Почему птицы могут летать, Социальная сеть работников образования

проектная работа по теме «Птицы» 7 класс

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №3 с углубленным изучением отдельных предметов

города Чехова Московской области

Почему птицы могут летать?

Работа ученицы 7 «В» класса

2)Что позволяет птицам летать. с.4

3) Строение и роль перьев птиц в жизни птиц…………………………. с.7

Тему проекта « Почему птицы могут летать?» я выбрала во время выполнения летнего задания по биологии, когда собирала коллекцию разнообразия перьев птиц. Я очень люблю животных, смотреть про них передачи, читать книги, возится с ними. В городе Чехов много голубей, и я частенько за ними наблюдаю, подкармливаю. Иногда маленькие дети начинают их пугать, тогда голуби взлетают высоко на крышу здания. Как это у них получается? Я задумалась: что помогает птицам летать? Эту загадку я и захотела разгадать.

Цель проекта : узнать, почему птицы могут летать.

1. узнать, как появились птицы;
2. выяснить, какие приспособления есть у птиц для полета;
3. определить сходство и различие между птицами и другими летающими существами;
4. доказать, что птица лучше приспособлена к полету.

Объект исследования: птицы.

Предмет исследования: возможность птиц летать.

Гипотеза : раз у птиц есть крылья, значит, они могут летать.

1. чтение книг,
2. знакомство с фильмами,
3. поиск информации в Интернете,
4. наблюдения,
5. опыты.

Оборудование: коллекция перьев собранные мною летом, шерсть, кольца на подставке, вода, бумага, груз на ниточке, лупа.

1.Подготовительный этап. Я собирала вместе с моим руководителем информацию в интернете о птицах по моей теме « Почему птицы летают?», читала литературу о птицах и других летающих животных, для их сравнения. Мы выбрали методы исследования и обсуждали разработку проекта, ее план проведения. Собрали необходимое оборудование.

2.Экспериментальная часть. Проводила наблюдения и опыты для ответа на вопросы моей гипотезы:раз у птиц есть крылья, значит, они могут летать.

3. Обработала полученную информацию и результаты опытов и наблюдений. 3

4. Отчетный. Подготовила презентацию для публичного выступления с проектом и оформила проектную работу.

5. Информационно- просветительский. Публичные выступления с проектом.

Я прочитала и проанализировала материалы о птицах, как они произошли и почему они могут летать. Сравнила их способность к полету с летающими насекомыми и млекопитающими.

Некоторые ученые считают, что птицы произошли от небольших хищных динозавров. Они были двуногие с длинными хвостами и мелкими передними конечностями хватательного типа, которые использовались для сшибания летучих насекомых, для чего хищникам приходилось высоко подпрыгивать. Одновременно происходили преобразования чешуй в перья, изменения хвоста.

Позднее птицы приобрели способность к активному полету. Это означает, что благодаря взмахам передних конечностей они смогли преодолеть действие земного притяжения. Полет позволил им:

1. ловить в воздухе насекомых,
2. эффективно избегать хищников,
3. выбирать благоприятные для жизни условия.

Развитие полета сопровождалось укорочением длинного хвоста и заменой его веером из длинных перьев, хорошо приспособленным для руления и торможения.

2)Что позволяет птицам летать?

1. Крылья идеально приспособлены к полету по своей форме и создают подъемную силу.

2. Обтекаемая форма тела, создаваемая перьевым покровом. Перо чрезвычайно легко и прочно.

3. Легкий скелет. Кости имеют тонкие стенки, а внутри они полые или образуют сеть тонких внутренних перегородок. Такие кости легкие и в то же время очень прочные.

4. Сильные мышцы обеспечивают работу крыльев птиц.

5. Причуды стопы, состоящей из 4 пальцев (3 пальца вперед, один назад). Сухожилия, проходящие через цевку, обеспечивают сгибание пальцев, выполняют функцию рычага, точно координируют движения. 4

6. Питание. Птицам приходится очень много есть, они постоянно заняты поиском корма.

7. Дыхание. При полете требуется в 10-12 раз больше кислорода, чем в покое. Поэтому, кроме легких, имеются воздушные мешки.

Разница давлений над и под крылом создает подъемную силу крыла, которая удерживает птицу в полете.

Я поискала информацию о полете птиц в интернете и вот, что я нашла.

Если внимательно смотреть за полетом птиц, то можно увидеть, что птицы совершают движения крыльями вперед, одновременно раздвигая крылья, затем вниз и назад, сдвигая крылья, и, наконец, вверх (см. рис 1)

При движении «вниз-назад» создается разрежение воздуха перед крылом, то есть возникает поступательное движение птицы вперед. Очевидно, что, чем чаще движения крыльев «вниз-назад», тем больше разрежение воздуха перед крылом и, следовательно, больше скорость полета птицы. Но если крылья двигаются вперед и назад относительно корпуса птицы, то должна ухудшаться устойчивость горизонтального положения корпуса птицы в полете. Но почему же этого не происходит?

Для ответа на этот вопрос рассмотрим строение перьев, входящих в состав крыльев птиц. Перо состоит из стержня с прикрепленными к нему примерно под углом 45 градусов пластинами (см. рис 2.А – форма пластин у мелких птиц, Б – у крупных).

Верху пластины скреплены между собой упругими воздухонепроницаемыми соединениями. Перья накладываются друг на друга ( рис 2, В-В ). Сверху перья имеют большой коэффициент сцепления между собой ( по линии «а» ), а снизу – свободное перемещение. При движении крыльев вперед площадь крыльев увеличивается, перья раздвигаются и, за счет сцепления перьев между собой по линии «а», пластинки перьев отклоняются от стержня на больший угол ( рис 2, б), А1, Б1 ). Аэродинамическое качество нижней поверхности крыла ухудшается, происходит торможение воздуха в нижней поверхности крыла в задней ее части и, следовательно:1. увеличивается подъемная сила крыла.2. вектор подъемной силы крыла «П» ( см. рис. 3 ) сдвигается назад.

То есть, при движении крыльев «вперед-назад» вектор подъемной силы передвигается относительно крыла, а относительно корпуса птицы остается в одном и том же месте, тем самым предотвращая колебания корпуса птицы в полете.

Таким образом, птица в полете совершает следующие движения крыльями:

1. Вперед ( рис. 3, 1-2, ) Крылья раздвигаются.Воздух заполняет крылья сверху в местах соединения перьев с мышцами крыла.Создается дополнительная подъемная сила за счет торможения воздуха раздвигающимися пластинками перьев ( рис. 3, а))

2. «Вниз-назад» ( рис.3, 2-3 ) Крылья сдвигаются.

Создается подъемная сила. Происходит разрежение воздуха перед крылом ( увеличивается скорость полета). Из крыльев сбрасывается присоединенный воздух ( между перьями – сверху и пластинами – снизу, вытесняясь в строну, противоположную направлению полета ).Скорость воздуха, обтекающего верхнюю плоскость крыла, увеличивается, а следовательно, создается дополнительное разрежение воздуха над крылом.

Крылья перемещаются в исходное положение. С течением времени кромки перьев ( линия «а» ) изнашиваются, трение между ними уменьшается и перья начинают проскальзывать между собой. Пластинки перьев раздвигаются на меньший угол, устойчивость полета ухудшается. Поэтому птицы меняют перья на новые.

Кстати, это положение можно проверить на живых птицах, исключив трение между перьями по линии «а». 6

3) Строение и роль перьев птиц в жизни птиц.

Перья птицы служат целям терморегуляции, главным образом сохранению тепла, создают «обтекаемую» поверхность тела и предохраняют кожные покровы от повреждений.

Различают обычно контурные перья, пух и некоторые другие разновидности перьев. Строение контурного пера таково. Имеется плотный и упругий стержень, вокруг которого, обычно симметрично, расположено опахало, образующее плотную, непроницаемую для воздуха пластинку. Часть стержня, непосредственно выходящая из кожи и не несущая опахала, называется очином, остальная его часть носит название ствола. Часто перо имеет еще и так называемый побочный ствол, имеющий вид тонкого и мягкого стержня с пуховидными бородками и в редких случаях (например, у эму и казуаров) достигающий большого развития. Контурные перья имеют различные размеры и форму. Разные группы их, носящие разные названия, несут различные функции. Среди них следует особо выделять первостепенные и второстепенные маховые перья.

Первые, числом обычно 9 или 10, прикрепляются к тыльной стороне кисти, они жестче всех остальных перьев и во время полета создают тягу (в меньшей степени подъемную силу), опахала их обычно несимметричны. Второстепенные маховые крепятся к предплечью (точнее говоря, к локтевой кости). Число их изменчиво и колеблется от 6 (у колибри) до 37—38 (у некоторых трубконосых). Они составляют несущую поверхность крыла. Хвост образован рулевыми перьями (число их колеблется от 8 до 28). Остальные кроющие перья имеют специальные названия по нахождению их на теле: верхние кроющие и нижние кроющие хвоста, большие, средние, малые кроющие крыла и т. д.

Пух отличается от контурного пера тем, что стержень его мягкий, опахала тоже мягкие и бородки их не сцеплены между собой. Растет пух или только на птерилиях, или на аптериях, у некоторых групп птиц — по всему телу. Пух служит для сохранения тепла.

Необходимость линьки, т. е. периодической смены оперения, объясняется обнашиванием и выцветанием пера. Под влиянием солнца, влаги, сухости окраска пера меняется: черный цвет становится буроватым, темно-бурый — бледно-бурым, серый — буровато-серым и т. д. Еще большее значение имеет стирание краев пера, сопровождающееся нарушением его структуры, так как мелкие сцепляющие бородки частично разрушаются. Особенно обнашиваются слабопигментированные или непигментированные части пера. Эти изменения к тому же более значительны в наиболее ответственных при полете элементах оперения — маховых и рулевых перьях.

Обнашивание пера невыгодно влияет на летательные свойства птицы. Наиболее интенсивная линька у взрослых птиц происходит после окончания периода размножения. Чередование процессов размножения и линьки может найти частичное объяснение в том, что оба они требуют затраты большого количества энергии и поэтому едва ли могут происходить в организме птицы одновременно. Нормальный ход линьки требует хорошего питания организма, ослабление питания вызывает замедление в ходе линьки и неправильности в структуре пера (на больших перьях появляются поперечные вдавления, идущие по опахалу и делающие перо непрочным). 7

Пока перо еще не достигло половины нормальной длины, рост его идет быстро, а потом замедляется. У мелких птиц перья растут медленнее, чем у крупных. У воробья второстепенное маховое вырастает со скоростью, немного превышающей 4 мм в день, у балобана ежедневный прирост маховых в последнем периоде роста составляет 6—7 мм в день. У каждого вида птиц линька идет в совершенно определенное время и в определенной последовательности.

Типы перьев. Почти все хорошо заметные перья устроены так, как описано выше. Поскольку именно они придают телу птицы внешние очертания, их называют контурными. У некоторых видов, например тетеревиных и фазановых, от нижней части их стержня отходит похожее по структуре маленькое побочное перо. Оно очень пушистое и улучшает теплоизоляцию.
Кроме контурных, на теле птиц находятся иные по строению перья. Наиболее обычен пух, состоящий из короткого стержня и длинных гибких бородок, которые не сцепляются между собой. Он защищает тело цыплят, а у взрослых птиц скрыт под контурными перьями и улучшает теплоизоляцию. Там же находятся пуховые перья, служащие для той же цели, что и пух. У них длинный стержень, но несцепленные бородки, т.е. по структуре они занимают промежуточное положение между контурными перьями и пухом.
Рассеяны среди контурных и обычно скрыты ими нитевидные перья, хорошо заметные на ощипанной курице. Они состоят из тонкого стержня с маленьким рудиментарным опахалом на вершине. Нитевидные перья отходят у оснований контурных и воспринимают вибрации. Полагают, что это датчики внешних сил, которые участвуют в стимуляции мышц, управляющих крупными перьями.
Щетинки очень похожи на нитевидные перья, но более жесткие. Они торчат у многих птиц около углов рта и, вероятно, служат для осязания, как вибриссы млекопитающих.
Наиболее необычные перья — это т.н. порошковый пух, расположенный в особых зонах — пудретках — под основным оперением цапель и выпей или рассеянный по телу у голубей, попугаев и многих других видов. Эти перья непрерывно растут и рассыпаются на вершине в тонкую пудру. Она имеет водоотталкивающие свойства и, вероятно, вместе с секретом копчиковой железы предохраняет контурные перья от смачивания.
Форма контурных перьев весьма разнообразна. Например, у маховых перьев сов края распушены, что делает полет почти беззвучным и позволяет незаметно приближаться к добыче. Яркие и необычайно длинные перья райских птиц на Новой Гвинее служат «украшением» при демонстрациях.
Уход за оперением . Все птицы чистят оперение (это называется «прининг»), а большинство еще и купается. Ласточки, стрижи и крачки несколько раз подряд окунаются в воду на лету. Другие птицы, стоя или приседая на мелководье, трясут распушенными перьями, стараясь равномерно их смочить. Некоторые лесные виды купаются в дождевой воде или росе, скопившейся на листьях. Сушатся пернатые, распушая и встряхивая перья, чистя их клювом и хлопая крыльями.
Птицы смазывают себя жиром, который выделяет копчиковая железа у основания хвоста. Они клювом наносят его на перья, тем самым делая их водоотталкивающими и более эластичными. Чтобы смазать оперение головы, птицы при помощи клюва натирают жиром ноги, а затем чешут ими голову.
Пылевые ванны птицы принимают, приседая в куче пыли и осыпая себя ею. Предположительно это способствует удалению некоторых наружных паразитов. 8
Некоторые виды, по-видимому, борются с наружными паразитами путем «муравления». При пассивном способе птица садится на гнездо муравьев и позволяет им ползать между перьями. При активном муравлении особь хватает их клювом и натирает ими оперение. Вероятно, муравьиная кислота из раздавленных насекомых действует подобно инсектициду, избавляющему покровы от пухоедов и клещей.
Окраска перьев определяется как химическими веществами (пигментами), так и структурными особенностями. Пигменты каротиноиды обусловливают красный, оранжевый и желтый цвета. Другая группа, меланины, дает черную, серую, бурую или буро-желтую окраску в зависимости от концентрации. «Структурные цвета» обусловлены особенностями поглощения и отражения световых волн, не зависящими от пигментов.
Структурная окраска бывает переливчатой (радужной) и однотонной. В последнем случае она, как правило, белая и голубая. Перо воспринимается как белое, если оно почти или полностью лишено пигмента, прозрачно, но благодаря сложной внутренней структуре отражает все световые волны видимого спектра. Оно кажется голубым, если содержит под прозрачной оболочкой плотно упакованные клетки с бурым пигментом. Они поглощают весь свет, проходящий сквозь прозрачный слой, за исключением голубых лучей, которые им отражаются. Как такового голубого пигмента в пере нет.
Переливчатая окраска, которая изменяется в зависимости от угла зрения, обусловлена главным образом взаимным наложением своеобразно расширенных, скрученных и содержащих черный меланин бородок второго порядка. Так, американские птицы граклы выглядят то разноцветными, то черными. Горловое пятно у обыкновенного рубиновогорлого колибри то вспыхивает ярко-красным, то кажется буровато-черным.
Узор. Ни для одной другой группы живых существ окраска тела не имеет такого большого значения, как для птиц. Она может быть криптической, или покровительственной, если имитирует окружающий фон, делая особь незаметной. Особенно часто это наблюдается у самок; в результате, неподвижно сидя на яйцах, они не привлекают внимания хищников. Впрочем, иногда криптически окрашены оба пола.
Многим птицам, живущим среди травы, присущ узор из продольных полос. Кроме того, у них зачастую относительно темный верх и более светлый низ. Поскольку свет падает сверху, нижние части тела оказываются затененными и приближаются по окраске к верхним, а в результате вся птица выглядит плоской и не выделяется на окружающем фоне.
В других случаях окраска бывает расчленяющей, т.е. состоящей из неправильной формы четко очерченных контрастных пятен, что «разбивает» контуры тела на как будто не связанные между собой, не похожие на живое существо части. Окрашенные таким образом кулики, например камне Шарка и крикливый зуек, почти невидимы на фоне галечникового пляжа.
И напротив, некоторым птицам свойственны яркие отметины на хвосте, туловище и крыльях, которые «вспыхивают» во время полета. Примерами могут служить белые рулевые перья у юнко, белое туловище шилоклювого дятла и белые полосы на крыльях сумеречного козодоя. Яркие отметины играют защитную роль. Внезапно «вспыхивая» перед атакующим хищником, они на мгновение пугают его, давая птице дополнительное время для бегства; а также могут отвлечь внимание врага от важнейших частей тела. Кроме того, хорошо заметная окраска взрослой особи важна, когда птица притворяется раненой, уводя хищника от гнезда или птенца. 9

Вероятно, яркие пятна способствуют и внутривидовому распознаванию, действуя в качестве сигнальных раздражителей,укрепляющих связь между членами стаи.
Цветной узор помогает находить полового партнера в сезон размножения. Обычно более яркие и контрастные цвета свойственны самцам, использующим их в ходе брачных демонстраций.

В окраске птиц неизбежен компромисс между яркостью, желательной при демонстрации ухаживания, и скромностью, необходимой для маскировки. В оперении таких птиц, как попугаи, танагры и нектарницы, насыщенные красные, зеленые и синие цвета смешиваются самым неожиданным образом. Богатство палитры убеждает в наличии у этих пернатых хорошо развитого цветного зрения. Но другим птицам приходится обходиться неброскими сероватыми, бурыми и охристыми тонами, чтобы обрести надежную массировку и не слишком выделяться на фоне окружающей среды. Цвет пера зависит от каротиноидных и меланиновых пигментов, содержащихся в бородках и бородочках, а также от особенностей микроструктуры его поверхности.

Окраска птиц варьирует в зависимости от пола, возраста, времени года и питания. У некоторых видов молодые и взрослые птицы окрашены одинаково, у других — совершенно различно. Молодые чайки каждый год меняют цвет своего оперения, пока к четвертому или пятому году жизни не наденут окончательный взрослый наряд. Самцы и самки одного и того же вида могут быть окрашены совершенно по-разному. Это называют половым диморфизмом. У тех видов, у которых заботы о потомстве целиком возложены на самок, последние обычно имеют наиболее совершенную покровительственную окраску, скрывающую их во время насиживания от глаз хищников. У куликов-плавунчиков все как раз наоборот. Насиживают у них самцы, имеющие довольно скромную окраску, тогда как наибольшую активность в брачных церемониях проявляют самки, щеголяющие ярким оперением.

Во время весенней линьки красные перья самцов кардинала становятся более блестящими, а их клювы также приобретают ярко-красную окраску. Самки предпочитают неброские желтовато-бурые тона с легким красноватым оттенком.

Древесные утки-каролинки демонстрируют пример резкого полового диморфизма в окраске оперения. После линьки перед началом брачного сезона оперение самцов становится чрезвычайно нарядным.

Цвет перьев птиц обусловлен наличием в них особых красящих веществ — пигментов, в частности меланинов и каротиноидов, придающих перьям бурые и красные оттенки. Иногда цвет оперения обусловливается сочетанием пигментов и определенной структуры пера. Например, синюю окраску создает бурый пигмент, с лежащим над ним слоем бесцветных многоугольных клеток, отражающих свет. У птиц часто встречается структурная окраска, обусловленная дифракцией и интерференцией света вследствие отражения его от гладких поверхностей или тонких пластинок на верхней стороне пера.

Летают не только птицы, но и другие животные. Я решила сравнить насекомых и птиц. Птица летает быстрее и выше. У насекомых наружный скелет – защищает от хищников, мешает росту, у них нет мышц, которые позволили бы быстрее летать, а у птиц – внутренний скелет дает опору мышцам.

Рассмотрела перья под лупой и выяснила, что перо состоит из стержня, а от стержня отходят волоски, есть крючочки.

Приложила перышко к щеке – стало тепло. Значит, они нужны для тепла. Отрезала кончик пера – внутри пусто. Значит, перо легкое.

Вывод: перья – легкие, сохраняют тепло, эластично пружинят, очень крепкие, делают поверхность тела птицы гладкой.

Сравнивая с птицей летучую мышь, видим: тело птицы покрыто перьями, а мыши – шерстью. Мне кажется, что скелет у птиц легче, чем у летучих мышей, да еще у летучих мышей кожистое вещество между пальцами рук, плеча и тела. У птиц полетные мышцы развиты больше, вместо зубов – легкий клюв.

Вывод: птицы – лучше приспособлены к полету, чем насекомые и млекопитающие.

Я опустила перо и клочок шерсти в воду: шерсть намокла, а перо нет. Значит, птицы их чем-то смазывают (предположим, жир).

2. Взяла лист бумаги за край и подул, он держался в воздухе. Значит, полет возможен благодаря подъемной силе, которую создает разница давлений воздуха под крылом и над крылом.

3. Следующий опыт показал, что полые кости прочные. Я сложила лист бумаги несколько раз и вставила его в кольца на подставке. К бумаге подвесила грузик. Бумага не выдержала веса, и грузик упал. Затем свернула лист бумаги в трубочку и повторила опыт. Бумага выдержала вес даже нескольких грузиков. Вывод: легкость и прочность скелета птиц достигается полыми костями.

Значение птиц в природе и в жизни человека очень велико. Поэтому я хотела своим проектом привлечь внимания к ним, чтобы мы захотели побольше знать о них, об их особенностях, ведь птицы наши друзья. Они защищают нас от вспышек размножения вредных насекомых, так как большинство их питается насекомыми. При большом количестве потребляемой пищи птицы истребляют бесчисленное множество насекомых-вредителей. Птицы очень прожорливы. Так, синица за сутки съедает насекомых столько, сколько весит сама. Самые маленькие птички — пеночки, крапивник, королек — весят по 8-10 г, а съедают за день до 17 г корма, то есть почти в 2 раза больше, чем весят сами.

Немалую пользу приносят хищные птицы, которые кормятся ослабленными животными и являются санитарами в природе. Многие птицы, питаясь плодами и семенами, способствуют их распространению. На некоторых птиц существует промысловая охота (промышляют главным образом куриных птиц). Своей красотой и пением птицы доставляют человеку эстетическое наслаждение.

Птиц необходимо охранять, привлекать в лесопарки, сады, поля и огороды, развешивая искусственные гнездовья весной и подкармливая их зимой. Значительную роль в жизни человека играют сельскохозяйственные птицы.

Птицы появились в ходе преобразования древних динозавров.

Из-за проблем с питанием на земле, появилась возможность добывать его в воздухе и на высоких деревьях. Перелеты помогают найти более благоприятные условия для питания зимой и летом. В воздухе и на деревьях можно укрыться от хищников. У насекомыхнаружный скелет – з ащищает от хищников, мешает росту, у них нет мышц, которые позволили бы быстреелетать, у птиц – внутренний скелет дает опору мышцам. При сравнении птицы и летучей мыши видим, тело птицы покрыто перьями, а мыши – шерстью.

скелет у птиц легче, чем у летучих мышей.у птиц полетные мышцы развиты больше, вместо зубов – легкий клюв.

Строение тела птиц приспособлено для полета: крылья, скелет, полые кости, дыхание, обтекаемая форма тела, питание, разница давлений над и под крылом во время полёта.

Перьевой покров прочный, легкий и согревающий.Полёт – это прежде всего победа над земным притяжением.Но моя гипотеза «раз у птиц есть крылья, значит, они могут летать» не подтвердилась, так как есть птицы, которые не летают. Почему некоторые птицы не летают? Это может быть темой следующего исследования.

1.Второв П. П., Дроздов Н. Н. Определитель птиц фауны СССР: Пособие для уч и телей. — М. Просвещение, 1980. — 256с, ил., 16л. ил.

2.Гудков В. М . Следы зверей и птиц. Энциклопедический справочник-определитель. М: Вече, 2008. -592 с.: ил.

3.Иванов А. И. Каталог птиц СССР. Л.: Наука, 1976. – 276 с.

4.Определитель птиц СССР. Дементьев Г. Я., Гладков Я. Л., Птушенко Е. С, Судиловская А. М.. М.: Сов. Наука, 1948. – 450 с..

5.Ошмарин П. Г., Ликунов Д. Г. Следы в природе. М.: Наука, 1990.- 296 с

6. Гуртовой Н.Н., Матвеев Б.С, Дзержинский Ф.Я. Практическая зоотомия позвоночных. Птицы, млекопитающие. М., 1980.-143 с.

7. Дементьев Г.П . Птицы. Руководство по зоологии, т. 6. М., Просвещение, 1940. -156 с.