Перо птицы под микроскопом. Ученые объяснили, почему самые черные в мире птицы такие черные Перо птицы под микроскопом
Комбинезоны и куртки, ботинки и сапожки, сумки и кошельки, палатки и рюкзаки, все это чудесным образом легко и просто застегивается, если есть застежка-молния .
(изображение принципа работы застежки-молнии скопировано со знаменитой Википедии )
А знаете ли вы, чтопервая застежка-молния была изобретена более ста лет назад и имела несколько другой принцип действия, чем сегодня?
Первая застежка-молния состояла из двух цепочек, с крючочками и дырочками, цепляющимися друг за друга при помощи подвижного ключа — язычка.
«Застежка для обуви» — так назвал свое изобретение американец Уайткомб Джадсон. Предназначалось изобретение для больного друга, который повредил спину, спасая во время пожара девочку. Ему было очень трудно зашнуровывать ботинки и он попросил друга-изобретателя придумать что-нибудь, облегчающее процесс обувания.
Так гласит легенда, а как было на самом деле мы не знаем, как не знаем и того, что подсказало изобретателю принцип работы застежки? Может строение птичьего пера?
Ведь птичье перо имеет соединения, очень похожие на соединения застежки-молнии. Вот только, к сожалению, разглядеть их можно только под микроскопом.
От стержня пера в обе стороны отходят бородки, образуя опахало пера. От бородок также в обе стороны отходят ответвления – бородочки. В устройстве этих бородочек таится главный секрет прочности птичьего оперения: часть бородочек имеет крючочки, которые цепляются за другие бородочки без крючочков, но с желобком на краю.
Таким образом, отдельные бородки прочно сцепляются друг с другом, образуя густую и прочную пластинку-сетку. Получается, что отдельные элементы птичьего пера прочно соединяются друг с другом, практически также как и части застежки-молнии.
В каждом пере, если рассматривать его под микроскопом, можно насчитать сотни тысяч бородочек и миллионы их ответвлений с крючочками.
И хотя, возможно у вас нет микроскопа, проведите со своим ребенком исследование птичьего пера.
Для этого вам потребуется контурное птичье перо (как на фото), его легко можно найти в парке или на птичьем дворе.
Проведите пальцами по опахалу. Чувствуете, что бородки достаточно крепко держаться друг за друга?
А теперь попробуйте оторвать отдельные бородки. Получилось? При этом пришлось затратить некоторое усилие, чтобы крючочки выскочили из желобков.
Теперь попробуйте восстановить соединение, для этого указательный палец расположите снизу, а большой сверху пера, и, сжимая пальцы, проведите ими вдоль разрыва бородок, как будто застегиваете застежку-молнию. Если перо не слишком потрепано, восстановить соединение удастся. А если не получается, значит, крючочки уже сломались, ведь они такие хрупкие.
Птицы восстанавливают соединение бородок, «застегивая» их с помощью клюва. Чтобы «застежка» работала исправно, птица тщательно ухаживает за своими перьями. О том, как они это делают, расскажу в другой раз.
А напоследок хочу отметить, что не всегда бородки перьев сцеплены между собой. Так, например, не имеют крючков бородки пуховых перьев или бородки в самой нижней части пера — это пуховая часть опахала, функция которой – удерживать у кожи слой воздуха.
Не имеют крючков бородки перьев отдельных птиц, например, страусов. Такие перья называются рассученными и отличаются особой мягкостью и красотой.
Людмила Максимова
«Как устроены перья у птицы». Конспект опытно-экспериментальной деятельности с детьми старшего дошкольного возраста
Интеграция образовательных областей
Познание :
Установить связь между строением пера и образом жизни
Познакомить со строением махового и пухового пера
Сформировать представление о пагубном влиянии на водоплавоющих птиц загрязнение водоемов, рек, морей нефтью
Художественное слово :
Развивать у детей творческое воображение, умение видеть характерные признаки предметов, сравнивать их.
Здоровье + физическая культура :
Способствовать развитию мелкой и общей моторики
Предупреждать утомляемость детей.
Коммуникация + социализация :
Расширять эмоциональную сферу детей.
Сформировать умение взаимодействовать со взрослыми и детьми
Воспитывать доброжелательность, чувство сострадания к птицам , попавшим в беду.
Развивать самостоятельность.
Безопасность :
Соблюдать основы безопасности при организации опытов .
Методы и приемы :
Социоигровые ситуации
Художественное слово
Продуктивная деятельность
Опыты
Предварительная работа :
Игры «Опиши птицу »
Рассматривание иллюстраций
Рисование птиц
Лепка птиц
Организация развивающей среды :
1. Коробка для лабораторных исследований
2. Перья маховые , пуховые, крылья
4. Весы, молнии
5. Схемы пера, крыла, полета птиц , хвостов
6. Пипетки, емкость с водой, растительным маслом, бумажное крыло
7. Лупы, проволока, кисточки, салфетки
8. Ножницы, клеенка
10. Гуашь, силуэты птиц в полете
11. Цветные перья
1 часть. Вводная.
Воспитатель вносит коробку для лабораторных исследований (читает детям)
Как вы думаете, что находится в коробке (трясут, нюхают) . Загадываю загадку
«По лесу летало, в воде болтыхалось.
В воду упало и сухим стало»
Дети отгадывают – перо.
Открываю, показываю., да, это перо.
Чье это перо?
Как вы думаете какую роль играют перья для птиц . Давайте попробуем найти ответ.
Для этого нам надо пройти в лабораторию к профессору Знайке. (символ Сова) и исследовать как устроено перо .
Дети усаживаются за столами.
Чем отличаются птицы от животных ? Людей?
Они умеют летать.
Ставлю на доску схему оперения птиц .
Потому что вся птица покрыта огромным числом перьев . Птицы , единственные на земле имеющие перья .
А за счет чего летают птицы ?
У них есть крылья (схемы крыльев, полета)
Показ крыльев от разных птиц .
Одинаковые ли они? (птицы разных размеров , цвет пера разный)
А сейчас посмотрите на свои крылья, которые приготовил вам профессор Знайка для исследований.
Ищем отличия (цвет, различия)
Найдите самое длинное перо.
Это перо называется «маховое» . Эти перья расположены по краям крыльев.
Рассматриваем.
Потрогайте перо. Какое оно? (плотное, жесткое, большое)
Обследуем пальчиками.
Интересно, легкое оно или тяжелое?
Дети кладут на руку перо, на другую – камень.
Делают вывод – легкое.
Взвешиваем на весах – перо, камень, два пера.
Делаем вывод.
Подбросьте перо. Что вы видите?
Падает медленно, плавно кружась.
А за счет чего оно легкое? Стержень пустой.
Отрежьте край у пера – видим пустоту (можно попробовать вставить проволоку цветную, проверить пустоту.)
Вот почему оно легкое, стержень пустой. Помашите пером, что вы ощущаете?
Когда птица машет крыльями , перо эластично пружинит, не расцепляя волоски.
Давайте посмотрим перо (опахало) через лупу.
Видите на бороздках пера есть выступы и крючочки, которые прочно и легко соединяются, застегивая поверхность пера, а если они расцепляются, то птица клювом соединяет их .
(схема пера,)
Опыт с молнией .
Закрепляем, что это перо «маховое»
А какие перья лежат у вас ещё ?
Пуховое (маленькое, пушистое, тоненькое, волоски не сцепленные, стержень тоненький).
Накладываем и сравниваем с маховым (водим по руке – мягкое, пушистое)
Зачем такое перо птице ?
Пуховое перо служит птице для сохранения тепла. Находятся на туловище, голове, крыльях, лапах.
Интересно, какое перо легче – перовое или маховое?
Дуем – какое улетит быстрее – пуховое или маховое?
Находим пуховые перья на крыльях .
- Перья на хвосте называются «рулевые» . они помогают менять направление полета.
Схемы хвостов.
Так зачем птицам перья ?
Помогают взлететь, держаться на воздухе, предохраняют от ушибов, пересыхания, намокания.
А как вы думаете, почему у водоплавающих перья не намокают ? Потому что, у них есть специальная жировая железа и птицы сами клювом смазывают перья .
Давайте проведем эксперимент.
У вас бумажное перо, нанесем кисточкой на него жировую смазку (растительное масло, а теперь пипеткой капните воду. Вода скатывается, вот так и с перьев птиц не зря говорит пословица «Как с гуся вода» .
Ребята, а что может случиться с птицами , если произойдет непредвиденное загрязнение водоемов, рек, морей нефтью (это вязкое, густое, черное горючее) . Его перевозят на больших кораблях в емкостях и случаются аварии и нефть разливается по воде.
Они могут погибнуть (картинка)
Потому, что птицы попавшие в нефтяное пятно загрязняют себе перья . Они слипаются, теряют способность отталкивать воздух. И птицы погибают .
Проводим эксперимент.
Разливаем нефть в емкость с водой (растительное масло, покрашенное в черный цвет, бросаем перо)
Перо стало тяжелое, слиплись волоски.
Надо беречь природу, чтобы птицы не попадали в такую ситуацию.
А где в быту нам может пригодиться перо?
Раньше не было ручек, люди писали пером. (картинка)
Можно покрасить перья для поделок (показ цветных перьев ) .
Ими украшают шляпы, одежду.
Пуховыми перьями набивают подушки , одежда, куртки (легкие, теплые) .
А рисовать можно? Давайте попробуем.
Обводим силуэт птицы в полете (гуашью) .
О чем узнали мы сегодня в лаборатории профессора Знайки?
О том, как устроены птичьи перья и их назначение .
- Птицы каждый день заботятся о своих перьях , тщательно чистят свое оперение, удаляют чужеродные предметы, вытирают жир и периодически меняют лишнее перо.
О птицах много знаем мы ,
И в то же время мало,
И нужно всем : и вам и нам,
Чтоб их побольше стало.
Для этого побережем
Своих друзей пернатых,
Иначе, мы к нулю сведем
Певцов наших крылатых,
Съедят деревья и плоды
Личинки насекомых.
И поредеют все сады
Без наших птиц знакомых .
Окраска птичьих перьев, крыльев бабочек и некоторых других естественных «украшений» не всегда обусловлена наличием специфических пигментов. Перламутровая, синяя, зеленая и некоторые другие краски птицам и чешуекрылым часто придает структура тканей, задающая диапазоны поглощения и отражения видимого света.
Структурой пера объясняется и глубокий черный цвет плюмажа некоторых райских птиц, выяснили авторы статьи , опубликованной в Nature Communications . Черные птицы, которых мы видим в российских городах — вороны и галки — не такие уж черные: они отливают то серым, то синим. А вот оперение некоторых видов райских птиц, гнездящихся в Новой Зеландии (Astrapia stephaniae , Seleucidis melanoleucus , Ptiloris paradiseu , Parotia wahnesi и Lophorina superba ) по черноте приближаются к искусственной краске Vantablack: они поглощают от 99,96 до 99,95% видимого света. Для сравнения, Vantablack поглощает 99,965% видимого света.
Низкая отражающая способность перьев делает этих птиц как будто плоскими: особенно странно это выглядит, когда самец L. superba исполняет перед самкой брачный танец. Как видно на фотографии, в некоторые моменты этого танца самец превращается в совершенно плоскую черную фигуру с лазоревым узором:
Очень черные райские птицы
Ученые рассмотрели перья очень черных райских птиц под растровым электронным микроскопом и смоделировали их строение с помощью компьютерной томографии, а также проследили траекторию распространения луча, падающего на перо.
Контурные перья большинства птиц состоят из стержня, покрытого бородками, к которым в свою очередь крепятся бородочки, покрытые крючками, которые служат для сцепления бородочек и фиксации формы пера. У черных райских птиц геометрия крючков такова, что дает дополнительное рассеивание света, и, как следствие — более полное поглощение.
Dakota E. McCoy et al. Nature Communications, 2018
Слева — структура пера райской вороны (Lycocorax pyrrhopterus), черной не более, чем обычная ворона. Справа — перо паротии Ванеса (Parotia wahnesi), очень черной райской птицы.
Исследователи полагают, что чернота перьев развилась у райских птиц вследствие полового отбора; на фоне бархатистого глубокого черного яркие элементы их оперения выглядят более выигрышно и дают преимущество самцам с максимально черными перьями во время брачных ритуалов, которые у райских птиц всегда включают демонстрацию парадного плюмажа.
«Перья черных райских птиц очень жесткие и прочные, и сделаны из очень дешевого материала. Если нам удастся описать структуру перьев так, чтобы мы могли напечатать нечто подобное на 3D-принтере, я уверен, мы нашли бы применение такому материалу», — рассказывает в интервью Wired орнитолог из Калифорнийской академии наук Джек Дамбакер (Jack Dumbacher).
С детства внимание человека привлекают парящие в небе крылатые создания - чайки, голуби, синицы, сороки. По лужам забавно прыгают крошечные воробьи. Всем знакома эта картина. И вот в старшем возрасте кто-то, не забыв о детской радости, выбирает профессию орнитолога или зоолога. В статье мы расскажем и покажем фото как выглядит перо птицы под микроскопом - это захватывающее зрелище не менее интересно, чем увеличить шерсть животных. И главное, добыть биологический материал для исследования не составит труда. Но прежде немного теории, чтобы ваши наблюдения были подкреплены знаниями и фактами.
Перо птицы - это образование, состоящее из накожного рогового вещества и имеющее важнейшее функциональное значение при механическом передвижении и защите от внешних природных факторов. Между голыми областями тонкого бескостного кожного покрова систематично располагаются птерилии - из этих небольших углублений и растут перья.
Оперение позволяет летать, увеличивает несущую способность крыла и его размах, делает форму тела обтекаемой. Без него большие птицы не смогли бы подняться в воздух. Еще одна важная функция - терморегуляция. При наступлении неблагоприятной погоды, заморозков, зимних холодов - тепло максимально сохраняется внутри организма. А в летний зной, наоборот - обильно отдается. Кстати, некоторые виды древних динозавров также были оперенными, но в отличие от птичек (считающихся их единственными выжившими потомками), покров напоминал мелкий волосистый пушок.
В ходе эволюции он постепенно превращался в настоящие перья, которые (это доказано) были уже, например, у яркого представителя нижнемеловой эпохи Синорнитозавра.
Строение птичьего пера:
- Ствол или центральный стержень. Это своеобразная ось симметрии, перьевая основа. Он заканчивается углубленной в эпителий перьевой сумкой;
- Опахало (наружная и внутренняя пластинки). Они представляют сеть соединенных многочисленных бородок, заканчивающихся крючками (служат для сцепления с соседними);
- Оголенная часть перьевого стволика называется очином. Это полая изнутри полупрозрачная роговая трубочка.
Чтобы увидеть перо птицы под микроскопом надо позаботиться о правильном подборе подходящего оборудования. Желательно, чтобы в вашей модели было два осветителя - нижняя подсветка позволит рассмотреть «на просвет» мельчайшие детали перьевой структуры. А верхняя - обеспечит на маленьком увеличении широкий охват взором большой площади образца в его естественной цветовой гамме. Наличие видеоокуляра сделает возможным проведение фотосъемки. Для его установки обычный окуляр надо вытащить из окулярной трубки, а на его место вставить камеру (их посадочный диаметр совпадает и составляет 23,2 мм.). Визуализируемая картинка попадает на сенсорную матрицу и по каналу USB передается на компьютер. А уже в окошке программы нажатием интерактивных кнопок делаются фотографии и видео.
Готовый микропрепарат входит в набор «Микромед - Ботаника и Зоология -14».
Чтобы приготовить аналогичный микрообразец самостоятельно в домашних условиях необходимо воспользоваться предметным и покровным стеклом - уложить частичку биоматериала между ними, разгладить препаровочной иглой или пинцетом, капнуть каплю бесцветной смолы пихты и плотно прижать стеклянные поверхности.
Первичная фокусировка проводится на малой кратности, затем, когда изображение станет четким, можно произвести смену объективов на более мощные.
Научный подход становится неразрывно связан с современной исследовательской техникой и увеличительными оптическими приборами. Рекомендуем для просмотра перьев школьные световые микроскопы: Эврика 40х-400х, Levenhuk Rainbow 50L, Bresser Junior 40x-1024x.
Конспект НОД в старшей группе
Тема: «Опыты и эксперименты с перьями птиц»
Задачи:
О.О. «Познавательное развитие»:
расширить и закрепить представления о птицах, о значении перьев в жизни птиц;
побуждать детей к выполнению элементарных опытов, развивать умение наблюдать и делать словесные выводы.
О.О. «Социально-коммуникативное развитие»:
продолжать учить детей взаимодействовать со сверстниками.
О.О. «Речевое развитие»:
упражнять в использовании сравнений, подборе определений и антонимов. расширить активный словарь детей («м а ховое», «пух о вое», «бор о дка»).
О.О.«Художественно-эстетическое развитие»:
учить создавать изображение увиденного;
развивать у детей интерес к музыке, желание слушать ее и подражать голосам птиц с помощью музыкальных произведений.
О.О.«Физическое развитие»:
развитие мелкой моторики рук
Материал для занятия:
Набор для исследования:(перья маховые и пуховые, камни, весы, молнии, пипетки, емкость с водой, растительным маслом, бумажное крыло, лупы, проволока, кисточки, салфетки, ножницы, клеенка). Микроскопы.
Орг. момент : дети заходят в группу и видят следы птиц
и перья. –
Кто оставил следы? (птицы)
Как догадались? (по следам и перьям)
Как мы называем птиц, которые зимуют у нас? А, которые прилетают и улетают от нас? Назовите перелетных, (зимующих) птиц.
Ребят, почему птицы улетают в тёплые края.
Какие птицы могли сегодня оставить следы и перья? (зимующие). Почему?
- Можно ли назвать птицами животных, которые ходят на двух ногах? (Нет. На двух ногах ходят и человек, а раньше ходили динозавры.)Почему?
Можно ли назвать птицами животных, которые питаются зернами? (Нет, зернами питаются многие животные – грызуны, лошади.)
Можно ли назвать птицами животных и насекомых, которые летают? (У которых есть крылья?) (Нет. Кроме птиц летают бабочки, жуки, комары, летучие мыши.)
Можно ли назвать птицами животных и насекомых, которые откладывают яйца? (нет. Кроме птиц откладывают яйца все насекомые, черви, черепахи, змеи)
Можно ли назвать птицами животных, у которых есть клюв? (Нет, клюв есть и у некоторых зверей, например у утконоса.)
Так что же такое есть у птиц, чего нет ни у каких других животных?
После некоторых раздумий дети самостоятельно приходят к выводу, что у названных видов животных нет перьев.
Правильно. Ведь у Птиц есть и второе название: Пернатые. Ни у кого, кроме птиц, перьев нет.
Это отличает их от остальных животных и насекомых. (Перья)
А вот какие перья интересные, какие разные, предлагаю их исследовать в нашей лаборатории.
Основная часть.
Опыт №1. - Потрогайте перо. Какое оно? (плотное, жесткое, большое) - Интересно, легкое оно или тяжелое? Дети кладут на одну руку перо, на другую – камень (легкое).
Опыт №2 Подбросьте перо. Что вы видите? (падает медленно, плавно кружась). - А за счет чего оно легкое? (стержень пустой)
Опыт №3 Отрежьте край у пера – видим пустоту (можно попробовать вставить проволоку цветную, проверить пустоту.)
Вот почему оно легкое, стержень пустой.
Опыт №4 «Как устроено перо»
Помашите пером, что вы ощущаете? (Воздух) - Когда птица машет крыльями, перо эластично пружинит, не расцепляя волоски. Эти перья называются маховыми.
Давайте рассмотрим перо под микроскопом.
Видите, под микроскопом, мы обнаруживаем потрясающее зрелище.
Воспитатель предлагает картинку с изображением пера под микроскопом.
Как мы все знаем, посреди пера идет стержень. Очень много маленьких бородок выходят из каждой стороны стержня. Бородки различной мягкости и размеров. Более того, к каждой бородке присоединены огромное количество маленьких-маленьких бор о дочек, которые можно увидеть только под микроскопом. Эти бородочки сцепляются вместе посредством крючочков. Крючки легко соединяются, застегивая поверхность пера, а если они расцепляются, то птица клювом соединяет их.
Повторный просмотр пера по микроскопом, сравнение увиденного на картинке с изображением в микроскопе.
Когда - то это увидели очень внимательные люди и изобрели замок-молнию.
Опыт № 5 с молнией и с маховым пером.
А какие перья лежат у вас ещё?
Пух о вые (маленькие, пушистые, тоненькие, волоски не сцепленные, стержень тоненький) .
Сравнение перьев
Накладываем пух о вое перо на м а ховое и сравниваем по величине. Какое больше?
Затем водим пуховым пером по руке – мягкое, пушистое. -Как вы думаете, зачем такое перо птице? (Пуховое перо служит птице для сохранения тепла. Находятся на туловище, голове, крыльях, лапах).
Интересно, какое перо легче – пуховое или маховое? «Взвешать» на ладонях, затем подуть на перья. (Дети дуют – какое улетит дальше – пуховое или маховое?)
А как вы думаете, почему у водоплавающих перья не намокают? Потому что, у них есть специальная жировая железа и птицы сами клювом смазывают перья.
Давайте проведем эксперимент.
Опыт №6
У вас маховое перо капните на него воду. Вода скатывается, вот так с перьев птиц. Не зря говорит пословица «Как с гуся вода». Вот поэтому перья не намокают!
О чем узнали мы сегодня в лаборатории? - О том, как устроены птичьи перья и их назначение. Исследовав перья в нашей лаборатории, мы можем сделать вывод - зачем птицам перья? (Помогают птице взлететь, держаться на воздухе, предохраняют от намокания, греют)
Птицы каждый день заботятся о своих перьях, тщательно чистят свое оперение, удаляют грязь.
Сейчас я расскажу вам что-то интересное. Давным-давно люди писали перьями, потому что не было тогда карандашей и т.д..
Давайте и мы попробуем сделать это: нарисуем бородки на перьях пером.
Заключение: Сегодня мы провели много экспериментов с перьями. Много нового узнали о птицах. В следующий раз мы встретимся у птичьей кормушки и узнаем, чем более всего любят лакомиться птицы, которые остаются с нами на зиму.