichtem Wald umgehen und manövrierfähig sein und an engeren Stellen passen. Vielleicht erlaubt es ihnen, anzuhalten und rückwärts zu fliegen; Sie könnten sich mit geringerem Risiko als andere in Höhlen in Baumstämmen ernähren.
@Vincent - Das Einziehen eines Flügelpaares, wenn es nicht benötigt wird, ist wahrscheinlich keine praktikable Option. Es ändert das Auftriebszentrum von der Mitte zwischen den Flügeln zur Mitte (ungefähr) des nicht eingezogenen Paares. Dies wird zu großen Einstellungsproblemen führen.
@JDługosz Doppeldecker wurden zuerst aus strukturellen Gründen hergestellt - die Flügel eines Doppeldeckers bilden eine extrem leichte und starke Struktur. Dies bedeutet, dass ein Doppeldecker eine viel geringere Flächenbelastung haben kann als ein gleichwertiger Eindecker. Wenn die Flügel des Vogels selbsttragend sein müssen, verliert er den Hauptvorteil eines Doppeldeckers.
Was ist, wenn die 2 unteren Flügel mit den 2 oberen Flügeln ausgerichtet sind, um sich selbst zu ergänzen und eine bessere Leistung zu erzielen? Der zusätzliche Luftwiderstand konnte vermieden und die Aerodynamik verbessert werden.

In der Natur folgen die meisten Dinge mit vier Flügeln einer schnellen Acht, anstatt einfach mit zwei Flügeln nach oben und unten zu schlagen, um aufzusteigen. Eine bemerkenswerte Ausnahme wäre der Kolibri.

Wenn der Falke seinen Flügelschlag nicht vollständig ändert, bezweifle ich, dass er besser abschneiden würde als die zweiflügelige Variante.

Außerdem hat eine solche Bewegung eine physische Größenbeschränkung. Es gibt einen Grund, warum fliegende Insekten nur so groß sind.

Der Hauptvorteil von zwei Flügelpaaren besteht darin, dass die Belastung pro Flügel reduziert wird. Historisch gesehen ermöglichte dies den Bau von Flugmaschinen, die schwerer als Luft waren, bevor die Flügelkonstruktionstechniken ausgereift waren.

Für einen Vogel, der vermutlich eine ähnliche Flügelkonstruktion wie zwei geflügelte Vögel verwendet, wäre der Vorteil entweder eine kürzere Flügelspannweite oder ein stärkerer Auftrieb und eine höhere Beweglichkeit.

Eine verkürzte Flügelspannweite kann für die Vogeljagd in dichtem Laub von Vorteil sein. In der realen Welt wird dies mit breiteren Flügeln gehandhabt, aber doppelte Flügel könnten genauso gut funktionieren. Die zusätzliche Agilität durch die zusätzliche Steuerfläche würde auch mit der Jagd in dichtem Laub übereinstimmen.

Es ist schwieriger, sich einen Vorteil von zusätzlichem Auftrieb vorzustellen, da dies auch zusätzliche Muskeln erfordern würde. Ich denke, die Gesamteffizienz würde sinken. Vielleicht, wenn es eine gewöhnliche Beute gäbe, die für einen Vogel dieser Größe etwas zu schwer ist, um sie zu heben?

Ich denke, dass das agile Raubtier in dichtem Blattwerk, das sich einen Vorteil durch kürzere Flügelspannweite und hohe Beweglichkeit verschafft, das wahrscheinlichste Szenario ist. Aber das ist eine ziemlich enge Nische, daher ist es schwer zu verstehen, woher die zweiflügeligen Vögel kommen würden. Vielleicht absichtliche Gentechnik?

Ein vierflügeliger Vogel kann unterschiedliche Flugfähigkeiten haben, je nachdem, wie die Flügel angeordnet sind und wie er sie effektiv einsetzen kann. Es würde tendenziell bedeuten, dass den Flügeln relativ mehr Masse gewidmet wird, sodass ein zweiflügeliger Vogel mit derselben Masse mehr Körper und wahrscheinlich einen geringeren Stoffwechsel und einen geringeren Nahrungsbedarf hätte.

Ein großer Überlebensvorteil von vier Flügeln könnte sein, wenn der Vogel mit einem oder sogar zwei (aus demselben Paar) verletzten Flügeln fliegen kann.

Was sind die Vorteile eines 4-Zoll-Penis gegenüber einem 2-Zoll-Penis?

Es ist nicht möglich, dies richtig zu beantworten, bis nichts gesagt wird, worum geht es --- Länge oder Durchmesser?

Während das Detail (der Kontext) unbekannt/unklar ist, bevorzugen Sie vier statt zwei: weil es besser ist, ein Mehr ohne die Möglichkeit einer potenziellen Nutzung zu haben, als ein Weniger mit einer Chance auf einen potenziellen Ausfall :-)

Ich frage nach Jagd- / Reisefähigkeiten - oder einem der anderen Punkte, die in den anderen Antworten angesprochen werden.

Vier Flügel ein Nachteil

Ich glaube nicht, dass vierflügelige falkenähnliche Kreaturen den Aufgaben ihrer zweiflügeligen Brüder gewachsen wären. Dieser Artikel von dailymail behandelt einen mutierten Vogel, der mit vier Flügeln geboren wurde und deshalb nicht fliegen kann.

http://www.dailymail.co.uk/news/article-1278385/Hatch-day-Rare-chicken-guinea-fowl-hybrid-FOUR-wings.html

4-flügelige Libellen unterscheiden sich aufgrund ihrer Größe von Vögeln. Die Flügel interagieren mit Wirbeln, die von den Rändern abgehen, wobei die Breite des Flügels ungefähr so ​​​​groß ist wie die Wirbel. Sie haben eine sehr geringe Masse und bewegen sich daher schnell, sodass die Luft auf uns wie eine viskosere Flüssigkeit wirkt.
Hühner fliegen normalerweise nicht gut. Es ist auch keine Mutante, sondern eher eine Art Maultier (Kreuzung); der Artikel ist falsch.
Sie haben Recht, dass das angegebene Beispiel ein Hybrid ist. Aber der Artikel war nicht falsch. Jeder Vogel mit zusätzlichen Gliedmaßen ist per Definition ein Mutant. Der Zustand wird Polymelie genannt und ist eine genetische Mutation. In diesen Fällen sind die meisten zusätzlichen Gliedmaßen, wenn sie auftreten, weder funktionsfähig noch nützlich. Ein 4-flügeliger Vogel hat also lediglich eine Reihe kleiner Missbildungen, die den Flug keineswegs fördern, sondern ihn eher behindern. petfinder.com/pet-news/…

Es hängt wirklich alles davon ab, welche Antwort Sie hören möchten. Aus realistischer Sicht ist ein Falke mit 4 Flügeln eine bald aussterbende Art, ohne jeglichen Vorteil gegenüber einem Falken mit 2 Flügeln.

OTOH, wenn Sie die Realitätsprüfung ignorieren und sich auf "Fantasie ansprechend" konzentrieren, ist Ihr Falke mit zwei Flügeln (wie andere Antworten zeigten) schneller, in der Lage, schwerere Aufzüge zu tragen, und viel agiler.

Vielleicht fliegen Falken mit 4 Flügeln im regulären Flug mit nur einem Flügelpaar, um den Luftwiderstand zu minimieren. Das andere Paar ist eingefahren und kann als Eigengewicht betrachtet werden.

Es kann jedoch beide Paare gleichzeitig verwenden, wenn es schwerere Nutzlasten über eine größere Reichweite tragen muss, als dies der einflügelige Falke kann.

Daher hängt es vom Kontext ab, ob der 4-flügelige Falke seinen Weg findet. Beispielsweise werden kleine Beutetiere seltener und die verfügbaren sind zu schwer für den 2-flügeligen Falken.

(Es ist auch bekannt, dass einige Schwalben zusammenarbeiten, um Kokosnüsse zu tragen. Einzelne Flügelpaare könnten Falken davon lernen)

Was sind die Vorteile von vier Flügeln gegenüber zwei Flügeln?
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