Научно-исследовательский проект
творческая работа учащихся по биологии на тему

КОНКУРС ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ И ПРОЕКТНЫХ  РАБОТ  

УЧАЩИХСЯ 2-7 КЛАССОВ МБОУ «УВАРОВЩИНСКАЯ СОШ»  «НАЧАЛО»

_______________________________________________________

Номинация:  «Удивительное рядом»

ТАЙНЫ ПРИРОДЫ: ДИНОЗАВРЫ

Исследовательский проект

Автор:

Бычаев Владимир Владимирович,

ученик  6 «и» класса

Научный руководитель:

Павлова Людмила Сергеевна,

                                                                       учитель биологии

Образовательное учреждение:

Филиал МБОУ «Уваровщинская сош»

В с 1 Иноковка

Кирсановского района

с. Б. Уваровщина, 2017

Содержание

Введение …………………………………………………………………………………….……3

Основной раздел.

 1. Основная часть 

1.1  Кто такие динозавры?…….…………………………………………………..……………4

1.2  Происхождение динозавров………………………………………………….…………….5

1.3  Виды динозавров……………………………………………………………………………5

2.    Внешний облик и образ жизни………………………………………………………….…6

2.1  Как представляют динозавров…………………………………………………………….8

2.2  Приоткрывая завесу тайны………………………………………………………………..8

2.3  Как добываются знания……………………………………………………………………10

Выводы …………………………………….………………………………………………………12

Список источников ………………………………………………………………………………13

Приложения ………………………………………………………………………………………14

    Введение

      Наша огромная планета хранит множество тайн и загадок. Казалось бы, все что можно открыто и разгадано, нечего более исследовать. Но это совершенно не так. Тайны находятся везде, просто нужно внимательно присмотреться.  Например, динозавры. Могучие, великие и ужасные… В книгах и фильмах они представлены часто одинаково. Это или неповоротливые увальни, мерно жующие траву и листья, или яростные убийцы. Могут ли они существовать и сейчас? Какие виды обитали на территории нашей страны, области? Какова была их жизнь в далекие годы? Какой был их внешний вид?

      Раскрыть эти вопросы помогает компьютерная графика, различные анализы, обзор и изучение материала. Развитие науки палеонтологии только начинается, а благодаря новейшим приборам и человеческой любознательности, будет найдено еще не мало интересных фактов.

       Необходимость в этом велика, кто как не мы, сможем открыть завесу тайн и увидеть, как жила наша планета много, много лет назад.

Основной раздел.

1. Основная часть.

        С давних пор, люди стремятся как можно больше узнать о мире, в котором они живут, и о природе нашей планеты. Сейчас по телевидению показывают разные передачи про природу, про живой мир. Особенно интересно как жила наша планета в прошлом. После просмотра таких передач во мне вызвал большой интерес период жизни динозавров на нашей планете. Как же на самом деле выглядели эти существа, все ли верно в фильмах или настоящие динозавры были совсем не такими, какими мы их представляем? Поэтому я взялся за работу.

     Объектом моей работы является природа, а предметом – динозавры.

     Исходя из этого, я поставил перед собой цель: узнать о соответствии внешнего облика из фильмов про динозавров (Голливуд) и научных фактов из различных источников (на примере велоцираптора, тираннозавра и трицератопса) и при помощи каких методов его устанавливают ученые.

      Задачи: проанализировать сведения из различных источников (научных статей, книг, интернета) и попытаться установить соответствие в фактах по внешнему виду и внутреннему строению. А так же узнать современные методы которые используются учеными при исследовании.

Гипотеза такова- динозавры могли выглядеть не так как обычно изображают этих животных.

     Я считаю эту тему интересной и важной, так как мне хочется больше узнать о биологии древних животных, природе, о том, как был устроен древний мир, как жили его обитатели.

1. Кто такие динозавры?

       Динозавры, это животные, жившие много лет назад. А если более точно, то Диноза́вры (лат. Dinosauria, от др.-греч. δεινός — страшный, ужасный, опасный и σαῦρος — ящер, ящерица) — надотряд наземных позвоночных животных, доминировавших на Земле в мезозойскую эру — в течение более 160 миллионов лет, начиная с позднего триасового периода (приблизительно 225 млн лет назад) до конца мелового периода (около 65 млн лет назад), когда большинство из них стало вымирать во время крупномасштабного исчезновения животных и многих разновидностей растений в относительно короткий геологический период истории. Ископаемые останки динозавров обнаружены на всех материках планеты. Ныне палеонтологами описано более 500 различных родов и более чем 1000 различных видов, которые чётко делятся на две группы — птицетазовых и ящеротазовых динозавров. (Рис. 1)

2. Происхождение динозавров

        Около 340 миллионов лет назад поверхность Земли покрывали болотистые леса. Началась эволюция пресмыкающихся - рептилий. Рептилии произошли от первых земноводных, однако отличались от них тем, что могли постоянно жить на суше и откладывать там яйца, защищенные плотной оболочкой. Кожа большинства рептилий покрыта роговой чешуей, а температура тела зависит от температуры окружающей среды. Они оказались наиболее приспособленными к жизни на Земле. Приблизительно 225 миллионов лет назад появились динозавры. Это были самые большие животные, когда–либо населявшие нашу планету. Динозавры, населяли Землю в мезозойскую эру, достигнув большой численности и разнообразия. Среди них были травоядные, так и хищники, передвигавшиеся на двух или на четырех ногах. Они жили группами или охотились в одиночку.

3. Виды динозавров

          Постепенно, к концу триасового периода количество видов динозавров увеличилось. По суше бродили в поисках пиши растительноядные и хищные динозавры. В море и воздухе так же появились новые виды. В воздух взмыли первые птерозавры, а морские глубины скрывали гигантских ихтиозавров.
         В юрский период динозавры уверенно заняли все экологические ниши. Динозавры стали доминирующим видом животных именно в юрский период. Летающие ящеры царили в небе, а гигантские плиозавры наводили ужас на обитателей морских глубин.  Именно конец юрского периода подарил земле таких известных динозавров как: аллозавр, диплодок и стегозавр.
        Многообразие видов динозавров достигло максимума. Появление новых видов растений способствовало увеличению количества растительноядных динозавров, которые были широко распространены в меловой период. Причудливые формы динозавров мелового периода поражают воображение. Например, бронированный, как танк анкилозавр или обладатель гигантских когтей теризинозавр. Широко известный трехрогий динозавр - трицератопс. Ну и конечно же вселяющий ужас всем живым существам того времени - тираннозавр и его менее известные, но не менее опасные сородичи – тарбозавр и аллозавр.

         Примерно 1000 – таково число известных науке динозавров. Вот самые удивительные среди них.

1.Уранозавр – растительноядный, длина 9 метров, вес 2 тонны. Спинной гребень регулировал температуру тела.

2.Трицератопс - растительноядный, длина 9 метров, вес 6 тонны.

3.Брахиозавр - растительноядный, длина 23 метра, вес 50 тонн. С помощью длинной шеи мог объедать листья с высоких деревьев.

4. Компсогнат – хищник, длина 60 см., вес 2-3 кг. Один из самых мелких динозавров.

5. Балаур - небольшой динозавр, относящийся к велоцирапторам. (Рис.2)

6. Муттабурразавр - травоядный динозавр из Австралии, обитал в меловом периоде 106 млн л.н.

         Многообразие форм динозавров было огромным, а внешний облик удивителен.

2 Внешний облик и образ жизни.

         В зависимости от вида передвигались они по-разному – на четырех, либо на двух лапах. Некоторые ящеры плавали или пытались летать. Жизнь в те доисторические времена была полна опасностей, и динозаврам приходилось вступать в схватки, спасаться от преследований, уметь хорошо прятаться. Поэтому строение и внешний вид динозавров чрезвычайно разнообразен.

         Все известные виды динозавров классифицировали, объединив в семейства и группы по имеющимся одинаковым отличительным признакам. Основное деление происходит по составу тазовых костей на два отряда – ящеротазовых и птицетазовых.
         Внутри каждой группы имеются животные, передвигающиеся на четырех и двух конечностях, гигантские особи и совсем мелкие, травоядные и хищники.  Кроме того, группы различаются по строению челюстей и зубов, что связано с различием в питании.  Представители ящеротазовых, например, не могли пережевывать пищу, они ее заглатывали. Среди представителей этого вида имелись и травоядные, и хищники.
          Вид птицетазовых состоял, исключительно из растительноядных. К 21 веку исследователи смогли дать описания более чем 500 родов доисторических динозавров и 1000 видов на всех континентах. Ежегодные находки палеонтологов пополняют уже имеющийся список динозавров новыми находками.
         Гигантского размера растительноядные динозавры, имеющие длинную шею и огромный сильный хвост, объединены в отряд завроподов, который разделен на более мелкие группы, например – диплодоки. К ящеротазовым относятся совершенно не похожие на диплодоков тероподы, которые были двуногими хищниками. К этой группе относятся аллозавры, тираннозавры, овиралторы и первоптица археоптерикс.
         Растительноядные птицетазовые динозавры разделены на три основные группы:
- орнитоподы;
- рогатые динозавры;
- броненосные динозавры.                                                      

           Хищные, или плотоядные, динозавры были мощными животными. Они передвигались прямо, на задних конечностях, а их передние конечности были намного короче и заканчивались когтистыми пальцами. Их туловища, головы, хвосты покрыты кожистой чешуёй, панцирными пластинками, шипами разных размеров и конфигураций. Это не только элементы устрашения противника, но и меры защиты или дополнительное оружие в жестокой и беспощадной схватке за существование. 

            Крупные плотоядные, например, гигантозавр или тираннозавр, имели огромную голову на короткой шее и очень крепкие острые зубы длиной с человеческую руку. Почти у всех хищных рептилий был массивный, вытянутый назад хвост, который помогал поддерживать равновесие при беге.

            Как правило, травоядные динозавры были мирными и первыми редко нападали. Но травоядный не значит беззащитный, у большинства из них была отличная «костяная» защита, которая покрывала самые уязвимые или все части ихнего тела. Этим «бронижелетом» их арсенал не ограничился, у многих были невероятно большие и опасные рога, буловидные хвосты, да и просто внушающие размеры, при которых обыкновенные конечности становились смертоносным оружием. (Рис. 3)

            Летающие ящеры, их крылья представляли собой складки кожи, натянутые между боками тела и очень длинным четвёртым пальцем передних конечностей. Скелет обладал облегченной конструкцией: тонкие полые кости, лёгкий череп почти что сетчатой структуры, грудина имела киль, как у птиц. Вытянутые в клюв челюсти могли нести зубы. (Рис. 4)

            Водные или ихтиозавры; такие местные «рыбки» с удовольствием  охотились на кого угодно. С размерами превышающими размеры нынешних китов, они не слишком любили планктон, а вот динозавром, оказавшимся не в том месте, поживиться очень даже не прочь. Некоторые из морских обитателей достигали невероятно гигантских размеров 25м и более, когда высота стандартного девятиэтажного здания 30 м. (Рис. 5)

            Внешний облик был связан со средой обитания и играл важнейшую роль в выживании этих существ.

1.  Как представляют динозавров.

           Благодаря фильмам и книгам, а иногда и нашему воображению мы представляем себе динозавров по-разному. Эдакие увальни, медлительные и флегматичные- если это травоядные. Если хищники, то покрыты чешуей, а если это ящеры, значит они еще и холоднокровные, т.е. впадают в анабиоз при изменении температуры. Они не способны были конкурировать с млекопитающими и их мозг был мал, решать какие- либо задачи, на выживание, они не могли. И даже внешность динозавров навязана нам большей частью Голливудскими фильмами. (Рис.6 а, б)

           Так могут ли современные технологии открыть нам тайны динозавров??? Могут…

2.2 Приоткрывая завесу тайны.

         Точнее всего ученые знают вес и рост динозавров, это исходя изучения из их костей. При помощи углеродного анализа можно достаточно точно узнать о возрасте. Самым сложным вопросом по поводу внешнего вида динозавров является цвет их кожи. К сожалению, до наших времен дошли только кости и зубы доисторических ящеров, а кожные покровы или мышцы вообще редкая удача. И осталось бы только предполагать, что окраска динозавров зависела от окружающей среды. Но технологии науки не стоят на месте.

           В 2007 году американские ученые обнаружили бугорки для перьев на кости предплечья ископаемого велоцираптора. Эти бугорки находятся там, где крепится перо, и предоставляют убедительные доказательства в пользу пернатых и похожих на птиц велоцирапторов. Образец представлял собой животное длиной 1,5 метра и 15 кг. весом. Их присутствие подтверждает, что Велоцираптор имел маховые перья. Исходя из интервала шести сохранившихся бугорков, авторы предположили, что Велоцираптор имел 14 второстепенных маховых (перья из предплечья), по сравнению с другими. Перья могли использоваться: для демонстрации, для регулирования температуры яиц во время высиживания, для дополнительной скорости или вспомогательной тяги вверх по наклонной склона. Есть вероятность, что хвост украшало множество пестрых перьев (как у павлина). (Рис.7)

           В 2004 году нашли примитивного тираннозавроида с покрытием из перьев, подобных тем, которые были у других небольших хищных динозавров. За этим последовало открытие Yutyrannus в 2012 году — что означает «пернатый тиран». Этот гигантский хищник был в тесном родстве с T- rex, и не только по части размеров. Он был покрыт длинными перьями. Об этом говорят длинные их отпечатки на костях. (Рис.8)

           В 2006 году палеонтолог, аспирант Йельского университета Джейкоб Винтер изучал ископаемых кальмаров. Он обратил внимание, что даже в окаменелостях чернильные мешки кальмаров за 150 миллионов лет не утратили насыщенного черного цвета. Винтер рассмотрел образцы под сканирующим микроскопом и с удивлением обнаружил там чернильные гранулы, заполненные меланином — пигментом, который придает цвет нашей коже и волосам, а также перьям многих птиц. В 2008 году идея Винтера подтвердилась благодаря находке в Бразилии пера ископаемой птицы c черными и белыми полосками. Гранулы были хорошо видны на темных полосках, тогда как на светлых участках их обнаружить не удалось. Там, где гранул осталось много, перо имело окраску, там, где их не было, не было и пигментации. Теорию Винтера, что обнаруженные им частицы — именно меланосомы с пигментом, отвечающие за окраску, можно было считать доказанной. Древняя птица археоптерикс (слева) была, по мнению ученых, черной от головы до кончика хвоста. Его дальний родственник конфуциусорнис (справа) был черно-бело-рыжим и имел уже короткий, почти птичий хвост с очень длинными декоративными перьями. (Рис.9)

         В 2015 году в журнале Science вышла статья, авторы которой разработали новый метод для выявления химических следов пигментов, оставшихся в окаменелостях перьев, кожи и чешуи. Чтобы найти возможные химические остатки пигмента, авторы работы при помощи синхротронного рентгеновского метода исследовали несколько ископаемых и современных организмов и обнаружили следы металлов, присутствующих в окаменелостях в виде металлоорганических соединений, которые, вероятно, являются долгоживущими биомаркерами и могут служить индикаторами наличия пигмента и его плотности в ископаемых организмах. Медь является признаком наличия в тканях эумеланина и позволяет обнаружить его даже в том случае, если меланосомы найти не удалось. Однако этот метод еще недостаточно разработан, чтобы утверждать что-то наверняка. Пока ученые занимаются поиском характерных маркеров и для других пигментов, возможно, в будущем им удастся более точно восстановить окраску древних животных, причем не только пернатых.

      Большинству людей по книгам и фильмам отлично знакомы крылатые динозавры – птеродактили. Как у всех обычных летающих животных у них было два крыла. Однако при раскопках в северо-восточном Китае был обнаружен необычный динозавр, у которого было четыре крыла. Считается, что микрорапторы были тем самым промежуточным звеном между летающими динозаврами и птицами. Птерозавры имели достаточно хорошо развитый мозг и острое зрение. У них были уменьшены обонятельные доли и развиты зрительные доли, что говорит о том, что летучих ящеров больше интересовало, как что-то выглядело, нежели как оно пахло. Тело было покрыто своеобразной «шерстью», что позволяет ученым делать предположения о теплокровности птерозавров. На теплокровность указывает и обильное кровоснабжение костей, подобное тому, что наблюдается у птиц и млекопитающих. Возможно, что «шерсть» — это «пуховое оперение» молодых животных, так как у многих видов следы власоподобных структур обнаружены только на останках молодых особей.

2.3 Как добываются знания.
          Палеонтологические методы, без них, без их усовершенствования, работа ученых была бы существенно усложнена. Конечно все начинается со стандартных методик: механическое препарирование (От глины и песка окаменелости очищаются щетками и водой; лишние куски плотных пород удаляются откалыванием с помощью зубил, долот, игл и других инструментов. Образец при препарировании кладется на мешок с песком ("подушку"), рентген, химические анализы углерода. Но что бы ископаемый объект отдал всю информацию, на помощь идут более современные и инновационные методы. Благодаря широкому использованию компьютерной томографии, а также промышленных техник визуализации (микротомографии и лазерных сканнеров) стало возможным создание 3D-изображений ископаемых. В сочетании со стереолитографией и другими техниками трехмерной печати, эти виртуальные копии открыли множество новых возможностей для изучения образцов.  При помощи компьютерной графики воссоздают внешний облик животного, просчитывают как оно могло двигаться и многое другое. Например, какой мог быть исход у битвы Тираннозавра и Трицератопса. Нам кажется, что он один- хищник победит, но расчеты ученых показали иное. (Рис. 10)

       Доктор Карл Бейтс из университета в Ливерпуле, вместе со своим коллегой Питером Фолкингхэмом из университета Манчестера, они составили точную компьютерную модель черепа тираннозавра из музея в Манчестере. Макет был воссоздан в натуральную величину, слепки делались с одного наиболее полного скелета динозавра. При помощи компьютера ученые выяснили из чего же лучше сделать голову. И сделали ее из особой стали, зубы отливали каждый по отдельности. Затем ученые, нанесли на компьютерную модель скелета мускулы, которые должны были быть у живого тираннозавра. Судя по костям мышцы должны быть большими и сильными. Но как узнать силу давления челюстей? На помощь пришли крокодилы. Эти существа «ровесники» динозавров и ничуть не изменились с давних времен. Данные полученные от изменения давления у крокодила послужили при расчете давления у тираннозавра. У компьютерной модели сила укуса - от 30 до 50 тыс. ньютонов. Помимо этого, по расчетам компьютерных моделей были созданы не только механические головы тираннозавра и трицератопса, а также механическая лапа велоцираптора. (Рис.11)

      Все это было создано для того, чтобы опытным путем доказать свою теорию: какими были шансы встречи этих гигантов, и кто мог выйти победителем в битве. А именно опытным путем ученые узнали и доказали, что челюсти Т-рекса могут с легкостью перекусить бедренную кость КРС, вырвать кусок из туши свиньи в 150 кг. Его укус действительно мог быть смертельным для жертвы.

     Но смогла ли, и жертва ответить на нападение? Первое, что кажется, трицератопс мог боднуть врага своими рогами. Опытная модель доказала, что если бы трицератопс бросился бодать тираннозавра, то получил несовместимые с жизнью травмы. Хотя и мог нанести довольно ощутимые раны противнику поддев рогом живот.

      В фильмах часто показывают, как тираннозавр догоняет машину, его скорость чудовищна. Мог ли он догнать ее или свою жертву? Однако, установлено что скорость хищника была примерно 40 км/ч, у трицератопса не более 25 км/ч. Но распределение массы тела на длину тела говорит о том, что хищник не мог быстро повернуть при погоне за добычей, в отличие от трехрога. А тот вероятно, пользовался этим умением и с ловкостью мог улизнуть от врага.

     Велоцираптор знаком многим по фильмам «Парк Юрского периода», там их представляют 2-х метрового роста, чрезвычайно разумными и опасными. На самом деле размера он был небольшого, всего 70 см и был покрыт перьями. (Рис. 12) Сходство его было больше с птицей, чем с ящерицей. Был найден всего один полный скелет велоцираптора. И именно у него была обнаружена вилочка - кость, имеющаяся только у птиц. Она работает как пружина и дает птицам дополнительную силу, как и лапам велоцираптора.

     Долгое время этот динозавр имел репутацию кровожадного монстра. Его лапы были орудием убийства жертвы, а серповидный коготь использовался для потрошения. Именно это и послужило идеей Стивену Спилбергу создать киношного динозавра с плохой репутацией.

      Биомеханическая лапа этого хищника была создана группой исследователей в 2005 году. Экспериментально подтверждено что, коготь велоцираптора не может нанести опасного и смертельного ранения другому животному, однако может помочь удержаться на жертве. Коготь пробил ткани и остался в них. Обнаруженные останки двух динозавров, велоцираптора и протоцератопса замерших в сватке, позволили ученым сделать еще один вывод. Лапа хищника целилась в горло жертве, возможно он зацепился за кожу в надежде повредить трахею или сосуды. Таким образом получаемые сведения дают более полную картину о этих хитрых и умелых охотниках. (Рис.13)

3. Вывод

        В заключении своей работы я сделал вывод, что несмотря на всю сложность изучения, палеонтологи благодаря современным методам исследования, компьютерной графике и экспериментам смогли открыть очень много новых фактов.

Выполнено ли мною задуманное, да.

1. Различаются ли версии внешнего вида и поведения динозавров из фильмов и экспериментально доказанные факты- да, различаются: примеры, перья у некоторых видов отряда Тираннозаврид, велоцираптора, рост и размеры животных (велоцираптор в фильмах 2 метра, а на самом деле всего 70 см).
2. Изучая материал я выяснил что тираннозавр и трицератопс могли встретиться в реальной жизни, а вот исход их сражения зависел от того, кто кого раньше увидел.
3. Сила укуса тираннозавра равна 4 тоннам на 1см².
4. Трицератопс не был таким уж флегматичным увальнем, а мог постоять за себя. В крайнем случае, использовал компактно расположенный вес тела для маневрирования при беге.
5. По многим признакам динозавры все же ближе к птицам чем к ящерам (наличие вилочковой кости).
6. Многие динозавры скорее всего не были холоднокровными, об этом говорит обильное кровоснабжение костей. У многих, особенно молодых особей найдено «пуховое оперение» которое и использовалось для согрева.
7. Цвет животных пока не достаточно установлен, однако нахождение черных маркеров говорит о цветовых вариациях.

        Палеонтология очень интересна и познавательна, мое влечение к ней только растет. Я продолжу собирать информацию о динозаврах. Буду пополнять свои знания.

Используемые источники.

Литература.

1. Динозавры Йоахим Опперман Год издания: 1994 Издательство: Слово Серия: Что есть что (Переводная серия) 
2. ДИНОЗАВРЫ. БОЛЬШАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ. 2-Е ИЗДАНИЕ

Антон Малютин  Год издания 2013 Издательство: Эксмо Cерия: Подарочные издания. Тайны нашей планеты

3. Большая энциклопедия динозавров  Автор: Пол Баррет, Хосе Луис Санс
   Год: 2003  Издательство: Москва. "Оникс"
4. От диплодока до стегозавра  Автор: Джинни Джонсон  Год: 2001  Издательство: Москва: Астрель   Серия или Выпуск: Всё обо всё
   

Интернет.

1. http://www.dinos.ru/articlesd/index1.htm
2. http://www.dinozavro.ru/articles/sovremenidino.php
3. http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/2561/
4. http://www.ancientbeasts.ru/load/3-1

Научные фильмы.

1. BBC 1 The Truth About Killer Dinosaurs RUS tfile ru
2. BBC 2 The Truth About Killer Dinosaurs RUS tfile ru