Как летают пингвины. Исследовательская работа учащихся "летают ли пингвины"

Пингвины кажутся неудачной шуткой эволюции, однако у эволюции нет чувства юмора - есть только целесообразность. Смешными пингвинов делает лишь узость человеческого взгляда. Мы расскажем о том, почему они отказались от полета и достойны уважения

Выпрыгнув из воды, пингвины на брюхе проезжают по льду 1–2 метра. Фото: PAUL NICKLEN/GETTY IMAGES/FOTOBANK.COM

В Антарктиде и окрестностях, где обитают пингвины, условия такие, что подошли бы какой-нибудь негостеприимной планете. Хочется посочувствовать тяжелой доле птиц, но сочувствие - это последнее, в чем они нуждаются. Жизнь в невыносимых (для других существ) условиях - эволюционный трюк, который позволил пингвинам избавиться от конкурентов и получить во «владение» почти целый континент. Чтобы выжить в экстремальной среде, пингвины развили комплекс механизмов, благодаря которым заняли свободную экологическую нишу и комфортно себя в ней чувствуют.

Отдать небо

Пингвины не летают, и это кажется странным для птиц, но в действительности отказ от полета - мудрейшее эволюционное решение. Лишившись неба, пингвины смогли сосредоточиться на покорении антарктических морей и стали идеальными подводными охотниками. Основная их еда - рыба и морские членистоногие, которые быстро плавают и часто живут на большой глубине. На охоту нужно много сил, и при попытке совместить погоню за рыбой и полет что-то неизбежно страдает. Например, толстоклювая кайра, тоже живущая возле полюса (правда, Северного, а не Южного) и питающаяся рыбой, вынуждена постоянно подниматься в воздух, чтобы спастись от наземных хищников. Относительно компактные тело и крылья, которые обеспечивают необходимую для ныряния обтекаемую форму, не дают кайре быстро взлететь. Но и в воде она посредственный охотник из-за того, что вынуждена сохранять многие ненужные для плавания особенности, без которых невозможен полет. Например, на крыльях у нее есть так называемые маховые перья, которые значительно увеличивают площадь крыла, да и относительно тела сами крылья у кайры намного больше, чем у пингвина.

Предки современных пингвинов умели подниматься в небо, и ученые пока не выяснили, когда именно птицы отказались от затратных полетов и перешли к нырянию. Большинство специалистов считают, что решающую роль сыграло появление большого количества приспособленных к жизни в морях млекопитающих, в том числе китообразных и ластоногих около 50 миллионов лет назад. Конкуренция с этими животными могла подтолкнуть пингвинов к радикальному шагу.

Фото: REX FEATURES/FOTODOM.RU

Дополнительно решимость отказаться от неба поддерживало то обстоятельство, что на земле у пингвинов почти нет врагов, от которых нужно улетать. Поэтому птицы поколениями совершенствовали навыки подводной охоты.

Взять море

Характерное толстенькое округлое тельце пингвинов, казалось бы, такое неподходящее для серьезного охотника, не недосмотр эволюции, а конкурентное преимущество, делающее пингвинов на редкость эффективными преследователями. Благодаря обтекаемой форме эти птицы ныряют на глубину в две сотни метров и плавают со скоростью до 36 км/ч. В отличие от летающих птиц, кости которых за миллионы лет совершенствования полета стали изящными и полыми, костная ткань пингвинов плотная, а перья больше похожи на чешуйки. Для пущей обтекаемости перья постоянно смазываются специальным жиром, который синтезирует копчиковая железа.

На суше пингвины начесывают и распушают перья, наполняя их воздухом. В воде, где давление выше, воздушные пузырьки покидают тело, и птица дополнительно разгоняется. Фото: PAUL NICKLEN/GETTY IMAGES/FOTBANK.COM

Нелепая походка пингвинов тоже связана с плаванием. Короткие лапы птиц сдвинуты в конец туловища, так же как плавники китообразных и рыб. Благодаря такому расположению даже небольшие колебания подвижных конечностей позволяют пингвинам ловко маневрировать и уклоняться от препятствий. Поэтому лапы для пингвина - это руль, а не средство передвижения по суше. И на ровном льду или мокром песке птицы предпочитают лечь на брюхо и скользить, как на санях, отталкиваясь от поверхности.

Еще одна несуразная, на первый взгляд, деталь пингвиньего облика - его «фрак», который хорошо заметен на белом снегу. Трудно поверить, но такая окраска - камуфляж! Добыча пингвинов и все опасные для птиц хищники живут в воде, поэтому внешний вид на суше не так уж важен. А вот в море пингвины отлично скрываются: снизу на фоне неба и в ярком солнечном свете не видно их светлого брюха, а при взгляде сверху черная спина практически сливается с темной толщей воды. Кроме того, темный цвет лучше поглощает солнечные лучи, давая пингвинам дополнительное тепло, когда они на берегу. Окраска чрезвычайно важна для выживания и успешной охоты, и этот признак очень жестко регулируется отбором. Если в популяции вдруг рождается пингвин с блеклой коричневой спиной, то у него почти нет шансов найти себе партнера: за миллионы лет эволюции птицы стали считать таких бедняг ужасно непривлекательными.

Победить холод

Чтобы выжить в Антарктиде, где зимой температура регулярно опускается ниже –60 °С, пингвины обзавелись серьезной «экипировкой». Их оперение непроницаемо для ветра, а сами перышки усилены дополнительными пуховыми «веточками». Кроме того, у других птиц перья есть только в определенных зонах (хотя с виду так не скажешь), а пингвин покрыт плотной «броней» от клюва до лап. Смазка из копчиковой железы, которую пингвины клювом распределяют по всему телу, защищает от воды, а толстая кожа и изолирующий слой жира помогают сохранять тепло даже в лютые морозы, когда другие животные гибнут от переохлаждения и обморожения.

В лапках пингвинов, стоящих на льду, работает совершенная система теплоотвода. Горячая кровь, идущая к конечностям по артериям, через плотное сплетение сосудов отдает свое тепло венам, по которым кровь поступает к сердцу. Не будь этого механизма, сердце просто остановилось бы, не выдержав притока ледяной жидкости. При этом в сами лапы попадает уже охлажденная кровь, так что пингвины не расходуют тепло на нагрев льда.

Для борьбы с холодом птицы используют и социальные механизмы. Сбивающиеся в гигантские стаи пингвины всегда перетаптываются - казалось бы, естественное движение на морозе. На самом деле пингвины не просто топчутся на месте, они все время движутся в определенном направлении, причем так, что каждая птица рано или поздно оказывается в самом теплом месте - центре толпы. Пока специалисты не знают, как именно контролируется такое движение.

Но почему пингвины, пусть и мастера приспособления, выбрали для жизни такой жуткий климат? Ответ прост: потому что они могут там жить. Животных, которые рискнули освоить Антарктиду, можно пересчитать по пальцам, так что пингвины оказались в уникальном положении - у них мало естественных врагов и совсем нет конкурентов. Подобная стратегия «обхождения горы», то есть ухода от прямого столкновения и борьбы с другими видами, весьма успешна: популяция самых многочисленных из пингвинов - золотоволосых - превышает 18 миллионов особей.

«Нелепые» пингвины - прекрасные охотники и мудрые эволюционные стратеги, практически единолично хозяйничающие на целом континенте. Поэтому людям, которые и получаса бы не прожили в Антарктиде без одежды и сложной техники, стоит подумать, прежде чем в очередной раз посмеяться над «неуклюжими» птицами.

Media playback is unsupported on your device

Пингвины – нелетающие птицы, но они могут подняться в воздух, если им это необходимо.

В частности, этот прием помогает пингвинам спасаться от естественных врагов, таких, как леопардовые тюлени или касатки, а также выбираться на скалистый берег из глубокой воды.

Механизм, позволяющий пингвинам подниматься в воздух, до сих пор не был изучен. Однако сейчас группа ирландских ученых установила, что перед тем как совершить прыжок, эти птицы с помощью крыльев создают в воде большое количество пузырей воздуха и таким образом преодолевают сопротивление воды, получая реактивное ускорение.

Это открытие ученые сделали, просматривая в замедленном режиме видеоматериалы, снятые для популярной детской программы Би-би-си Blue Peter, в которой рассказывается также о животном мире.

Ни летать, ни ползать

На первый взгляд кажется невозможным, чтобы пингвины поднимались в воздух над водой. Эти упитанные птицы известны своей неуклюжей переваливающейся походкой.

Их тела идеально приспособлены для передвижения в воде - кости пингвинов, в отличие от других птиц, похожи на кости млекопитающих, а крылья соединены с корпусом так, чтобы ими можно было работать под водой, как винтами.

Тем не менее, многие представители семейства пингвинообразных могут подниматься в воздух.

Из-за формы тела и неспособности к ползанию пингвинам сложно выбираться на берег, особенно там, где есть скалы. А подняться из глубины моря на ледяную глыбу порой и вовсе не возможно.

Поэтому пингвины научились выпрыгивать. Сначала они поднимаются к поверхности, прорываются наверх через кромку льда, на мгновение отрываясь от воды, и, отряхиваясь, приземляются на грудь - уже на суше.

Более мелкие виды, например, пингвин Адели, могут взмывать на 2-3 метра в воздух, и затем без единой царапины приземляться на острые камни.

Но более крупные представители семейства, как, например, самые большие, королевские, пингвины, поднимаются над поверхностью воды всего на 20-45 см. Хотя им и этого достаточно.

Воздушные пузыри

Биологов больше всего волновал один вопрос: почему эти птицы, выпрыгивая из воды, оставляют за собой "хвост" из воздушных пузырей? Никто не мог понять, что это за пузыри и откуда они берутся.

Однако пять лет назад группа биологов в Ирландии решила заняться этой проблемой. Дело было в городе Корк, где двое ученых - профессор Роджер Ньюз из университета Бангор и профессор Джон Дэвенпорт из университетского колледжа в Корке, встретились в пабе в преддверии научного симпозиума и поняли, что никто из них не знает ответа на вопрос, который их так занимает.

Ученые запросили материалы съемок телепрограммы Би-би-си Blue Peter с записью поведения пингвинов. Они просмотрели пленку кадр за кадром, анализируя скорость и угол подъема из воды, таким образом вычисляя биомеханическую формулу движения птиц.

Результатом этого анализа стали несколько интересных открытий. Во-первых, пузырьки воздуха, выпускаемые пингвинами, исходили не из легких. Они образовывались в результате работы крыльев.

"Мы были потрясены этим наблюдением", - сказал профессор Дэвенпорт.

Исследователи также заключили, что воздушные пузыри как бы образуют "рубашку" вокруг тела птиц, когда они взмывают над поверхностью воды со скоростью 19 км в час.

Для проведения дальнейших исследований, ирландские ученые объединили свои усилия с профессором Паулем Ларсеном из Дании, специалистом по математике и гидродинамике. Результат их совместных усилий был опубликован в мае 2011 года.

Пингвины - забавные и немного нелепые птицы. Взрослые и дети с одинаковым интересом смотрят на то, как толпа этих «лакеев» несется к океану! А уж с какой невероятной грацией эти создания перемещаются под водой, паря на своих маленьких крыльях! И тут возникает вполне справедливый вопрос: «Почему пингвин не летает?» Давайте попробуем осветить эту проблему несколько подробнее.

Изначально ученые предполагали, что они только потому, что произошли от нелетающих предков. Такому мнению способствовало то обстоятельство, что те же бакланы неплохо летают и плавают, перемещаясь на своих крыльях в двух средах.

Однако ныне это мнение было опровергнуто. Дело в том, что ученые заметили одну небольшую деталь, изучая фото пингвина и его «соратников». Оказалось, что вышеупомянутые бакланы одинаково плохо могут перемещаться в воздухе и в воде. Способность к полету у таких «разносторонних» пернатых уступает таковой у обычных "повелителей неба", а умение плавать еще более посредственное и не сравнится с художественным балетом в воде у пингвинов.

Вот тут-то ученые и выдвинули теорию эволюционной целесообразности: зачем нужно летать, если это все равно будет получаться плохо? Вопрошая о том, почему пингвин не летает, исследователи забывали о реальной необходимости полета. Ведь большинство представителей этого вида живет в очень суровых условиях Антарктики. Чтобы выжить в тяжелейшие местные зимы, им приходится запасать огромное количество жира. Естественно, что с эволюционной точки зрения такой подход к выживанию куда более оправдан, так как позволяет животному долгое время обходиться без пищи в наиболее сложные и холодные зимние дни.

Итак, у современных исследователей есть отличный ответ на вопрос о том, почему пингвин не летает: этот вид попросту отказался от полета в пользу более насущных потребностей. Как можно заметить, эти птицы не прогадали, сохранив свою популяцию и ареал обитания.

Однако у науки есть немало вопросов, по сравнению с которыми гипотетически летающий пингвин выглядит совершенно неважным. Большая часть неувязок связана как раз со способностью к нырянию: до сих пор неясен механизм, который позволяет крупным видам погружаться на впечатляющую глубину. Так, знаменитый способен нырять на полкилометра вглубь и оставаться там на протяжении 20 минут!

Вопрос не только в биохимических процессах, которые позволяют крупному и мускулистому «императору» столь долгое время обходиться без воздуха, но и в том, каким образом такой большой и в немалой степени сухопутный организм может выдерживать чудовищные перепады давления и избегать

Последнее особенно актуально. Ведь люди не могут нырять без защитного снаряжения на глубину 100 метров, да и само погружение вместе с подъемом на поверхность должно совершаться в течение небольшого промежутка времени. Как с этим справляется наш герой? Ученые пока не знают… Так что пора прекратить задумываться о том, почему пингвин не летает. Лучше приложить свои умственные способности к разрешению более насущных и сложных проблем.

Если вы еще не знаете, то пингвины - это не животные, а морские птицы. В настоящее время они не приспособлены к полету. Очень люблю американскую комедию «Пингвины мистера Поппера». Забавней существ нужно еще поискать. Вопрос, почему же эти птицы не умеют летать, и было ли так всегда? Сейчас я вам на него и отвечу.

Пингвины - нелетающие птицы, покорившие море

Пингвины хорошо передвигаются в воде и под водой , но в небе эту птицу мы никогда не увидим. Ни один из видов этих птиц не умеет летать , на что есть причины. Пингвины, в отличие, от других птиц имеют несколько особенностей:

• плотные и тяжелые кости;
• неприспособленные для полета крылья;
• форма и строение тела.

Кости всех пернатых имеют полости, только благодаря этому они могут подниматься на высоту. А кости пингвинов очень плотные и тяжелые. Да и крылья у них вовсе не похожи на птичьи. У них нет длинных маховых перьев , они не могут их согнуть, но зато с их помощью пингвины отлично передвигаются под водой. Живут они в суровых условиях, и спастись от холода им помогает плотная жировая прослойка на теле . Жесткие перья обладают водоотталкивающими свойствами, что не дает им переохладиться во время ныряния.

Известно, что раньше эти птицы умели парить в воздухе , но в процессе эволюции их тело изменилось, и они потеряли такой навык. Условия их обитания требовали поиска пищи под водой, поэтому со временем пингвины превратились в плавающих птиц . Но все же на небольшую высоту эти неуклюжие птицы подняться могут. Если пингвин спешно убегает от хищника, то благодаря активным движениям своих ласт, он может взлететь на высоту до двух метров .

Где живут и чем питаются пингвины

Пингвинам больше по душе прохладная среда обитания. Их можно встретить в холодных частях Южного полушария:

• Антарктике;
• южной части Австралии;
• Южной Африке;
• Южной Америке.

Так как птица морская, то и в ее меню входят морепродукты:

• рыба;
• ракообразные;
• моллюски.

Благодаря особому строению тела пингвины без труда погружаются под воду в поисках пищи. Чтобы прокормить себя они находятся под водой около двух часов в сутки . Птицы очень неуклюже передвигаются на суше, а если упадут на спину, то встать сами уже не смогут. А еще пингвины создают постоянные пары. Всегда удивлялась, как иногда животные и птицы оказываются более семейными, чем некоторые люди.