Ли птицы летают. Урок "экологические группы птиц"

Почему птицы не сталкиваются в полёте? October 3rd, 2016

Кто же не видел стаи птиц. А помните, как они синхронно меняют направление в полете? Разве это не удивительно? Как они это делают?

Стаи скворцов - одно из удивительных явлений природы. Сотни, если не тысячи, птиц одновременно взмахивают крыльями, демонстрируя чудеса пилотажа. Движения каждой особи выглядят случайными, но птицы никогда не сталкиваются друг с другом, будто управляемые невидимым дирижёром. Стая скворцов - яркий пример способности птиц к синхронному полёту. Биологов не перестаёт мучать вопрос: как птицы в полёте умудряются избегать столкновений.

Вот как это выглядит на видео...

Профессор Квинслендского университета Мандьям Шринивасан полагает, что птицы сумели выработать стратегию безаварийного полёта под воздействием длительной эволюции. Механика птичьего полёта давно интересовала Шринивасана, и он решил провести серию экспериментов с волнистыми попугайчиками, чтобы смоделировать их траекторию. Он отметил, что птицы были склонны всегда огибать препятствие справа, что способствовало плавному движению. В течение 120 наблюдений не произошло ни одного столкновения.

Испытательный туннель. Синими и красными пунктирными линиями показаны поля зрения камер наблюдения

Профессор Мандиам Сринивазан (Mandyam Srinivasan) из Университета Квинсленда (Австралия) поставил задачу изучить, какие именно стратегии применяют птицы для избежания столкновения на встречных курсах. Для этого с двух сторон туннеля длиной 21,6 метра выпускались пары птиц навстречу другу. Представляющие интерес потенциальные действия птиц принимались за гипотезы в байесовской сети для вычисления их вероятности. Предсказанные вероятности сравнивалась с наблюдаемыми фактами. Таким образом исследователи делали выводы о стратегиях ухода от столкновений, которые действуют у птиц.

Перед началом испытаний 10 волнистых попугайчиков (Melopsittacus undulatus) мужского пола были обучены пролетать туннель от начала до конца в одиночку.

За 4 дня было записано 102 экспериментальных полётов 7 пар, составленных из 10 волнистых попугайчиков. Не было зафиксировано ни одного столкновения. Затем провели анализ видеозаписей с фиксацией, каким образом птицы смещались в стороны или по высоте при приближении друг к другу.

Результаты оказались довольно неожиданными. Как видно из таблицы, птицы показали склонность почти всегда смещаться вправо, хотя вероятность такого смещения сильно варьируется от особи к особи.

Это очень любопытный вывод. Проведённые ранее исследования на пчёлах показали, что пчёлы склонны смещаться влево при сближении друг с другом. Так или иначе, но склонность смещаться в какую-то определённую сторону является важным знанием. Очевидно, это знание должно быть одинаковым у всех особей в популяции. Если птицы будут при сближении смещаться в случайную сторону, то при выборе влево/вправо вероятность столкновения составит 50%.

Попугайчики в туннеле летали на разной высоте. Учёные обнаружили, что некоторые конкретные особи явно предпочитают лететь ниже/выше другой конкретной особи, что не укладывается нормальное распределение.

Предпочтение конкретной особи лететь выше или ниже другой особи

Несмотря на отдельные случаи изменения высоты полёта, в целом птицы при сближении не меняют высоту, а смещаются в горизонтальной плоскости. Чаще всего — вправо. Учёные делают вывод о наличии у волнистых попугайчиков своеобразных правил движения, зашитых на «аппаратном уровне». Вероятно, это может быть связано с разницей в левом и правом полушариях головного мозга. Так, у попугайчиков правое полушарие и левый глаз отвечают за тактические задачи, такие как обнаружение вероятного столкновения в полёте. В свою очередь, левое полушарие и правый глаз занимаются другими вещами, такими как обслуживание полёта и контроль скорости. Кстати, это одно из эволюционных преимуществ животных с разными функциями левого и правого полушарий (подробнее см. научную работу «Выживание с асимметричным мозгом: преимущества и недостатки церебральной латерализации»).

Таким образом, исследование подтвердило, что наличие самых простых общих правил позволит животным или машинам избежать столкновения.

Во-первых, нужно договориться смещаться в одну сторону. Неважно — влево или вправо, но все должны смещаться в одну сторону.

Во-вторых, выработать алгоритм изменения высоты. Один из участников движения должен смещаться вверх, а другой — вниз. Правила изменения высоты можно реализовать разными способами. Например, присвоить иерархический порядковый номер каждому отдельному самолёту. При встрече самолёт с более высоким номером в иерархии всегда смещается вверх, а с более низким — вниз. Универсальную иерархию непросто внедрить, да и она требует обмена информацией между судами перед сближением. Другой вариант — установить каждому самолёту правило случайного смещения вверх или вниз. В этом случае риск столкновения уменьшится со 100% до 50%.

Учёным пока не удалось понять, каким образом птицы выбирают направление смещения по высоте. Возможно, у них тоже действует некая иерархия.

Но действительно ли секрет синхронного полёта настолько прост?

Ширинвасан с коллегами использовали видеокамеры с возможностью высокоскоростной записи для фиксации полёта 10 попугайчиков с противоположных концов туннеля. Они обнаружили, что для избежания столкновений птицы использовали двоякую технику. Во-первых, встречая в воздухе другую птицу, они отклоняются вправо. Во-вторых, они выбирают, лететь им выше или ниже встречной птицы. Пока остаётся неясным, что влияет на выбор высоты. Профессор предполагает, что, возможно, к этому имеет отношение иерархия птиц в стае, и планирует продолжать исследования.

Хотя работы профессора Ширинвасана позволяют по-новому взглянуть на полёт попугайчиков, они не объясняют механику полёта всех птиц. В стае попугайчиков иная социальная структура, чем, скажем, у скворцов или альбатросов, так что сложно на одном примере делать выводы о синхронном полёте всего спектра пернатых. Также встаёт вопрос о том, были ли попугайчики домашними или дикими, и какое влияние прирученность животных оказывает на их полёт.

В результате других исследований, посвящённых птичьим стаям, были сделаны не менее важные выводы. Например, итальянский физик Андреа Кавагна обнаружил у скворцов развитую систему взаимооповещения. В доли секунды одна особь может передать другим сигнал, направляющий всю стаю прочь от хищника или в обход препятствия. А Дэвид Уильямс из Университета Вашингтона обнаружил, что голуби перемещаются в тесноте, используя различные позиции крыльев. Манипулируя аэродинамикой своего тела, голуби оказываются способны летать с невероятно высокой скоростью в сложном окружении, например, в городской среде.

Голуби складывают крылья, чтобы пролететь между препятствиями:

источники

С сегодняшнего дня, дня Герасима Грачевика, в России ждут перелетных птиц. Совершая дальние перелеты, они возвращаются из теплых стран. Как они ориентируются? Почему летят клином? Чем питаются? Мы решили ответить на эти и другие "птичьи" вопросы.

Как проложить маршрут

Как не ошибиться с маршрутом? Ведь ошибка будет стоит жизни! Но для крылатых путешественников это вовсе не проблема: маршруты давно определены и остаются неизменными из года в год. Куда держать курс, молодое поколение узнает от старших товарищей. Но как быть, если в стае остался один неопытный молодняк? Как узнать дорогу, не имея карты и gps-навигатора? Оказывается, такой навигатор есть у каждой птицы, это врожденный инстинкт, который и ведет птиц в верном направлении. Это подтверждают случаи, когда свой первый полет молодые особи совершали абсолютно самостоятельно.

Ветер, ветер, ты могуч!

Погодные условия, безусловно, влияют на ход миграции. В теплую погоду птицы летят дольше, и поток прилетающих птиц резко увеличивается. А если вдруг наступает сильное похолодание, птицы и вовсе могут развернуться обратно на юг. Во время осеннего перелета похолодание способствует более быстрому отлету. Утки могут двигаться на юг без остановки, покрывая большие расстояния -150-200 км. Ветер может мешать перелету, и, наоборот, способствовать. Чайки, летающие довольно медленно, летят в штиль или с попутным ветром. Естественно, при наличии такого помощника перелет происходит интенсивнее.

По порядку рассчитайсь!

Многие птицы летят клином, как, например, журавли и гуси. Некоторые считают, что клином летят птицы для того, чтобы рассекать воздух подобно тому, как нос корабля рассекает волны. Но это не так. Смысл клинообразного строя, впрочем, как и любого другого (шеренгой, дугой, косой линией), заключается в том, чтобы птицы не попадали в вихреобразные потоки воздуха, создаваемые движениями крыльев соседей. За счет того, что впереди летящие птицы взмахивают крыльями, создается дополнительная подъемная сила для тех, кто летит сзади. Гуси таким образом экономят до 20% энергии. При этом, на птицу, летящую впереди, возлагается большая ответственность: она является проводником и направляющим для всей стаи. Это тяжелая работа: органы чувств и нервная система находятся в постоянном напряжении. Поэтому ведущая птица быстрее устает и ее вскоре подменяет другая.

Перелет перелетом, а обед по расписанию!

Во время перелета стае не всегда удастся полноценно питаться - возможности для добычи пищи очень ограничены. Откуда взять силы для такой тяжелой работы? Собираясь в долгий путь, мы, как правило, заранее думаем о своем питании. Вот и птицы предпочитают хорошо подкрепиться на дорожку: готовясь к перелету, они кушают очень плотно для того, чтобы накопить побольше жировых запасов для долгого перелета.

Отдыху время, а перелету час

Перелет – дело трудное, и запас энергии быстро иссякает, поэтому птахам очень важно восстанавливать силы. Некоторые виды птиц летят практически без отдыха: вальдшнеп, например, за одну ночь покрывает расстояние до 500 км без остановок. Другие же не могут похвастаться такой выносливостью и делают много остановок. Как правило, и скорость у этих птиц небольшая. Они устраивают себе отдых у водоемов, где могут восстановить силы, подкрепиться и утолить жажду. На это уходит большое количество времени, а на перелет в день в среднем приходится около часа.

Блуждая в потемках

Многие птицы совершают перелет в ночное время. Перепела, лысухи и вальдшнепы, например, летят только в темное время суток. Причем, ночью совершают перелеты не только птицы, ведущие ночной образ жизни: дикие гуси, гагары и многие виды уток продолжают свой путь в любое время суток. А как же летят в ночных условиях птички, привыкшие к дневному свету? Дело в том, что птицы умеют ориентироваться по звездам, солнцу и очертаниям ландшафта. Также они легко определяют свое местоположение по магнитному полю Земли, поэтому могут передвигаться в условиях очень плохой и даже нулевой видимости.

Цель: познакомить учеников с причинами разнообразия птиц.

Задачи:

• ученики должны научиться распознавать экологические группы птиц,
• знать причины разнообразия птиц,
• знать признаки птиц разных экологических групп,
• уметь находить информацию из разных источников,
• уметь обобщать полученную информацию и делать выводы
• уметь работать в группах.

Оборудование:

• чучела или рисунки птиц разных экологических групп,
• электронная лабораторная работа (Лабораторный практикум. Биология 6-11 класс. Учебное электронное издание.)

План урока.

1. Организационный момент.
2. Повторение предыдущего материала.
3. Постановка проблемы.
4. Выполнение лабораторной работы.
5. Вывод.

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Повторение предыдущего материала.

Воробьи вспорхнули на забор.
Кошка слышит воробьиный хор,
Только воробьев ей не достать:
Было лень учиться ей летать!

В.Безбородов

Перечислить признаки класса птиц (в результате фронтального опроса ученики должны назвать признаки, записать их на доске)

• Тело покрыто перьями
• Передние конечности превращены в крылья
• Клюв без зубов
• Быстрое пищеварение
• Облегченный скелет (полости в костях)
• Теплокровность
• Особое дыхание (воздушные мешки)
• Есть киль

Вывод: благодаря этим приспособлениям птицы способны летать.

Все ли птицы летают одинаково?

(сообщения, подготовленные учениками):

• Машущий полет
• Планирующий полет
• Бреющий полет

Причины такого разнообразия?

(Обитание в разных условиях, приспособление к ним.)

Есть ли нелетающие птицы? (чаще ученики называют:

• Страус
• Пингвин)

По каким признакам мы можем определить способность птицы к полету?

• Крылья (форма, размер)
• Оперение (плотное, рыхлое)
• Размер и масса птицы

3. Постановка проблемы:

Летают ли “нелетающие” птицы?

Если изучить признаки птицы, то можно определить ее способность к полету.

4. Выполнение лабораторной работы “Экологические группы птиц”.

По результатам лабораторной работы заполняется таблица(работа в группах):

Страус относится к наземным птицам, которые не способны летать.

Пингвин относится к водным птицам, по всем признакам приспособленных к полету.

5. ВЫВОД: пингвин способен “летать”, но в водной среде.

6. Домашнее задание: сообщения об отрядах птиц.

Проект: «Все ли птицы летают?

Почему некоторые птицы не умеют летать?»

Руководитель: учитель начальных классов МБОУ – Полужская ООШ

Пинчукова Елена Фёдоровна.

Исполнители: учащиеся 3 класса

У нелетающих птиц нет киля, выроста на грудине, к которому крепятся мощные мускулы, отвечающие за полет. У всех нелетающих птиц киль либо очень маленький, либо вовсе отсутствует. По этой причине крылья у них слабые, и птицы не способны к полету.

Страусы – крупнейшие из ныне живущих на Земле птиц. Некоторые из них достигают в высоту 2,7 метра. Обитают страусы на открытых равнинах Африки. Питаются страусы семенами, плодами, а также ящерицами и насекомыми. Страусы не могут летать, но зато быстро бегают. На коротких расстояниях они могут развивать скорость до

70 км/ч.

Эму – это большие нелетающие птицы, живущие в Австралии, в высоту они достигают 2 м. Эти птицы питаются семенами, плодами и насекомыми.

Итак, почему же страусы не летают?

А вот почему! Они слишком большие, птица может летать, если ее масса не превышает 20 кг, а страусы весят 120 кг.

Это интересно!

Одно страусиное яйцо равно

40 куриным яйцам и может выдерживать вес человека.

Пингвины – нелетающие птицы.

Существует 18 различных видов пингвинов.

Они живут только на побережьях морей Южного полушария – на островах у берегов Австралии, в Новой Зеландии, в Южной Африке и в южной части Южной Америки. Пингвины – прекрасные пловцы, они могут передвигаться в воде со

скоростью 30 км/ч. Те пингвины, которые живут среди снегов и льдов не вьют гнёзд.

Императорский пингвин -

самый крупный из пингвинов.

Его рост – около 1,2 метра, а вес – около 75 кг.

Когда самка откладывает яйцо, самец оберегает его от соприкосновения со льдом, положив на собственные перепончатые ступни. Когда вылупляется птенец, самец, ничего не евший в течение двух месяцев высиживания, отправляется на поиски пищи, в то время как самка остаётся с птенцом, чтобы кормить и защищать его.

Прыгающий пингвин назван так из-за того, что очень ловко прыгает с камня на камень. Самое заметное его отличие – длинный хохолок на голове. Только что вылупившиеся птенцы прыгающего пингвина покрыты мягким пухом. Они беспомощны, и родителям приходится в течение нескольких недель кормить и оберегать их.

Пингвин-осёл издаёт звук, похожий на крик осла. Он также известен как черноногий пингвин.

Королевские пингвины живут в Антарктике. Они могут с большой скоростью скользить на животе по льду, чтобы удрать от врагов .

Пингвины Адели собираются огромными колониями, иногда в одной группе насчитывается до полумиллиона особей.

Почему не летают пингвины?

Пингвины раньше летали, но чаще скрываясь от врагов, прятались под водой, и постепенно их крылья потеряли перья и превратились в плавники.

Но это еще не все, чем могут удивить нас эти птички. Мы кушаем три раза в день, а пингвины могут не кушать до трех месяцев. Человек не может жить без воздуха, а пингвины могут не дышать почти18 минут. Как интересно!

Какапо, или совиный попугай , – единственный попугай, который разучился летать. Он обитает лишь в Новой Зеландии, вокруг у него не было врагов и ему не нужно было прятаться или улетать. Какапо живет в норах. В них он проводит целый день и лишь после захода солнца выходит оттуда, чтобы отправиться на поиски пищи - растений, семян и ягод.

Маленькая птичка Киви тоже живет в Новой Зеландии и охраняется государством. Она совсем не имеет крыльев.

Киви - это небольшая и пугливая ночная птица. У киви прекрасное обоняние, а ноздри расположены на конце ее длинного клюва. Киви засовывают клювы в землю, чтобы отыскать еду.

Тристанский пастушок , обитающий на острове Неприступный, является самой маленькой нелетающей птицей в мире. Его длина всего 17 см, а вес меньше 30 г.

Итак, сделаем вывод:

на земле есть нелетающие птицы.

Но почему они не летают?

1. Имеют большие размеры и массу тела.

2. Из-за хищников птицы больше плавали, чем летали.

3. Не было хищников, и у птиц не было необходимости летать.

Работая над проектом "Тайны пернатых", мы решили узнать, все ли птицы летают и почему некоторые из представителей пернатых утратили способность к полёту. Просмотрев данну презентацию, можно познакомиться с нелетающими птицами и узнать, почему они не могут летать.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Проект: «Все ли птицы летают? Почему некоторые птицы не умеют летать?» Руководитель: учитель начальных классов МБОУ – Полужская ООШ Пинчукова Елена Фёдоровна. Исполнители: учащиеся 3 класса

У нелетающих птиц нет киля, выроста на грудине, к которому крепятся мощные мускулы, отвечающие за полет. У всех нелетающих птиц киль либо очень маленький, либо вовсе отсутствует. По этой причине крылья у них слабые, и птицы не способны к полету.

Страусы – крупнейшие из ныне живущих на Земле птиц. Некоторые из них достигают в высоту 2,7 метра. Обитают страусы на открытых равнинах Африки. Питаются страусы семенами, п лодами, а также ящерицами и насекомыми. Страусы не могут летать, но зато быстро бегают. На коротких расстояниях они могут развивать скорость до 70 км/ч.

Эму – это большие нелетающие птицы, живущие в Австралии, в высоту они достигают 2 м. Эти птицы питаются семенами, плодами и насекомыми.

Итак, почему же страусы не летают? А вот почему! Они слишком большие, птица может летать, если ее масса не превышает 20 кг, а страусы весят 120 кг.

Это интересно! Одно страусиное яйцо равно 40 куриным яйцам и может выдерживать вес человека.

Пингвины – нелетающие птицы. Существует 18 различных видов пингвинов. Они живут только на побережьях морей Южного полушария – на островах у берегов Австралии, в Новой З еландии, в Южной Африке и в южной части Южной Америки. Пингвины – прекрасные пловцы, они могут передвигаться в воде со скоростью 30 км/ч. Те пингвины, которые живут среди снегов и льдов не вьют гнёзд.

Императорский пингвин - самый крупный из пингвинов. Его рост – около 1,2 метра, а вес – около 75 кг. Когда самка откладывает яйцо, самец оберегает его от соприкосновения со льдом, положив на собственные перепончатые ступни. Когда вылупляется птенец, самец, ничего не евший в течение двух месяцев высиживания, отправляется на поиски пищи, в то время как самка остаётся с птенцом, чтобы кормить и защищать его.

Прыгающий пингвин назван так из-за того, что очень ловко прыгает с камня на камень. Самое заметное его отличие – длинный хохолок на голове. Только что вылупившиеся птенцы прыгающего пингвина покрыты мягким пухом. Они беспомощны, и родителям приходится в течение нескольких недель кормить и оберегать их.

Пингвин-осёл издаёт звук, похожий на крик осла. Он также известен как черноногий пингвин.

Королевские пингвины живут в Антарктике. Они могут с большой скоростью скользить на животе по льду, ч тобы удрать от врагов.

Почему не летают пингвины? Пингвины раньше летали, но чаще скрываясь от врагов, прятались под водой, и постепенно их крылья потеряли перья и превратились в плавники.

Но это еще не все, чем могут удивить нас эти птички. Мы кушаем три раза в день, а пингвины могут не кушать до трех месяцев. Человек не может жить без воздуха, а пингвины могут не дышать почти18 минут. Как интересно!

Какапо, или совиный попугай, – единственный попугай, который разучился летать. Он обитает лишь в Новой Зеландии, вокруг у него не было врагов и ему не нужно было прятаться или улетать. Какапо живет в норах. В них он проводит целый день и лишь после захода солнца выходит оттуда, чтобы отправиться на поиски пищи - растений, семян и ягод.

Маленькая птичка Киви тоже живет в Новой Зеландии и охраняется государством. Она совсем не имеет крыльев.

Киви - это небольшая и пугливая ночная птица. У киви прекрасное обоняние, а ноздри расположены на конце ее длинного клюва. Киви засовывают клювы в землю, чтобы отыскать еду.

Тристанский пастушок, обитающий на острове Неприступный, является самой маленькой нелетающей птицей в мире. Его длина всего 17 см, а вес меньше 30 г.

Итак, сделаем вывод: на земле есть нелетающие птицы. Но почему они не летают? 1. Имеют большие размеры и массу тела. 2. Из-за хищников птицы больше плавали, чем летали. 3. Не было хищников, и у птиц не было необходимости летать.