Ученые объяснили, почему самые черные в мире птицы такие черные. «Как устроены перья у птицы». Конспект опытно-экспериментальной деятельности с детьми старшего дошкольного возраста Черное оперение птиц

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.

Теория эволюции учит, что птицы произошли от рептилий. Однако она не в состоянии объяснить колоссальную разницу между этими двумя классами живых существ. Птицы демонстрируют свойства, отличающиеся от рептилий: они имеют структуру скелета, состоящую из полых и чрезвычайно лёгких костей, имеют уникальную дыхательную систему и являются теплокровными созданиями. Ещё одно уникальное различие, которое создаёт непреодолимую пропасть между птицами и рептилиями, - это перья.

Фраза «лёгок, как перо» описывает совершенство сложной структуры пера. Дизайн перьев птицы настолько сложен, что эволюция просто не в состоянии объяснить его. Учёный Алан Федуччия говорит, что перья имеют «структурную сложность, обеспечивающую механическое и аэродинамическое совершенство, которое никогда не было достигнуто другими средствами».

Дизайн перьев заставил Дарвина задуматься. Более того, идеальные эстетические перья павлина оказывали на него, по его собственным словам, удручающее воздействие. В письме Аза Грэю от 3 апреля 1860 года он писал: «Я хорошо помню время, когда мысль о глазе бросала меня в дрожь, но я преодолел эту фазу…» Потом он продолжил: «… и теперь мелочные детали этой структуры заставляют меня ощущать дискомфорт. Вид перьев в хвосте павлина каждый раз, когда я смотрю на него, удручает меня!»

Исследуя перо птицы под микроскопом, мы обнаруживаем потрясающий дизайн. Как известно, посреди пера идёт стержень. Сотни маленьких бородок выходят из каждой стороны стержня. Бородки различной мягкости и размеров придают птице аэродинамическую природу. Более того, к каждой бородке присоединены тысячи бородочек, которые нельзя увидеть невооружённым глазом. Эти бородочки сцепляются вместе посредством крючочков.

Крючочки сцепляются вместе, как застежка «молния». Эти бородочки смыкаются настолько плотно, что даже дым, направленный на перо, не может пройти через него. Если крючочки отходят по какой-либо причине, птица легко может восстановить перья к их исходной форме, встряхивая себя или выравнивая перья клювом.

Чтобы выжить, птицы должны содержать перья в чистоте, хорошо ухоженными и всегда готовыми к полёту. Они используют выделяющую масло железу, которая находится в основании их хвостов для поддержания перьев в форме. С помощью этого масла они чистят свои перья. Это масло также обеспечивает водонепроницаемость, когда птицы плавают, ныряют или летят во время дождя.

В дополнение, в холодную погоду перья согревают птицу, предотвращая падение её температуры. В жаркую погоду перья прижимаются поближе к телу.

Даже поверхностное знакомство с такой уникальной системой, как перо птицы, позволяет сделать вывод о существовании Творца, Чей безграничный разум идеально спроектировал и вызвал к существованию окружающий мир.

Теория эволюции учит, что птицы произошли от рептилий. Однако она не в состоянии объяснить колоссальную разницу между этими двумя классами живых существ. Птицы демонстрируют свойства, отличающиеся от рептилий: они имеют структуру скелета, состоящую из полых и чрезвычайно легких костей, имеют уникальную дыхательную систему и являются теплокровными созданиями. Еще одно уникальное различие, которое создает непреодолимую пропасть между птицами и рептилиями, - это перья.

Из эстетических качеств птиц перья являются самыми важными. Фраза «легок как перо» описывает совершенство сложной структуры пера.

Перья построены из протеинового вещества, называемого кератином. Кератин – это твердый и прочный материал, образующийся старыми клетками, которые мигрируют от питательных и кислородных источников в глубоких слоях кожи и умирают, чтобы уступить путь новым клеткам.

Дизайн перьев птицы настолько сложен, что эволюция просто не в состоянии объяснить его. Ученый Алан Федуччия говорит: «перья имеют почти магическую структурную сложность, обеспечивающую механическое и аэродинамическое совершенство, которое никогда не было достигнуто другими средствами». Федуччия признает, что «перья представляют собой идеальную адаптацию для полета», так как они легкие, сильные и аэродинамичные по форме, и имеют сложную систему бородок и крючочков.

Дизайн перьев заставил Дарвина задуматься. Более того, идеальные эстетические перья павлина оказывали на него удручающее воздействие (его собственные слова). В письме Аза Грэю от 3 Апреля 1860 он писал: «я хорошо помню время, когда мысль о глазе бросала меня в дрожь, но я преодолел эту фазу...» Потом он продолжил:

«... и теперь мелочные детали этой структуры заставляют меня ощущать дискомфорт. Вид перьев в хвосте павлина, каждый раз, когда я смотрю на него, удручает меня!»

Перья растут из полых цилиндричных структур кожи.

На вопрос как устроено перо? заданный автором Пользователь удален лучший ответ это Теория эволюции, утверждающая, что птицы развились от пресмыкающихся, никак не может объяснить огромные различия между этими двумя классами живых существ. Птицы своим скелетом, состоящим из полых и невесомых косточек, своей системой легких, своим теплокровным обменом веществ и прочими подобными особенностями очень сильно отличаются от пресмыкающихся. И еще одно свойство, создающее непреодолимую пропасть между птицами и пресмыкающимися, - это перья, свойственные только птицам.
Перья, в основе которых лежит белок, созданы из вещества под названием кератин. Кератин - это крепкий и прочный материал, образующийся в результате гибели старых клеток, которые находятся в нижнем слое кожной ткани и погибают, удаляясь от источников питания и кислорода и освобождая место молодым клеткам.
Птичьи перья задуманы настолько сложно, что это невозможно объяснить с помощью эволюционного процесса. Известный орнитолог Алан Федуччиа замечает: "Все отличительные черты пера заключаются в том, что оно имеет аэродинамические свойства. Перья легки, обладают силой подъема и с легкостью принимают прежнюю форму". А на неудачи теории эволюции Федуччиа реагирует следующим образом: "Я не могу понять, как такой орган, который был изначально задуман и спланирован для полета, мог появиться первоначально для других целей".
Это устройство пера заставляло и Дарвина задуматься. По его собственным словам, необыкновенная красота перьев павлина создавала ему головную боль. В письме своему другу Аса Грею от 3 апреля 1869 года Дарвин пишет следующее:
"Я охладел к собственной теории, потому что все время думаю о глазках на павлиньих перьях. Со временем я смирился с этой проблемой. В настоящее время меня сильно беспокоят некоторые устройства в природе, существования которых мы раньше не замечали. Я, например, прихожу в смятение, когда вижу перо павлина.
ПЕРЬЯ И КРЮЧКИ
Если рассмотреть перо птицы под микроскопом, станет понятно, насколько необыкновенно оно задумано и исполнено. Посередине находится всем известная длинная и твердая трубка. А по обеим сторонам этой трубки расположены сотни маленьких перышек. Именно различная степень мягкости и многообразные размеры этих перышек лежат в основе аэродинамических свойств птицы. Однако, что самое интересное, на каждом из перышек находятся еще более маленькие и невидимые глазу ворсинки, именуемые пушком. На этом пушке находятся маленькие зацепки-крючки. Благодаря этим зацепкам каждая пушинка как бы связана друг с другом застежкой-молнией. Чтобы лучше исследовать это великолепное творение, рассмотрим журавлиное перо. В одном пере насчитывается 650 тоненьких перышек по обеим сторонам трубки, и на каждом из этих перышек беспорядочно расположено 600 пушинок. Все эти пушинки связаны друг с другом с помощью 390 крючочков. А крючки скреплены по обеим сторонам, как в молнии. Пушинки настолько плотно прижаты друг к другу этими крючками, что даже не пропускают воздух. Если крючки каким-либо образом отделятся друг от друга, то птице достаточно лишь встряхнуться или в худшем случае почистить перья клювом, чтобы вернуть их в прежнее состояние.
Кроме того, птицы, распушая перья, не дают снизиться температуре тела. В жаркую же погоду перья, плотно прижатые к телу, не пропускают жару.

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.