Адаптации животных к движению по воздуху

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА  РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

ФГОУ ВПО СПбГАВМ

 

КАФЕДРА БИОЛОГИИ И ГИСТОЛОГИИ

 

 

 

 

Реферат на тему: «Адаптации животных к движению по воздуху»

 

 

 

 

Выполнила: студентка 1 курса, 1 группы

 Дударь П.В.

                                                            Проверила: Прилуцкая Л.И.

 

 

 

 

 

 

 

г.Санкт-Петербург, 2012 г

Содержание

 

Введение  3

Рыбы  4

Амфибии 7

Рептилии 8

Птицы 11

Млекопитающие 13

Насекомые 18

Заключение 23

Список использованной литературы 24

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Когда кто-либо говорит о движении в воздушной  среде, на ум мгновенно приходят птицы. И это оправданно, ведь птица –  непревзойденный король воздушной  среды. Например, сокол, выпущенный во время охоты короля Генриха II (в XVI веке), в предместьи Парижа — Фонтенебло, на другой день оказался на острове Мальта. Менее чем за сутки он проделал путь в 1700 км. Известный почтовый голубь «Гладиатор» менее чем за день пролетал расстояние между Тулузой и Версалем, т. е. 530 км. Прекрасный образец для человека, который в ту пору не мог пролететь и метра!

Но не только птицы покорили воздушную  среду. Летают беспозвоночные, птицы, млекопитающие, рептилии и даже амфибии и рыбы! Легче перечислить птиц, зверей, насекомых и других беспозвоночных, которые не могут летать, чем назвать всех летающих.

Подсчет количества видов летающих животных показал, что летунам принадлежит  более половины, примерно 60%, всего  животного населения земли. А  если отбросить воду и взять только наземных обитателей, то три четверти всех видов, живущих на земле, могут летать.

Но как же они покорили воздух? С помощью чего они летают?

Именно с морфологическими и физиологическими адаптациями животных к движению по воздуху я и хочу разобраться в данном реферате.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЫБЫ

Путешествуя по теплым морям, можно встретить  удивительных существ. То там, то здесь над синей поверхностью моря появляется силуэт рыбы. Она выбрасывается из воды, с поразительной быстротой пролетает мимо наблюдателя и через несколько секунд вновь исчезает. Большинство рыб летит совершенно прямо, точно стрела. Некоторые, погрузив на мгновение хвост в волны, тут же резко меняют направление полета. Другие, под влиянием ветра, описывают широкую дугу.

Это летучие рыбы. Они обычны в  тропических, субтропических и умеренно теплых морях, т. е. в приэкваториальных  и тропических частях Тихого, Атлантического и Индийского океанов. Встречаются  и в Средиземном море. Они имеют  длинные и узкие грудные плавники, у некоторых увеличены также  и брюшные плавники.

Как эти рыбы летают и могут ли они действительно летать?

Рассмотрим, в чем состоит «полет»  этих рыб.

Сильным движением хвоста летучая  рыба совершает резкий рывок и  выбрасывается из воды под очень  небольшим к ней углом. Первое время нижняя лопасть хвоста еще бороздит воду. Затем рыба летит по прямой, используя энергию броска. Встречный ветер поддувает под распростертые плавники, поддерживает рыбу и она летит дальше. В случае попутного ветра путь летучей рыбы короче. Боковой ветер постепенно поворачивает рыбу, она описывает широкую дугу и, если не успеет до этого упасть в воду, оказывается в конце концов хвостом к ветру. Скорость летучей рыбы велика. Расстояние в 100—150 метров она пролетает не более, чем в 18 секунд. Есть сведения, что крупные рыбы пролетают до 400 метров и могут находиться в воздухе почти целую минуту. Траэктория «полёта») — удлиненная пологая линия, парабола, восходящая ветвь которой короче, нисходящая ветвь длиннее. Следовательно набирает высоту летучая рыба круче, быстрее, спускается более полого, медленнее.

Грудные плавники летучей рыбы во время полета распростёрты. Задний, свободный конец их вибрирует или трепещет.

Может ли летучая рыба действовать своим плавником так, как действует крылом птица? На взгляд грудной плавник представляется очень большим. Но на самом деле, если сравнить его с крылом птицы и учесть какую тяжесть ему приходится нести в воздухе, оказывается, что он очень и очень мал. Чтобы летать на таких плавниках, пользуясь ими как крыльями, надо быстро и сильно взмахивать ими, быстрей, чем взмахивает крыльями самая быстромашущая птица, при этом поднимать их высоко и опускать очень низко.

Однако, рыбы не могут этого делать. Мускулы, которые двигают плавниками, чрезвычайно слабы и не способны к быстрым сокращениям. Мало того, они и лежат, можно сказать, не на месте и, как ни старайся, взмахнуть плавниками «по-птичьи» рыба не может.

Поэтому полёт летучей рыбы нельзя назвать настоящим полётом. Скорее это удлиненный бросок.

Рис. 1. Слева — ветер, отражающийся от волны, помогает летучей рыбе «перепрыгивать» через волну. Справа — отраженный от борта парохода ветер забрасывает летучую рыбу на палубу парохода.

 

Итак, находясь в воздухе, летучая  рыба не может удлинить полёт, подмахивая плавниками. Она использует лишь первоначальную силу броска. Возможно, это именно бросок, получаемый в результате резкого  движения хвоста. Но наш известный  ученый В. В. Шулейкин, путешествуя в  Индийском океане, заметил, что выпрыгивающая  из воды рыба чертит на поверхности  воды хвостом особый след (рис. 2), который заставляет предполагать быстрые вибрационные движения плавника. Вполне вероятно, что рыба этими быстрыми движениями плавника гонит себя вперед, в то время как тело ее уже находится над водой. Получается нечто вроде маленького глиссера: хвостовой плавник заменяет своим действием лопасти винта. Из некоторых наблюдений следует, что, когда при опускании рыбы хвост ее коснётся воды, она может, повторив им только что описанные движения, взлететь еще раз.

 

Рис. 2. След, оставляемый на воде летучей рыбой перед началом полёта.

 

Способность летучих рыб к «полёту» приносит им большую пользу в деле спасения от врагов. Рыбы выпрыгивают из воды, напуганные шумом парохода и спасаясь от хищников. В воздухе они недоступны врагу и могут быстрее от него удалиться. Однако и в воздухе их подстерегает опасность. Здесь они нередко становятся жертвой альбатросов и других морских птиц.

Когда эволюционная идея начала проникать  в передовую науку XIX столетия, взоры  некоторых естествоиспытателей  обратились к рыбам в поисках  возможных предков птиц. Вот, казалось бы, первый этап возникновения полёта! Еще немного, еще ряд приспособлений  к полёту — и рыба, постепенно из поколения в поколение изменяясь, преобразуется наконец в птицу. Таковы были первые наивные представления  о возникновении птиц. Скоро ученые убедились, что это не так. Теперь мы знаем, что птицы ведут свое происхождение от рептилий, от древних  пресмыкающихся триаса. Кроме того мы знаем, что между полётом птиц и «полётом» летучих рыб нет  ничего общего. Как ни совершенствуйся  рыба в движении по воздуху, устройство её грудного плавника не может обеспечить возможности настоящего полёта. Для  того, чтобы летать машущим полётом, как летают птицы или летучие  мыши, рыбы должны были приобрести сначала  наземную, пятипалую в типе, конечность. А путь к приобретению пятипалой  конечности лежит через долгий период эволюции, во время которой от древних  кистепёрых рыб возникли древние  наземные позвоночные, давшие потом  начало богатому разнообразию новых  существ, в том числе и летающим.

 

 

АМФИБИИ

Совершенно удивительное создание – летучая лягушка. Эта лягушка  живет на кустах и деревьях горных лесов. На пальцах передних и задних конечностей она имеет чрезвычайно  сильно развитые плавательные перепонки. Прыгая с дерева, лягушка надувается, поднимает лапки и широко расставляет  свои длинные пальцы. Плавательные перепонки таким образом образуют по бокам тела поверхность, поддерживающую лягушку во время прыжка. Летучая  лягушка может спланировать и  мягко опуститься на землю с высоты нескольких метров. Пальцы ее во время  полета слегка изогнуты, а перепонки  действуют на манер парашютов. Дополнительная поверхность, которую получает лягушка  благодаря перепонкам, равняется  примерно 1000 кв. мм. или несколько  больше, тогда как нижняя поверхность, ее без перепонок несколько меньше 6000 кв. мм. (у самок средней величины, весящих 16—19 граммов).

Летучая лягушка может прыгать  также с земли. В таком случае она пролетает очень низко  расстояние от 1 до 2-х метров. Это  расстояние, примерно в 20 раз большее  длины ее тела. Путь ее «полёта» —  очень пологая дуга; лягушка летит  почти параллельно поверхности  земли, поднимаясь над ней не выше 20 сантиметров. Конечно, это совсем не полёт. Это удлинённый бросок, а  «полёт» летучей лягушки с  дерева — лишь только замедленное  падение. Летучая лягушка может  еще довольно высоко выпрыгивать, из воды. В этом случае она делает толчок, опираясь на плавательные перепонки  задних конечностей, но в воздухе  ими она уже не пользуется. Тело её не надувается, передние ноги вытянуты возможно более вперед, задние оттянуты назад, словом, это самый обыкновенный прыжок, на какой способны и наши лягушки.

 

 

 

 

РЕПТИЛИИ

 

Летучий дракон невелик. Длина его  тела 21 см, из них на долю хвоста приходится 12,5 см. По бокам тела имеются кожистые складки, куда заходят укрепляющие  их концы шести передних ложных ребер. Когда летучий дракон спокоен, сидит  на месте, кожистые складки прижаты  к бокам тела, во время прыжка они расправляются, сильно увеличивая поверхность тела животного. К тому же летучий дракон, прыгая, вбирает  в себя значительное количество воздуха, кожа на горле и брюхе сильно растягивается  и все животное превращается в  какой-то удлиненный плоский баллон. Ребра придают этому баллону широкую упругую опору. Животное в таком виде напоминает аэростат полужесткой конструкции. Пойманный во время полета летучий дракон тотчас выпускает из себя воздух и на глазах человека приобретает свою нормальную форму с обвисшими кожными складками.

Рис. 3. Справа — схематический поперечный разрез через летучего дракона во время полёта. Слева — то же самое после того как закончивший полёт летучий дракон выпустил из себя воздух.

 

Наполненное воздухом животное очень  легко. Воздух способствует уменьшению его удельного веса. Но все же летучий дракон — не аэростат. Как  ни надувайся, он не может стать легче  воздуха. Уменьшение удельного веса, увеличение несущей поверхности  могут только замедлить падение  после прыжка. Во время своего прыжка-полёта летучий дракон может пронестись в воздухе около 25 метров. За это  время он может схватить насекомое, на которое нацелился, еще сидя на ветке, повернуть направо или  налево и наконец спуститься на ствол  другого дерева или на ветку.

***

 

 

В мезозойскую эру, когда хозяевами  Земли были пресмыкающиеся, воздушные  пространства были населены причудливыми летающими ящерами, рамфоринхами, остатки которых дошли и до нас. 
 
Летающие ящеры полностью вымерли в конце мелового периода. Ящеры прекрасно летали. Кости их были полыми, а передние конечности были превращены в летательные органы — между наружным (пятым) сильно удлиненным пальцем и телом животного была как бы натянута перепонка.  
 
Ящеры имели вытянутый вперед заостренный крупный черен. Зубы, в том случае, если они были развиты, были простые цилиндрические и сидели в альвеолах.

Наиболее сильные зубы были расположены  впереди. Более крупные и сильные  зубы, иногда росшие вбок, служили для  хватания и удерживания добычи. 
Существовали также и беззубые формы ящеров. Летающие ящеры жили на Земле в юрский и меловой период. Главную их пищу составляли рыбы и насекомые.

В верхнеюрскую эпоху на территории Баварии жили не только рамфоринхи, но и летающие ящеры, относящиеся  к роду Pterodactylus.  
 
Уже с первого взгляда видна разница между птеродактилями и рамфоринхами. У птеродактилей был очень короткий хвост, широкие крылья, вытянутый вперед череп, небольшое количество зубов.  
 
Каждый вид этих ящеров имел свои отличительные размеры: наиболее мелкие были величиной с воробья, наиболее крупные достигали размеров ястреба.

 
Необходимо подчеркнуть, что летающие ящеры не являются предками птиц, как  это еще и сейчас нередко утверждают. Они представляют собой самостоятельную эволюционную ветвь пресмыкающихся, которая полностью вымерла в конце мелового периода, не оставив потомков и которая не имеет ничего общего с птицами. Птицы произошли от совершенно других пресмыкающихся весьма удивительным путем. Археорнис или первоптица указывает нам путь, по которому происходило развитие способности к полёту у позвоночных животных: жизнь на деревьях, планирование, передние конечности постепенно перестают употребляться для целей лазания, животное становится двуногим и крылатым.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПТИЦЫ

 

Одним из основных отличий пернатых от других групп  позвоночных, является способность  летать. Существует относительно небольшое  количество (около 60 видов) нелетающих либо почти нелетающих птиц, однако все они в процессе эволюции так  или иначе утратили это качество, которое имели их предки. Умение передвигаться по воздуху определяет всю биологию этого класса животных, включая и особое строение организма.