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.

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).

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.

Как устроено перо?

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.