Управление образования администрации Саратовского муниципального района Саратовской области
Муниципальное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа п. Тепличный»
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
«ПОЧЕМУ ПТИЦЫ ЛЕТАЮТ?»
Выполнили:
ученицы 7 класса
Емельянова Дарья,
Ивлева Елена
Учитель:
Тепличный, 2017
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.. 3
1. ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ПТИЦ К ПОЛЕТУ.. 3
1.1. Общая характеристика класса Птицы. Происхождение птиц. 3
1.2. Особенности перьевого покрова птиц. Летающие птицы и нелетающие. 3
1.3. Особенности скелета птиц, позволяющие летать. 3
1.4. Особенности дыхательной системы птиц. 3
1.5. Особенности половой и выделительной системы.. 3
1.6. Особенности работы сердца птиц во время полета, обмен веществ. 3
1.7. Виды полета птиц. 3
2. ВЫЯВЛЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ СКЕЛЕТА, ПЕРЬЕВОГО ПОКРОВА ПТИЦ.. 3
2.1. Изучение строение перьевого покрова и скелета птиц. 3
2.2. Наблюдения за полетом птиц. 3
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ... 3
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 3
ВВЕДЕНИЕ
На вопрос «Почему птицы летают?» обычно следует ответ: «Потому что у них есть крылья». Между тем, известны случаи, когда в стремлении взлететь человек изобретал крылья, напоминающие птичьи, и, приладив их к спине, пытался взлететь, но полета не получалось. Почему? Все дело в том, что у птиц, помимо крыльев, есть еще много приспособлений для полета. Гипотеза: птицы очень хорошо приспособлены к полету внутренним и внешним строением организма.
Цель исследования – выяснить, как приспособлены птицы к полету.
В ходе своего исследования я хочу решить следующие задачи:
1. Выяснить, какие существуют типы полета птиц.
2. Выявить приспособления к полету во внешнем и внутреннем строении птиц.
3. Провести наблюдения за полетом птиц, изучить их покровы и скелет.
Для решения задач исследования были использованы следующие методы: сбор информации по теме путем обобщения различных литературных источников, проведение наблюдений, анализ и обобщение.
1. ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ПТИЦ К ПОЛЕТУ
1.1. Общая характеристика класса Птицы. Происхождение птиц.
Птицы двустороннесимметричные высшие позвоночные животные, появление которых связано с выработкой у их предков приспособлений к полёту. Птицы имеют обтекаемое, покрытое перьями тело, сухую, лишенную желез, кожу. Их передние конечности видоизменены в крылья. Челюсти лишены зубов и преобразованы в клюв. Вопрос о происхождении и эволюции птиц выяснен только в самых общих чертах. Несомненно, что предками их были древние рептилии. Обособление ветви рептилий, приведшей в конечном счете к птицам, надо отнести к самому началу мезозоя (триасу). Ближе всего к птицам стоят псевдозухии (Pseudosuchia), давшее начало динозаврам, крокодилам и некоторым другим группам рептилий. Среди них особенно выделялись орнитозухи (Ornithosuchus), обнаруживающие наибольшее морфологическое сходство с птицами. Подобно птицам, они передвигались на задних ногах, а передние конечности служили для схватывания пищи. Хвост был длинный. В строении таза также были черты сходства, сводящиеся к значительному усилению этого образования. Наружные покровы состояли из вытянутых чешуй с продольной осью, от которой по бокам ответвлялись короткие бороздки, так что чешуйка в известной мере по своему строению напоминала перо.
1.2. Особенности перьевого покрова птиц. Летающие птицы и нелетающие
Птиц потому и называют пернатыми, что они почти полностью покрыты перьями, которые надежно предохраняют от холода и влаги (у курицы их 8000). Правда, слишком дорого обходится птице рост пера и поддержание его в хорошем рабочем состоянии, отвлекая на себя почти четверть основных питательных веществ и энергии, что могли бы пойти на образование дополнительной продукции. Но без перьев птице никак не обойтись.
Кроме обеспечения теплом перьевой покров выполняет и функцию органов осязания. Нужно постоянно поддерживать их эластичность и лоск. Она перебирает перья, пропуская через клюв, смазывает: над последним хвостовым позвонком имеется копчиковая железа, жировой секрет которой используется для профилактики перьев. Явление смены пера у птиц носит название линьки. Порядок смены первичных перьев следующий: вначале сменяются перья хвоста, маховые перья первого и второго порядка, затем все остальные.
Нелетающие птицы — птицы, утратившие в процессе эволюции способность к полёту.
Нелетающие птицы принадлежат ко многим семействам и отрядам, в одних из них (пингвинообразные, страусообразные) все виды нелетающие, в других (пастушковые) — только некоторые. Потеря способности к полету часто приводит к увеличению размеров птиц: масса отдельных видов пингвинов достигает 40 кг, казуаров, африканских страусов - 80-100 кг. Некоторые виды вымерших нелетающих птиц, таких как эпиорнисы и моа, видимо, достигали массы 300-400 кг. У многих нелетающих птиц из-за неспособности к полёту сильно ограничен ареал распространения, особенно много таких видов птиц на островах. Из-за этого большинство видов находятся под угрозой исчезновения, особенно при проникновении чужеродных ареалу видов. Так были истреблены дронты, не умеющие ни летать, ни плавать, ни быстро бегать, но спокойно жившие на островах из-за отсутствия врагов. К нелетающим птицам не относят малолетающих птиц (фазан, куропатка и т. д.) , так как они не утратили способность к полёту, хотя и не совершают дальних перелётов. У нелетающих птиц крылья очень малы для их массы или вообще сильно редуцированы.
1.3. Особенности скелета птиц, позволяющие летать
Скелет птиц лёгкий благодаря пневматизации трубчатых костей. Осевой скелет подразделяется на пять, типичных для высших позвоночных, отделов. В связи с приспособлением к полёту грудные позвонки, а также поясничные и крестцовые, срастаются неподвижно. Грудина имеет высокий киль. Наиболее развиты подключичные и грудные мышцы, поднимающие и опускающие крыло, мышцы задних конечностей, шеи.
1.4. Особенности дыхательной системы птиц
Органы дыхания - лёгкие, вентиляция которых в покое идёт за счёт изменения объёма грудной клетки, а в полете - за счёт воздушных мешков. В полёте для птиц характерно двойное дыхание за счет воздушных мешков, что способствует охлаждению организма во время полета.
1.5. Особенности половой и выделительной системы
Пищеварительная система характеризуется отсутствием зубов, двухкамерным желудком, укороченной задней кишкой. Пищеварение, всасывание и эвакуация непереваренных остатков пищи происходит быстро. Органы выделения - вторичные почки. Образующаяся в них моча по паре мочеточников стекает в клоаку. Мочевой пузырь отсутствует. Птицы - раздельнополые животные. У самцов семенники парные, у самок функционирует только один левый яичник. Половая активность у птиц носит в большинстве случаев сезонный характер. Размножаются путём откладки яиц, которые насиживают. Яйца покрыты твёрдой скорлуповой оболочкой. По типу развития птенцов птиц разделяют на выводковых и птенцовых.
1.6. Особенности работы сердца птиц во время полета, обмен веществ
Кровеносная система замкнутая. Кругов кровообращения два, сердце четырёхкамерное, дуга аорты правая. В связи с обеспечением органов и тканей богатой кислородом артериальной кровью у птиц возрастает уровень энергетического обмена, что позволяет им поддерживать на постоянном уровне температуру тела. Птицы - теплокровные животные.
Птица должна быть сильной для того, чтобы летать с высокой скоростью на большие расстояния. Поэтому чем больше птица летает, тем крупнее и выносливее у неё сердце. Частота сокращений сердца – до 1000 уд./ мин. Это гораздо больше, чем у млекопитающих. Таким образом обеспечивается быстрая циркуляция крови, и это помогает птице насыщаться кислородом. Чем больше кислорода получает птица, тем легче ей лететь. Температура тела птиц и давление также имеют высокие показатели по сравнению с млекопитающими (температура - от 40 до 42°С; давление - 180 мм рт. ст.). Высокая температура тела увеличивает процессы жизнедеятельности, в частности, скорость сокращения мышц. Это, в свою очередь, увеличивает скорость полёта. У нервной системы птиц также есть один существенный плюс – развитый мозжечок. Он помогает контролировать координацию движений, а это играет важную роль при полёте.
1.7. Виды полета птиц
Такой полет, когда птица ритмично поднимает и опускает крылья, называется машущим. Изменяя площадь крыла и его наклон ("угол атаки"), варьируя частоту взмахов, птица изменяет величину тяги и подъемной силы, меняя тем самым скорость и высоту полета. Медленный, со спокойными и редкими взмахами крыльев полет цапли отличен от стремительного и маневренного полета ласточек и стрижей и от быстрого, но прямолинейного полета уток. Но все эти птицы летают машущим полетом. Одна из форм машущего полета - трепещущий полет, когда птица, усиленно работая крыльями, на короткое время "повисает" в воздухе на одном месте. Так делают чайки, крачки, мелкие хищники, высматривающие добычу. Сходным образом "повисают" в воздухе около цветка высасывающие нектар колибри; при этом крыло совершает 50-80 взмахов в секунду.
Второй тип полета - парящий; птица с распростертыми практически неподвижными крыльями перемещается, используя энергию потоков воздуха. Летающие планирующим полетом птицы способны и к машущему полету. К нему они прибегают, чтобы найти восходящий термический поток, подлететь к гнезду, увернуться от опасности и т. п. Однако долго летать машущим полетом они не могут. С другой стороны, птицы, летающие машущим полетом, временами переходят на скольжение или планирование. В общем, каждый вид пользуется характерным для него полетом, но при необходимости способен менять как характер полета, так и его скорость. Лесные мелкие воробьиные птицы летают со скоростью 25-40 км/ч, голуби - 30-60, утки и многие кулики - 65-80 км/ч; ловящие насекомых в воздухе ласточки обычно летают со скоростью 40-60 км/ч, а стрижи - даже до 100- 120 км/ч.
2. ВЫЯВЛЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ СКЕЛЕТА, ПЕРЬЕВОГО ПОКРОВА ПТИЦ
2.1. Изучение строение перьевого покрова и скелета птиц
Многие люди, любуясь красивым полётом птиц, часто задумываются над тем, почему птицы летают. А романтики спрашивают себя: «Отчего люди не летают, как птицы?». Ответы на эти вопросы связаны с особенным строением птиц. Что и почему помогает птице парить в воздухе и не падать?
С целью выявления приспособлений птиц к полету нами были проведены наблюдения перьевого покрова тела птиц. В ходе данной работы мы пришли к следующим результатам.
Нами были отмечены основные особенности внешнего строения птиц и сделаны выводы.
1. Итак, основные отделы тела: голова, тело.
2. Относительно небольшая голова, на которой выступает клюв, образованный костными челюстями. С обеих сторон покрыт роговыми чехлами. На клюве имеются ноздри. По бокам головы имеются большие глаза, ближе к затылку под перьями скрыты ушные углубления, на дне которых находятся барабанные перепонки.
3. Все тело птицы приспособлено к полету. Передние конечности превращены в крылья, тело имеет обтекаемую форму.
4. Цевка и пальцы ног у птицы покрыты кожными чешуйками как у ящериц.
5. На хвосте птицы расположены рулевые перья. При их помощи птицы может контролировать направление своего движения.
6. Контурные перья расположены на крыльях. Основную структуру пера составляет опахало и стержня с очином. Опахало состоит из бородок I и II порядка.
Вывод: Тело птицы имеет обтекаемую форму, что снижает сопротивление при полете. Сам полет осуществляют крылья с контурными перьями и хвост с рулевыми.
Так же в ходе практической работы нами был изучен скелет птицы и выявлены основные черты приспособленности птиц к полету.
1. Череп достаточной маленький с большими глазницами;
2. Отделы позвоночника: шейный (9-25 позвонков), грудной (3-10), поясничный (6 позвонков), крестцовый (2 позвонка), хвостовой.
3. Первые 2 позвонка – атлант и эпистрофей обеспечивают подвижность головы птицы.
4. Грудные позвонки срослись в единую спинную кость. К грудным позвонкам причленяются ребра. Грудные позвонки, ребра, грудина образуют грудную клетку, защищающую внутренние органы.
5. Скелет крыла: плечо, предплечье, кисть. Часть костей запястья и пястья срослись в пряжку. Скелет свободной задней конечности состоит из бедренной кости, костей голени, сросшихся вместе и стопы. Часть костей предплюсны и все плюсневые кости срослись в цевку.
6. Поясничные, крестцовые и часть хвостовых позвонков образуют сложный крестец. Он создает опору для задних конечностей. Таз у птиц открытый – лобковые кости не срастаются, а широко расходятся в стороны. Это позволяет птицам откладывать яйца.
7. Кости задней конечности: бедро, голень, цевка, фаланги пальцев. У птиц 4 пальца (редко 3).
Вывод: Опорно-двигательная система хорошо отражает приспособленность птиц к полету. Скелет легкий и прочный. Легкость обеспечивается пневматичностью костей, прочность — их срастанием. В кисти кости срослись в пряжку, в стопе — в цевку. Наиболее крупные и сильные летательные мышцы начинаются на киле грудины и сухожилиями прикрепляются к костям крыльев. Срастание позвонков обеспечивает дополнительную прочность скелета птицы.
2.2. Наблюдения за полетом птиц
Полет птиц за счет мускульной энергии — это чудо, которому люди не перестают удивляться и сегодня. Ведь чтобы поднять в воздух человека с помощью мускулов, нужны крылья размером 42,7 метра. А его грудная клетка должна иметь толщину 1,8 метра, чтобы вместить мускулы, достаточно мощные для производства взмахов.
Очень важны для птиц и акробатические способности. Ласточки, например, проводящие в воздухе до восьми часов в день, то и дело взмывают высоко в небо и бросаются вниз в погоне за насекомыми. А вот малиновки находятся днем в воздухе всего лишь несколько минут, совершая короткие перелеты, длящиеся обычно несколько секунд. Большая часть их полетов приходится на взлеты и посадки — самые утомительные моменты любого полета. Поэтому многие крупные птицы стараются делать их как можно реже. Грифы, соколы, альбатросы и другие крупные птицы почти все время проводят в парящем полете на воздушных течениях с распростертыми и почти неподвижными крыльями.
Для большей эффективности полета птицы искусно используют характерные особенности своих перьев. Например, грифы, совершая медленный полет по кругу, чтобы не потерять высоту, выпрямляют длинные, жесткие перья на концах крыльев и разворачивают их веером так, чтобы между ними образовались щели, препятствующие перемешиванию воздуха в потоке за птицей. В результате сопротивление снижается, а подъемная сила возрастает. Сокол же, наоборот, пикируя на добычу, укладывает свои перья так, чтобы сократить площадь их поверхности. Ему нужна скорость, а не подъемная сила.
В ходе весенней миграции птиц к местам гнездования, мы обнаружили, что такие птицы, как воробьи, ласточки, стрижи, вороны, сороки, голуби, синицы имеют машущий тип полета. Мы пришли к выводу, что тип полета птиц связан с особенностями питания данного вида птиц.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ
Многие люди, любуясь красивым полётом птиц, часто задумываются над тем, почему птицы летают. А романтики спрашивают себя: «Отчего люди не летают, как птицы?». Ответы на эти вопросы связаны с особенным строением птиц. Что и почему помогает птице парить в воздухе и не падать?
В ходе изучения различной литературы по теме было выяснено, что к чертам приспособленности птиц к полету относятся:
· двойное дыхание за счет воздушных мешков, что способствует охлаждению организма во время полета.
· отсутствуют зубы – облегчение веса тела.
· нет мочевого пузыря – нет утяжеления.
· частота сокращений сердца – до 1000 уд./ мин. и выше - быстрая циркуляция крови, больше кислорода, легче лететь, высокая температура тела и быстрый обмен веществ.
· Развит мозжечок (отдел головного мозга) – позволяет контролировать координацию движений в полете.
Так же в ходе практической работы нами был изучен скелет и перья птицы и выявлены основные черты приспособленности птиц к полету.
Тело птицы имеет обтекаемую форму, что снижает сопротивление при полете. Сам полет осуществляют крылья с контурными перьями и хвост с рулевыми.
Опорно-двигательная система хорошо отражает приспособленность птиц к полету. Скелет легкий и прочный. Легкость обеспечивается пневматичностью костей, прочность — их срастанием. В кисти кости срослись в пряжку, в стопе — в цевку. Наиболее крупные и сильные летательные мышцы начинаются на киле грудины и сухожилиями прикрепляются к костям крыльев. Срастание позвонков обеспечивает дополнительную прочность скелета птицы.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1) Журнал «Биология» 1 сентября
2) «Биология. Животные» 7 класс. 2015г.
3) http://www. kakprosto. ru/kak-80619-pochemu-pticy-letayut
4) http://www. poznavayka. org/zoologiya/pochemu-i-kak-letayut-ptitsyi/
5) https://elhow. ru/zhivotnye/pticy/pochemu-pticy-letajut
