§22. Между небом и землёй

Определения и обозначения

Воздушная среда — условия существования организмов в толще воздуха между землёй и небом. В ней животные могут перемещаться, а ветер переносит семена и споры. Это понятие помогает понять, почему воздух важен для живых организмов, даже если они не проводят в нём всю жизнь.

Полёт — активное перемещение животного в воздухе с помощью специальных органов движения. Животное совершает взмахи крыльями, чтобы двигаться и удерживаться в воздухе. Полёт позволяет искать пищу, спасаться от врагов и перемещаться на новые места.

Планирование — спуск в воздухе с использованием подъёмной силы без активных взмахов крыльями. Животное держит крылья или другие части тела раскрытыми и постепенно теряет высоту. Планирование помогает продвинуться вперёд, затрачивая меньше сил, чем при постоянных взмахах.

Парение — длительное перемещение в воздухе на восходящих потоках без постоянных взмахов крыльями. Восходящий поток — это воздух, который движется вверх и поддерживает животное. Парение помогает долго оставаться в небе, не работая крыльями каждую секунду.

Как это устроено

Воздух становится средой передвижения, потому что животные могут отталкиваться крыльями от воздуха и перемещаться в нём. Однако в воздухе сложно постоянно находить пищу, отдыхать и выращивать потомство. Поэтому многие летающие животные связаны с сушей: они возвращаются туда, чтобы устроить гнездо, укрыться или отдохнуть. Воздушная среда для них важна, но обычно не заменяет наземную.

Для удержания в воздухе важна форма тела: обтекаемое тело встречает меньше сопротивления воздуха и легче движется вперёд. Крылья создают подъёмную силу, а перья помогают птицам направлять воздушный поток и управлять полётом. Лёгкий скелет уменьшает массу тела, которую нужно поднять. Одного наличия крыльев недостаточно: значение имеют и масса, и форма тела, и особенности покровов.

При активном полёте животное регулярно взмахивает крыльями, чтобы создавать движение и поддерживать себя в воздухе. Во время планирования крылья раскрыты, а животное спускается, продвигаясь вперёд без постоянных взмахов. Парящая птица использует восходящий поток воздуха, который поднимает её или помогает не терять высоту. Поэтому планирование обычно связано со спуском, а парение — с использованием поднимающегося воздуха.

Птицы машут перьевыми крыльями; форма и положение крыльев помогают им двигаться и менять направление. У насекомых крылья не покрыты перьями, а их быстрые движения создают тягу, необходимую для полёта. У летучих мышей крылья образованы тонкой кожной перепонкой, натянутой между удлинёнными пальцами. Различное строение крыльев объясняет, почему эти группы летают и маневрируют неодинаково.

Воздушные потоки переносят не только летающих животных, но и семена, плоды, споры и очень мелкие организмы. Маленький размер и малая масса помогают им дольше оставаться в воздухе. У некоторых семян и плодов есть крылышки или пушистые выросты: они увеличивают поверхность, на которую действует ветер. Так растения могут расселяться вдали от того места, где созрели их семена.

Организмы и способы перемещения в воздушной среде

Сравнивай организмы по каждому признаку в отдельном столбце: так легче заметить, что именно помогает им перемещаться. В последней колонке указаны семена и споры, которые обычно переносит ветер, а не собственные органы движения. Таблица показывает и сходство групп, и различия в их приспособлениях.

Разбор задач

Задача 1. Назови приспособления птицы к полёту по её внешнему виду и объясни значение каждого. Не ограничивайся перечислением: для каждого признака найди его связь с движением в воздухе. Проверь, что в ответе есть и органы полёта, и особенности всего тела.

1. Сначала отметь обтекаемую форму тела: она уменьшает сопротивление воздуха при движении вперёд.
2. Затем назови крылья: их взмахи помогают птице двигаться, а раскрытые крылья поддерживают её в воздухе.
3. Укажи перья: они образуют поверхность крыла и помогают управлять потоком воздуха.
4. Добавь лёгкий скелет: меньшая масса облегчает подъём тела.

Ответ. Птице помогают летать обтекаемое тело, крылья с перьями и лёгкий скелет. Эти признаки работают вместе: одни уменьшают сопротивление воздуха, другие создают подъёмную силу и помогают управлять движением. Поэтому объяснять полёт только наличием крыльев недостаточно.

Задача 2. Сравни полёт бабочки, птицы и летучей мыши и определи, чем отличаются их органы движения. Сначала сравни строение крыльев, затем — как животные приводят их в движение. Такой порядок помогает не смешать внешний вид органа и его работу.

1. У птицы крылья покрыты перьями; ими она выполняет взмахи и управляет полётом.
2. У летучей мыши крыло — кожная перепонка, натянутая между удлинёнными пальцами; животное также совершает взмахи.
3. У бабочки крылья насекомого устроены иначе, чем у птиц и летучих мышей; их движения создают необходимую для полёта тягу.
4. Сравни общий признак: все трое активно работают крыльями, но строение этих органов различается.

Ответ. У птицы крыло перьевое, у летучей мыши — перепончатое, а у бабочки — крыло насекомого. Все они используют взмахи, но их органы движения устроены по-разному, поэтому характер полёта тоже различается.

Задача 3. Объясни, почему крупная птица может долго парить, а семя клёна переносится ветром. Здесь нужно различить два способа перемещения, хотя в обоих случаях важен воздух. Спроси себя, кто создаёт движение и что поддерживает объект в воздухе.

1. Крупная птица использует восходящие потоки воздуха, которые помогают ей держаться наверху без постоянных взмахов.
2. При парении птица управляет крыльями и меняет положение тела, хотя не машет крыльями непрерывно.
3. У семени клёна нет крыльев, которые работали бы как орган активного полёта; его крылатка помогает ветру подхватить и перенести семя.
4. Следовательно, птица парит, а семя переносится воздушным потоком пассивно.

Ответ. Птица может долго парить, используя восходящий воздух, а семя клёна переносится ветром благодаря своей лёгкости и крылатке. Птица — живой организм, который управляет движением, а семя само не летит и зависит от воздушного потока.

Типичные ошибки

Ошибка: считать воздух постоянным домом всех летающих животных. Так думают, потому что видят птиц и насекомых в полёте. Но многие из них отдыхают и размножаются на суше. Проверь себя: вспомни, где животное строит гнездо или укрытие.

Ошибка: путать полёт, планирование и парение. Эти понятия смешивают, если замечают только то, что животное находится в воздухе. При полёте есть активные взмахи, при планировании животное спускается без постоянной работы крыльев, а при парении использует восходящие потоки. Проверь себя вопросом: что именно поддерживает животное?

Ошибка: объяснять полёт только наличием крыльев. Кажется, что крылья сами по себе обеспечивают полёт, но на него влияют также масса, форма тела и покровы. Проверь себя: можешь ли ты объяснить, зачем птице обтекаемая форма и лёгкий скелет? Если нет, ответ нужно дополнить.

Ошибка: считать, что семена и споры летают сами. Такое впечатление создаётся, когда их видно в воздухе, но они обычно не совершают активных движений. Ветер подхватывает и переносит их, а крылышки или пушистые выросты этому помогают. Проверь себя: есть ли у семени органы, которые могут совершать взмахи?

Связь с другими темами

Для изучения воздушной среды нужно знать, что организмы живут в разных средах и имеют органы движения, подходящие для их образа жизни. Сравнение животных помогает увидеть, как строение связано с условиями существования. Вспомни также, что не всякое перемещение означает активную работу организма.

Эта тема пригодится при изучении приспособлений организмов к среде обитания и разнообразия животных. Сравнивая крылья и способы движения, можно понять, как разные группы решают похожую задачу — перемещаться в воздухе. Приспособления возникают не по отдельности: форма тела и органы движения работают вместе.

Перенос ветром связывает воздушную среду с распространением растений. Семена, плоды и споры могут оказаться далеко от материнского растения, если воздушный поток подхватит их. Поэтому ветер помогает растениям занимать новые места.

Что запомнить

• Воздух используется организмами главным образом для перемещения и распространения.
• Большинство летающих животных связано с наземно-воздушной средой.
• К полёту животные приспособлены формой тела и специальными органами движения.
• Активный полёт требует работы крыльев.
• Планирование происходит без постоянных взмахов крыльями.
• Парение связано с использованием восходящих потоков воздуха.
• Семена и споры могут распространяться воздушными потоками.