Колибри: полет хвостом вперед | Хронотон
Эта птица может летать не только хвостом вперед, но и вправо, и влево, и вверх, и вниз, четко сохраняя ориентацию тела, то есть, не тратя время на развороты, способна перемещаться эта удивительная птица — колибри.
Птица-фантастика
Ее можно было бы сравнить с радиоуправляемой моделью. Но, боюсь, сравнение будет не в пользу последней – ни одна, даже самая наисовременнейшая, даже сконструированная в самых секретных лабораториях самых богатых государств мира модель по своим характеристикам и рядом с колибри не стояла.
Судите сами. От полуострова Флорида (США) до полуострова Юкатан (Мексика) – примерно тысяча километров. Мигрируя, колибри преодолевают этот путь за 20 часов. Без остановок, без перерывов на обед и на сон. Независимо от состояния погоды в Мексиканском заливе. В бури и шторма. Знаменитые американские ураганы для колибри тоже не помеха. И вот такой сложнейший перелет совершают птички весом всего семь граммов.
Некоторые виды колибри летят к Канадским скалистым горам, когда земля еще покрыта снегом. При этом путешественницы умудряются не только высиживать там яйца, но и поддерживать их температуру на 25°С выше, чем окружающий воздух.
Ученые долгое время задавались вопросом: каким образом такая маленькая птичка может «держать» столь высокую температуру тела? Оказалось, что колибри очень много едят, за сутки потребляя корма примерно в два раза больше, чем весят сами. Только таким образом они могут обеспечивать себе усиленный метаболизм и постоянную температуру.
Из уникальных анатомических признаков этой птички следует упомянуть очень мощное сердце: оно по объему почти втрое больше желудка и занимает половину полости тела. Это связано с высокой подвижностью птиц и быстрым обменом веществ. Частота сердечных сокращений у колибри необычайна: у некоторых видов она доходит до тысячи ударов в минуту.
А еще колибри не замерзают потому, что их греют перья. Среди всех остальных маленьких и средних пернатых у колибри лучшая теплоизоляция благодаря большему количеству перьев на дюйм тела.
Более того, птички способны понижать метаболизм и впадать в оцепенение – опять-таки для сохранения энергии.
Тут стоит добавить, что сами перья колибри напоминают расцветкой драгоценные камни. На солнце они переливаются и меняют окраску.
Гнездо птичка плетет из травинок, и величина его – со скорлупу грецкого ореха. А яйца колибри – размером с горошину.
Недавно орнитологи выявили еще одну замечательную способность этого удивительного создания. Оказывается, «колибри обладает мозгом размером всего с зернышко риса, но прекрасно его использует», как было сказано в исследовании. Выяснилось, что колибри прекрасно запоминают информацию. Вот, скажем, основу питания этих птиц составляют мелкие насекомые и цветочный нектар – так колибри избегают цветков, которые недавно опустошили, но возвращаются туда, где все еще содержится пища.
Такая роль
Именно для добывания нектара и предназначен клюв колибри, который у всех их видов очень тонкий и длинный, а кое у каких – например, у мечеклювого колибри – гораздо длиннее своего обладателя.
Таким образом, представители этого вида оказываются еще и самыми длинноклювыми птицами в мире. Как правило, клюв у колибри прямой, но у некоторых он слегка изгибается книзу.
Язык колибри также по-своему уникален. Он представляет собой длинную тонкую трубочку с бахромкой на конце. Подлетев к цветку и зависнув перед ним в воздухе, колибри вводит клюв в цветок и, лишь слегка приподнимая надклювье, высовывает кончик языка. Затем сильными глотательными движениями нектар закачивается в полость рта, поступает в пищевод и далее, минуя желудок, льется в кишечник. Если же в нектаре встретятся мелкие насекомые, то они попадают в желудок.
Колибри собирают пауков и насекомых с листьев и веток, также зависая перед ними, а иногда ловят «пищу» прямо на лету. Своих птенцов колибри кормят, напаивая их нектаром клюв в клюв, при этом не присаживаясь на край гнезда, а трепеща крылышками рядом с «домиком».
Колибри исполняют и еще одну важную роль в природе – вытягивают из цветов нектар, опыляя их.
Многие цветы устроены так, что в опылении им может посодействовать лишь самая маленькая птица. При этом в зависимости от формы «резервуара» клювы у отдельных видов колибри тоже разные. Из плоских цветов нектар высасывается коротким клювом, а из глубоких, похожих на воронку, – длинным и узким.
Пение хвостом
Но самое интересное свойство колибри – это способность петь… хвостом.
Известно, что многие птицы издают звуки не только гортанью, но и другими частями тела, например, щелкая клювом или вибрируя перьями в полете. До недавнего времени среди орнитологов не было единого мнения, каким образом самец одного из видов колибри издает громкий звук, напоминающий короткий, но очень пронзительный свист. Американские исследователи из Музея зоологии в Беркли (штат Калифорния) установили, что у колибри, оказывается, для этого предназначен хвост.
Выглядит «соло» следующим образом: самец колибри поднимается в воздух примерно на 30 метров и летит по дуге вниз. Дуга при этом располагается в одной вертикальной плоскости с солнцем, и птичка стремится в его сторону, благодаря чему лиловые перья на голове и шее колибри ярче блестят и привлекают самку.
В нижней части дуги, пролетая над «избранницей» со скоростью около 80 километров в час, самец «свистит».
Исследования показали, что этот громкий звук раздается как раз в те доли секунды, когда колибри распускает хвост. Для проведения эксперимента в аэродинамической трубе ученые удалили из хвоста колибри несколько наружных рулевых перьев (защитники животных могут не волноваться, новые перья у птички отрастают через пару недель). Оказалось, что эти-то перья как раз и «свистят»: звук возникает оттого, что они вибрируют в воздушном потоке. Вообще, пение хвостом не свойственно большинству видов колибри – вероятно, такая способность возникла в ходе эволюции сравнительно недавно. В любом случае, ученые собираются продолжать исследования.
Если, конечно, будет, кого исследовать. Ради красивого оперения колибри истреблялись в очень большом количестве, что резко уменьшило численность этих птиц. В позапрошлом столетии миллионы их шкурок вывозились в Европу из Южной Америки и с Антильских островов.
Только из Вест-Индии на рынки Лондона поступало иногда до 400 тысяч шкурок в год. В настоящее время более десятка видов колибри занесены в Красную книгу Международного союза охраны природы, из них четыре вида признаны находящимися под угрозой исчезновения.
Интересные факты о колибри:
Крошечные птички колибри потребляют пищи на единицу веса в сто раз больше чем слоны. Скорость обмена веществ у этих птичек так велика, что даже шести-восьмичасовой интервал между приемами пищи грозил бы им смертью от истощения.
Но этого не происходит: организм колибри на ночь как бы окоченевает — температура с обычных 40-45 градусов по Цельсию снижается у них до температуры окружающего воздуха, обмен веществ замедляется в 10-15 раз. А утром колибри снова «оживают» и начинают неутомимо добывать пищу.
В целом насчитывается 350 видов колибри. Эти хрупкие на вид существа – самые выносливые в животном мире. Они встречаются в очень разном, нередко даже суровом климате от Аляски до Аргентины, от пустынь штата Аризона до побережья Новой Шотландии, от бразильской сельвы до снеговой линии Анд.
(Интересно, что эти птицы живут только в Новом Свете.).
Немецкий орнитолог Карл Шухманн считает, что «колибри существуют на грани возможного для позвоночных, и вполне успешно». Они способны жить в неволе до 17 лет. Сердце колибри в состоянии покоя бьется со скоростью пятьсот ударов в минуту! За всю свою жизнь оно сокращается четыре с половиной миллиарда раз – почти вдвое больше, чем сердце человека в течение семидесяти лет жизни.
После смерти колибри их тонкие полые косточки почти никогда не превращаются в окаменелости. Поэтому ученые немало удивились, когда обнаружили ископаемых птиц, возраст которых – тридцать миллионов лет. Возможно, среди них есть и предки колибри: у них такие же длинные тонкие клювы, укороченная плечевая кость крыла с увеличенным отростком, который позволял конечностям вращаться в плечевом суставе, а значит, птицы могли зависать в воздухе.
Птички колибри изображены на гербе Тринидада и Тобаго.
Колибри — птица, способная летать назад.
Колибри — птица, способная летать назад.
Колибри являются самыми мелкими птицами на Земле. Миниатюрные птахи хлопают крыльями 90 раз в секунду, их сердце сокращается 1200 раз в минуту и они единственные, кто способен летать назад.
1. Колибри происходят из Америки, от Южной Аляски и Лабрадора до Огненной Земли. В мире существует более 300 разновидностей колибри. (Фото Jaime Saldarriaga | Reuters):
2. К этому отряду принадлежат мелкие птицы. Сюда относятся самые мелкие птицы Земли (размером 5,7 см и весом 1,6 г). В то же время есть колибри и более крупных размеров, длина которых достигает до 21 см, в вес — до 20 г). (Фото Jaime Saldarriaga | Reuters):
3. Самый крупный вид — исполинский колибри (Patagona gigas), с прямым длинным клювом и вилообразным хвостом, сверху бледно-бурого цвета с зелёным блеском, снизу красновато-бурого, с серо-жёлтым надхвостьем, длиной 21,6 см; водится в большей части западных стран Южной Америки, попадается также на высоте 4000—5000 м.
4. Полёт их чрезвычайно быстрый (до 80 км/ч), ловкий и маневренный, напоминает полёт чешуекрылых (бабочек). В полёте мелкие виды издают крыльями жужжание, делая до 80—100 взмахов в секунду, при этом крупные виды совершают всего 8—10 взмахов в секунду. (Фото Jaime Saldarriaga | Reuters):
5. Движение крыльев так быстро, что очертания их совершенно сливаются; очень часто они неподвижно держатся перед цветами благодаря быстрым взмахам крыльев, как сумеречные бабочки. (Фото Jaime Saldarriaga | Reuters):
6. В состоянии покоя сердце колибри бьётся с частотой 500 ударов в минуту, а во время физической активности (полёта) — 1200 и более, а в течение жизни этой крохи сердце сокращается 4,5 миллиарда раз, что почти в два раза больше ударов, чем бьется человеческое сердце за 70 лет. (Фото Jaime Saldarriaga | Reuters):
7. А еще колибри умеет летать не только вперёд, но и назад, а также вбок! Кроме колибри никто больше не умеет лететь назад.
(Фото Jaime Saldarriaga | Reuters):8. Метаболизм диктует свои правила: 3-граммовая колибри потребляет подчас 43 грамма сладкого нектара в день! В 14 раз более своего собственного веса! (Фото Jaime Saldarriaga | Reuters):
9. Вообще, колибри считается самой ненасытной птицей на Земле — за 16 часов способна пить до 120 раз. Когда колибри пьёт, она опускает язык в горлышко цветка 20 раз в секунду. При этом он не просто погружается в жидкость и выныривает. Новый анализ питья более чем 30 видов колибри показал — язык фактически оборачивается вокруг жидкости, зачерпывая её. (Фото Jaime Saldarriaga | Reuters):
10. В экспериментах с помощью камер, способных делать сверхбыстрые последовательности кадров, были запечатлены моменты вхождения колибри в пике. При этом птицы достигали скорости почти в 400 своих корпусов в секунду. (Фото Jaime Saldarriaga | Reuters):
11. Если сопоставить длину тела колибри с его скоростью, их отношение «больше, чем у истребителя при включённом форсаже, и больше, чем у космического челнока в момент вхождения в земную атмосферу».
На последней стадии пике, когда колибри раскрывают крылья, они демонстрируют такое мгновенное торможение, какое недоступно ни одному другому живому организму. (Фото Jaime Saldarriaga | Reuters):Съемки этих колибри проходили 28 июля 2016 недалеко от города Кали, Колумбия
http://loveopium.ru/
How birds fly — Science Learning Hub
Добавить в коллекцию
Одним из требований к летательным аппаратам тяжелее воздуха является конструкция, сочетающая прочность и малый вес. Это справедливо как для птиц, так и для самолетов. У птиц есть много физических особенностей, помимо крыльев, которые вместе позволяют им летать. Им нужны легкие, обтекаемые, жесткие конструкции для полета. Четыре силы полета — вес, подъемная сила, сопротивление и тяга — влияют на полет птиц.
Физические характеристики
Летающие птицы имеют:
- легкие, гладкие перья – это уменьшает силу веса и сопротивления
- клюв вместо тяжелых, костлявых челюстей и зубов – это уменьшает силу веса
- увеличенный грудина, называемая грудиной, для прикрепления летательных мышц – это помогает с силой тяги
- легкие кости – кости птиц в основном полые с воздушными мешками и тонкими крошечными перемычками для укрепления костей – это уменьшает силу веса
- жесткий каркас, обеспечивающий надежное крепление мощных летательных мышц — это помогает с силой тяги
- обтекаемый корпус — это помогает уменьшить силу сопротивления
- крылья — они обеспечивают подъемную силу.
Крылья
Форма крыла птицы важна для создания подъемной силы. Увеличенная скорость по изогнутой, большей площади крыла создает более длинный путь воздуха. Это означает, что воздух движется быстрее над верхней поверхностью крыла, уменьшая давление воздуха на верхнюю часть крыла и создавая подъемную силу.
Кроме того, угол крыла (наклон) отклоняет воздух вниз, вызывая силу реакции в противоположном направлении и создавая подъемную силу.
Крылья большего размера создают большую подъемную силу, чем крылья меньшего размера. Таким образом, птицы с меньшими крыльями (и самолеты) должны летать быстрее, чтобы поддерживать такую же подъемную силу, как птицы с большими крыльями.
Нагрузка на крыло показывает, с какой скоростью должна лететь птица или самолет, чтобы поддерживать подъемную силу: нагрузка на крыло = вес/площадь крыла (в килограммах на квадратный метр).
Меньшая нагрузка на крыло означает, что птица/самолет может лететь медленнее, сохраняя при этом подъемную силу, и является более маневренной.
Планер
Когда птица парит, ей не нужно делать никакой работы. Крылья расставлены по бокам тела и не машут. Когда крылья движутся в воздухе, они удерживаются под небольшим углом, который отклоняет воздух вниз и вызывает реакцию в противоположном направлении, то есть подъемную силу.
Но тело птицы также испытывает сопротивление (сопротивление воздуха), поэтому время от времени птице приходится наклоняться вперед и слегка нырять, чтобы поддерживать скорость движения вперед.
Парящий
Парящий полет — это особый вид планирования, при котором птица летит в восходящем воздушном потоке (называемом тепловым). Поскольку воздух поднимается, птица может сохранять свою высоту относительно земли. Альбатрос использует этот тип парения, чтобы поддерживать свои многолетние путешествия в море.
Взмахи
Взмахи крыльев птиц вверх-вниз. Это толкает их вперед. Весь размах крыльев должен быть под прямым углом атаки, а это значит, что крылья должны поворачиваться (и делать это автоматически) при каждом движении вниз, чтобы оставаться на одной линии с направлением движения.
Крыло птицы создает подъемную силу и тягу при движении вниз. Воздух отклоняется вниз, а также назад. Птица уменьшает угол атаки и частично складывает крылья на взмахе вверх, чтобы проходить по воздуху с наименьшим возможным сопротивлением.
Внутренняя часть крыла имеет очень мало движений и может обеспечивать подъемную силу, как при планировании.
Получение толчка
Птицы получают толчок, используя свои сильные мышцы и взмахивая крыльями. Некоторые птицы могут использовать гравитацию (например, прыгая с дерева), чтобы дать им толчок вперед для полета. Другие могут использовать разбег с земли.
Различные способности к полету
Различные птицы имеют различные адаптивные особенности для удовлетворения своих потребностей в полете:
- Некоторые птицы маленькие и могут манипулировать своими крыльями и хвостом, чтобы легко маневрировать, например, веерохвост (пивакавака).
- Ястреб с большим размахом крыльев способен к скорости и парению.
- Олуши и морские птицы имеют обтекаемую форму, чтобы с большой скоростью нырять в океан за рыбой.
- Веретенки хоть и маленькие, но способны летать на большие расстояния.
Идеи для занятий
Продолжите обучение со своими учащимися, выполнив одно или несколько из этих заданий
- Отслеживание E7 — исследуйте невероятный полет особой птицы, известной как E7, чтобы узнать о перелете веретенника из Нью-Йорка.
Зеландия. - Птицы и самолеты — узнайте о важности формы и размера крыльев и о том, как они определяют возможности полета птиц и самолетов.
- Наблюдение за крыльями для полета содержит предложения по использованию интерактивного графического органайзера Крылья для полета. Крылья для полета полезны в качестве предварительного или итогового теста для итоговой оценки.
Зеландия.Полезные ссылки
Новостной сюжет о робочайке — рукотворной птице, которая летает с помощью дистанционного управления. Он был вдохновлен машущими крыльями моделями да Винчи, созданными сотни лет назад. Эта статья включает в себя видео робота-чайки.
- Как это работает? (механизм)
- Как это работает? (адаптация)
- Как развивается? (разработка)
- Как это развивалось? (эволюция)
- Каждое новое перо вырастает из небольшого выроста кожи, называемого сосочком.
- По мере созревания перьев их кончики отталкиваются от сосочка, где формируются самые новые части пера. Как и человеческие волосы, перья самые молодые у основания.
- Структура пера развивается по мере того, как белки откладываются вокруг поверхности этого бугорка кожи. Именно здесь формируются ветвления, когда более мелкие ветви сливаются у основания, образуя более толстые — бородки. — поцеловать жесткий центральный стержень пера, от которого отходят зазубрины.
- По мере роста перо остается свернутым в трубчатую форму вокруг сосочка до тех пор, пока оно не будет отодвинуто от зоны роста.
- Защитная оболочка поддерживает цилиндрическую форму пера до тех пор, пока оно не начнет распадаться у кончика, позволяя зрелой части пера развернуться.
- Оболочка отпадает, и процесс роста завершен.
Опубликовано 21 сентября 2011 года, обновлен 16 февраля 2021 г. Ссылки на концерт.
Все, что вам нужно знать о перьях
Все о перьях
Перья, уникальные для птиц и их предков-динозавров, превратились в впечатляющие биологические структуры, отличающиеся удивительным разнообразием цветов и форм.
Здесь мы охватываем всю широту биологии перьев, рассматривая перья с различных научных точек зрения, включая их анатомию, функции, развитие и эволюцию.От пушистого пуха птенца лебедя до блестящей спирали на хвосте королевской райской птицы — перья примечательны не только тем, как они выглядят невооруженным глазом, но и своей сложной микроструктурой. Понимание анатомии перьев на микроскопическом уровне дает представление о том, как функционируют перья. Например, переплетенная липучка на многих птичьих перьях создает гладкую, гибкую и упругую поверхность, которая поддерживает полет и сбрасывает воду.
По мере роста перья превращаются в сильно разветвленные структуры. Тщательное изучение этого процесса вдохновило на создание новой гипотезы — гипотезы — объяснения, которое можно проверить путем изучения и экспериментирования эволюции перьев на этапах возрастающей сложности. Недавно обнаруженные окаменелости динозавров в Китае и Канаде подтвердили эти гипотезы, предоставив образцы с каждой стадии предполагаемой эволюционной истории — наглядный пример того, как исследование биологических структур в разных контекстах может привести к научным прорывам.
Наука о перьях под разными углами
Полное понимание биологических структур, таких как перья, требует изучения со многих сторон. Теперь мы понимаем, что то, как функционируют перья, неразрывно связано с тем, как они структурированы, а то, как они растут, тесно связано с тем, как они развивались.
Нико Тинберген, лауреат Нобелевской премии 1973 года за свою работу по изучению поведения животных, разработал то, что он назвал четырьмя уровнями анализа, которые биологи с тех пор используют для структурирования своих исследований. По его словам, чтобы полностью понять что-либо в природе, нам нужно подумать над этими четырьмя вопросами:
Здесь мы последовали совету Тинбергена и изучили каждый из этих вопросов, чтобы дать вам всестороннее представление о биологии пера.
Огненнозобый колибри Изображение: Джозеф Ф.
ПескатореАнатомия перьев: как работают перья?
Перьевая структура
Несмотря на невероятное разнообразие форм перьев, все они состоят из белка бета-кератина и состоят из одних и тех же основных частей, образующих ветвящуюся структуру. В наиболее сложных перьях аира
Пуховые перья выглядят пушистыми, потому что они имеют неплотно расположенные перистые перьяploom-yoo-LAY-shussимеющие рыхлую, не сцепляющуюся микроструктуру пера с гибкими зазубринами и относительно длинными зазубринами, которые захватывают воздух рядом с теплым телом птицы.
Типы перьев
Перья попадают в одну из семи широких категорий в зависимости от их структуры и расположения на теле птицы.
Крыльевые перья
Крыльевые перья, предназначенные для полета, характеризуются однородными ветрозащитными поверхностями или лопастями по обеим сторонам центрального стержня, образованными за счет взаимосвязанной микроструктуры. Также называемые remigesremigesREM-i-jeez, маховые перья на крыле, которые прикреплены к костям, а не только к коже, эти перья асимметричны с более коротким и менее гибким передним краем, который предотвращает скручивание в воздухе.
Хвостовые перья
Большинство рулевых перьев, или прямоугольных перьев RECT-ri-морских хвостов, имеют взаимосвязанную микроструктуру, аналогичную перьям крыльев. Расположенные в форме веера, эти перья обеспечивают точное управление в полете. Как правило, у птиц шесть пар перьев на хвосте, которые демонстрируют возрастающую степень асимметрии по отношению к внешним парам. У некоторых птиц хвостовые перья превратились в эффектные украшения, бесполезные в полете.
Контурные перья
Контурные перья — это то, что вы видите, покрывая тело птицы и обтекая его форму. Расположенные внахлест, как черепица, водонепроницаемые кончики открыты для непогоды, а пушистые основания плотно прилегают к телу. Иногда ярко окрашенные или однородно тусклые контурные перья также могут помочь птице красоваться или оставаться замаскированными. Контурные перья на крыле, называемые covertscovertsCOH-verts, перекрывающиеся перья, которые превращают крыло в эффективный аэродинамический профиль, превращают его в эффективный аэродинамический профилькрылоподобную структуру, которая создает подъемную силу и сопротивление при движении в воздухе за счет сглаживания области, где маховые перья прикрепляются к крылу.
Полуплюмаж
Полуперья, в основном скрытые под другими перьями на теле, имеют развитый центральный стержень, но не имеют крючков на бородках, что создает пушистую изолирующую структуру.
Пух
Подобно полуперьям с еще более рыхлой ветвящейся структурой, но с небольшим или отсутствующим центральным стержнем, пуховые перья относительно короткие и расположены ближе всего к телу, где они улавливают тепло тела.
Филоплюм
Короткие простые перья с несколькими зазубринами, нитевидные перья функционируют как усы млекопитающих, чтобы чувствовать положение контурных перьев.
Щетинки
Щетинки — это простейшие перья с жестким стержнем, на котором обычно отсутствуют зазубренные ответвления. Щетинки, чаще всего встречающиеся на голове, могут защитить глаза и лицо птицы.
Дополнительное обучение
Загрузите прилагаемый набор анимированных слайдов.
Скачать >
Узнайте больше об анатомии пера и загляните в микроскопическую структуру пера.
Interactive >
Перо Функция: Что делают перья?
Каждое перо на теле птицы представляет собой тонко настроенную структуру, которая играет важную роль в деятельности птицы. Перья позволяют птицам летать, но они также помогают им красоваться, сливаться с окружающими, согреваться и оставаться сухими. Некоторые перья развились как специализированная аэродинамическая структура, похожая на аэродинамическое крыло, которая создает подъемную силу и сопротивление при движении в воздухе для эффективного полета. Другие были сформированы в экстремальные декоративные формы, которые создают впечатляющие экспозиции, но могут даже препятствовать мобильности. Часто мы можем легко сказать, как функционирует перо, но иногда роль пера загадочна, и нам нужно научное исследование, чтобы заполнить картину.
розовая колпица Изображение: Дон БиндлерПолет
Первичные и вторичные перья крыльев, или remigesremigesREM-i-jeez, маховые перья на крыле, которые прикреплены к костям, а не только к коже, позволяют птицам подниматься в небо.
В отличие от других перьев, ремиги прикрепляются к костям с помощью прочных связок, связок из ткани, которые соединяют кость с другой костью, частью хряща или пером, поэтому они могут выдерживать требования полета и точно позиционироваться. Первичные перья, занимающие внешнюю половину крыла, которыми можно управлять для создания тяги вперед во время полета, являются самыми длинными из маховых перьев. Они занимают внешнюю половину крыла, ими можно управлять и вращать, как жесткими пальцами, и они обеспечивают большую часть тяги птицы вперед. В то время как вторичные вторичные перья, занимающие внутреннюю половину крыла, которые перекрываются с другими вторичными перьями, образуя аэродинамический профиль, обеспечивающий подъемную силу во время полета, не могут контролироваться столь широко, они обеспечивают большую часть подъемной силы, перекрываясь, образуя эффективную аэродинамическую поверхностькрылоподобную структуру, которая создает подъемную силу и перетащите, когда он движется по воздуху.
Хвостовые перья, или прямоугольные перья RECT-ri-seestail, также классифицируются как маховые перья. Они необходимы для управления, но только два самых центральных пера прикрепляются к костям.
Демонстрация
Деревянная утка Мелиссы Гру, Королевская райская птица Тима Ламана Некоторые перья настолько модифицированы для демонстрации, что почти совсем не похожи на перья. Например, радужная спираль королевской райской птицы ( Cicinnurus regius ) хвост служит украшением во время ухаживания самца. По строению перо причудливое, с голым стержнем стержня РАЙ-поцелуй, жесткий центральный стержень пера, от которого отходят бородки, заканчивающиеся тугой спиралью бородок. от зазубрины пера, расположенной только на одной стороне позвоночника, образуя привлекательный блестящий медальон.
Измененные контурные перья на голове также широко используются при ухаживании. Например, самец лесной утки ( Aix sponsa ) гребень образует красочный веер, который полностью меняет форму головы. Во время этой трансформации птица одновременно поднимает тысячи крошечных перьев, манипулируя мышцами под кожей.
Не все причудливые перья используются для ухаживания за партнером; некоторые используются в проявлениях агрессии. Например, голубые сойки ( Cyanocitta cristata ) держат гребни опущенными, когда они отдыхают или с членами семьи и стаи, но поднимают их во время агрессивных взаимодействий.
Голубая сойка Изображение: Билл МакмалленEclectus Parrot от cuatrok77, Common Potoo от HarmonyonPlanetEarth
Тусклые контурные перья, покрывающие тело некоторых птиц, могут показаться тусклыми, но тонкие коричневые узоры могут создать впечатляющую степень маскировки в лесной среде. Обыкновенный поту ( Nyctibius griseus ), известный тем, что прячется на виду, покрыт перьями, имитирующими цвета ветвей деревьев, на которых он сидит.
В дополнение к маскировке поту меняет свою позу и закрывает глаза в крошечные щелочки, делая себя продолжением дерева.
Не весь камуфляж должен быть тусклым. Например, ярко-зеленые контурные перья самцов попугаев Eclectus ( Eclectus roratus ) выполняют маскировочную функцию во время походов за пищей в кронах тропического леса. Вернувшись в полость гнезда, где зеленый цвет выделяется на фоне коричневой коры дерева, окраска самцов помогает в интенсивной конкуренции с другими самцами за самок. Самцы попугаев Eclectus, вероятно, развили свою зеленую окраску как компромисс между эффективной маскировкой и демонстрацией. Это редкий пример перьев, которые позволяют птицам одновременно прятаться и красоваться. 1
Птенцы лебедя-шипуна от Майка Скотта
Изоляция
Вы когда-нибудь задумывались, почему одни птицы вылупляются голыми, а другие покрыты пушистыми перьями? Многие молодые водоплавающие птицы должны уметь плавать и кормиться вместе со своими родителями почти сразу после вылупления.
Эти precocialpreecocialpree-KO-shul описывают цыпленка, который быстро подвижен после вылупления и требует небольшой родительской заботы. Птенцы вылупляются с полным слоем натального пуха, чтобы согреться в холодной воде. Молодые лебеди-шипуны ( Cygnus olor ), например, вылупляются с пушистым слоем натального пуха и через несколько недель заменяют натальный пух внутренним слоем взрослого пуха и внешним слоем контурных перьев. Напротив, детеныши многих певчих птиц рождаются полностью голыми.
Эти altricialaltricialAl-TRISH — описывают птенца, который не может ходить, летать или плавать вскоре после вылупления и нуждается в родительской заботе в течение длительного периода времени. утепленное гнездо. Полностью зависимые при вылуплении альтрициальные виды, такие как Purple Martins ( Progne subis ), требуют много родительской заботы.
Обыкновенная гагара от Службы охраны рыбных ресурсов и дикой природы США — Среднезападный регион
Защита от атмосферных воздействий
Расположенные внахлест на теле птицы, чтобы обнажить водонепроницаемые кончики, контурные перья позволяют воде стекать прямо со спины птицы.
Птицы постоянно поддерживают свою водонепроницаемую шерсть за счет тщательного ухода или предварительной подготовки, используя клюв, чтобы поддерживать здоровье и структуру перьев, чтобы каждое перо было в хорошей форме. Эта взаимосвязанная структура настолько важна, что любое ее нарушение — например, попадание пролитого масла на перья — делает птицу заболоченной и беспомощной. Для уток и птиц, таких как обыкновенная гагара ( Gavia immer ), которые большую часть времени проводят в воде, поддержание водонепроницаемости имеет решающее значение для выживания.
Большая рогатая сова, Джен Сент-Луис Изображение: Джен Сент-Луис
Все еще загадка
Некоторые функции перьев остаются загадкой. Пучки перьев на головах больших рогатых сов ( Bubo virginianus ) часто принимают за уши. Эти модифицированные контурные перья полностью отделены от уха и не помогают совам слышать, однако научного консенсуса относительно функции этих пучков нет. Некоторые предположили, что рога предназначены для демонстрации.
Другие предположили, что совы используют их для более полной маскировки, когда устраиваются на ночлег при дневном свете, но возможны и другие функции, и никто еще не провел подробного исследования, чтобы выяснить это. 2
Дополнительное обучение
Изучите фотографии любопытных перьев и угадайте их назначение, чтобы раскрыть всю историю.
Interactive >
Рост перьев: Как развиваются перья?
Перья — мертвые структуры, которые не могут восстановиться при повреждении. Поскольку здоровая и функциональная шерсть имеет решающее значение для выживания, каждый год птицы сбрасывают свои старые перья, а затем вырастают совершенно новые. Эта линька линьки птиц, процесс потери и отрастания перьев в регулярном цикле, представляет собой тщательно рассчитанное время, при котором перья сбрасываются и восстанавливаются по очереди в течение нескольких недель, чтобы птица могла сохранить свой защитный внешний слой и способность летать.
Как только новый набор перьев созрел, линька завершается, и новый рост происходит только перед следующим циклом линьки, когда перья случайно теряются.
Процесс роста
При внимательном рассмотрении роста перьев можно понять, как формируются эти сложные структуры.
Когда перо разворачивается, его переплетающаяся структура полностью сформирована. В течение всего года птица поддерживает свои зрелые перья за счет регулярного ухода или предварительной подготовки, используя клюв для поддержания здоровья и структуры перьев. Всякий раз, когда barbulesbarbulebarb-YOOLодна из вторичных ветвей перьевой бородки повреждается, птица использует свой клюв, чтобы осторожно вернуть их на место. К следующему сезону линьки многие птичьи перья настолько изнашиваются, что прихорашивание больше не может поддерживать их структуру. К счастью, во время линьки у птицы вырастает совершенно новый набор.
Скопа теряет основное перо. Фото: Laurie-BДальнейшее обучение
Загрузите прилагаемый набор анимированных слайдов.
Скачать >
Эволюция перьев: Как эволюционировали перья?
Маховые перья с их сложной микроструктурой являются впечатляющим примером естественной инженерии. Но как они эволюционировали? Из летописи окаменелостей мы знаем, что птицы произошли от динозавров, у некоторых из которых были перья. Но эти первые перья не имели ничего общего с полетом — вероятно, они помогали динозаврам красоваться.
Ученые недавно разработали гипотезу, гипотезу, объяснение, которое можно проверить с помощью исследований и экспериментов, чтобы объяснить, как могли развиться маховые перья. 3 Они, вероятно, начинались как простые пучки, а затем постепенно развивались, проходя этапы возрастающей сложности, в взаимосвязанные структуры, способные поддерживать полет.
Эволюционные этапы
1. Самое раннее перо представляло собой простую полую трубку.
2. Простая трубка превратилась в скопление зубцов бородок основных ответвлений от центрального стержня пера.
3. (a) Основания бородок слились вместе, образуя центральный стержень пера RAY-kiss, жесткий центральный стержень пера, от которого ответвляются бородки, и (b) бородки бородка бородка-YOOLОдна из вторичных ответвлений от бородки пера, ответвляющаяся от бородок, как мы видим в современных пуховых перьях.
4. Барбулы развили крючки, которые смыкаются, образуя плоские лопасти, как у нынешних контурных перьев.
5. В структуре пера возникла асимметрия с аэродинамическими свойствами современных маховых перьев.
Окаменелости, недавно обнаруженные в Китае и Канаде, подтвердили, что предки птиц действительно обладали перьями на каждом из этапов этого предполагаемого эволюционного пути. Удивительно, но многие тероподтероподы THAIR-o-pod, принадлежащие к подгруппе двуногих динозавров, от которых птицы, вероятно, произошли от динозавров, имели простые перья стадии 1, покрывающие их тела. Этот «пух динозавра» покрыл даже близких родственников великого Tyrannosaurus rex .
Эти ранние перья, возможно, были изолирующими, или, будучи красочными, могли помочь динозаврам хвастаться или оставаться замаскированными. Есть также интригующие свидетельства более сложных перьев стадии 3 и 4 из таких находок, как 9.0206 Орнитомимус эдмонтонический . Во взрослом возрасте эти крупные, громоздкие существа носили перья, расположенные вдоль структур, похожих на крылья, но среди молодых особей не было обнаружено следов перьев крыльев. Это говорит о том, что даже когда у динозавров начали развиваться крылья, перья на крыльях, вероятно, использовались для ухаживания или демонстрации территории, а не для полета. 4
Дальнейшее обучение
Перейдите к мультфильму о росте и эволюции перьев, чтобы узнать больше о том, как «пух динозавра» превратился в элегантные маховые перья
Интерактив >
Изучение перьев: как ученые используют четыре вопроса Тинбергена?
Мы только что использовали подход Тинбергена, чтобы посмотреть на перья с разных точек зрения, но это не просто учебное упражнение. Ученые, подобные тем, кто занимается эво-дево, делают открытия точно так же, связывая результаты из разных биологических дисциплин.
Одним из таких ученых является Ким Боствик, которая использовала этот комплексный подход, чтобы распутать тайны птицы, перья которой работают как музыкальный инструмент. Это может показаться возмутительной идеей, но самцы булавокрылых манакинов из Центральной и Южной Америки используют сильно модифицированную структуру пера, чтобы играть мощную мелодию из одной ноты. Сильное эволюционное давление на этих самцов с целью привлечения самок сделало их уникальными в мире птиц, но Боствику и его коллегам потребовались годы научных исследований, чтобы выяснить полную историю того, как и почему эти птицы поют своими крыльями.
Поющие крылья
Так как же они это делают? Булавокрылые манакины поют крыльями, потирая друг о друга специальные перья. Одно из этих перьев булавовидное с гребнями по краю. Соседнее перо тонкое и изогнуто под углом 45 градусов. Это изогнутое перо действует как медиатор, а его заостренный аналог действует как гребешок для создания песни из одной ноты. Этот метод воспроизведения звука называется stridulationstridulationstri-du-LAY-
shun акт трения частей тела друг о друга, чтобы произвести звук, и также встречается у насекомых, таких как сверчки. .
История Ким
Ким Боствик начала свое изучение манакинов с дубинками, задавая вопросы о том, как они поют своими крыльями. Она потратила годы на то, чтобы собрать воедино то, как птицы совершают этот подвиг механически, но не остановилась на этом. Поскольку Ким всегда интересовалась эволюцией, она также задавала вопросы о том, как эволюционировали их особые перья и связанное с ними поведение.
Это побудило ее изучить других птиц, тесно связанных с булавокрылыми манакинами, чтобы увидеть, какие поведенческие новшества произошли в их эволюционной истории, которые способствовали тому, что мы видим сегодня. Выяснилось, что это поведение эволюционировало через серию небольших шагов, включая короткие щелчки крыльями и прыжки назад, и превратилось в одно из самых необычных проявлений в мире животных. Как и Нико Тинберген, Ким — один из многих ученых, которые предпочитают задавать научные вопросы с разных точек зрения, выходя за рамки механики и делая открытия о функциях, развитии и эволюции.
Узнать больше об истории Ким можно на сайте Singing Wings.
Дальнейшее обучение
Посмотрите пятисерийное видео о клубе крылатых манакинов.
Interactive >
Ссылки
1. Heinsohn, R., Legge, S., & Endler, J. A. (2005). Экстремальный обратный половой дихроматизм у птицы без смены половой роли. Наука. 309 (5734), 617–9.