XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Маврикийский дронт на базе конструктора LEGO Mindstorms
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Дикие животные – это неотъемлемая часть планеты Земля!
Актуальность:
Большинство людей не задумываются, а некоторые даже не знают о том насколько разнообразна фауна нашей планеты, и какие проблемы стоят сейчас особенно остро и требуют решения. Часть проблем принесла хозяйственная деятельность человека. Какие-то животные были полностью истреблены. Огромное количество диких животных находятся на грани вымирания и нуждаются в защите. Мы расскажем о вымершем виде нелетающей птице – Маврикийком дронте.
Цель: создание модели на базе конструктора Lego Mindstorms для привлечения людей к проблеме истребления животных.
Задачи:
Найти информацию о птице додо;
Подробно изучить образ жизни птицы и причину ее исчезновения;
Собрать из конструктора LEGO Mindstorms модель птицы;
Создать программу, которая позволит наглядно продемонстрирует поведение птицы.
В качестве источников информации мы, в основном, использовали информационные сайты: энциклопедия о диких животных (https://wildfauna.ru/); Википедия (https://ru.wikipedia.org). При оформлении проекта мы использовали идеи из большой книги LEGO MINDSTORMS EV3 [2], при создании программ мы руководствовались учебными пособиями по образовательной робототехнике. [3]
Глава 1. Происхождение вида
Точной информации о происхождении птицы додо нет, однако ученые уверены, что Маврикийский дронт является далеким предком древних голубей, которые когда-то высадились на остров Маврикий.
Несмотря на существенные отличия внешнего вида причудливой птицы додо и голубя, пернатые имеют общие характеристики, как: голые участки вокруг кожи глаз, достигающие основания клюва; специфическое строение ног; отсутствие особой кости (сошник) в черепе; наличие расширенной части пищевода. (Рисунок 1.1, Приложения)
Найдя на острове достаточные комфортные условия для обитания и размножения, птицы стали постоянными жителями данной местности. В последствии эволюционируя в течении нескольких сотен лет, птицы видоизменились, увеличились в размерах и разучились летать. Сложно сказать, сколько веков птица додо мирно существовала в своём ареале обитания, однако первые упоминания о ней появились в 1598 году, когда впервые голландские моряки высадились на острова. Благодаря записям голландского адмирала, который описывал весь животным мир, встречающийся на его пути, Маврикийский дронт получил свою известность на весь мир. [5]
Глава 2. Внешний вид и особенности строения
Особенности строения птицы Маврикийский дронт:
Вздутое тело и небольшие крылья, свидетельствующие о невозможности полета;
Сильные короткие ноги;
Лапы с 4 пальцами;
Короткий хвост из нескольких перьев;
Эти птицы были медлительными и перемещались по земле. Длина туловища достигало до 1 метра, а средняя масса тела составляла 20 кг. Внешне пернатое чем-то напоминало индюка, однако на его голове не было гребня. Голова была небольших размеров, с короткой немного изогнутой шеей.
Главная характеристика – это крючковатый клюв и отсутствие оперения возле глаз. Длина клюва маврикийского дронта составляет примерно 20 см, причем его конец изогнут вниз. (Рисунок 2.1, Приложения) Некоторое время ученые считали, что дронты являются родственниками альбатросов из-за схожести их клювов, однако это мнение не было подтверждено. Другие зоологи говорили о принадлежности к хищным птицам, включи грифов, у которых на голове кожа также не оперена.
Цвет тела палевый либо пепельно-серый. Перья на бедрах черные, а на груди и крыльях белесые. По сути, крылья являлись лишь их зачатками. Существует мнение, что изначально эти пернатые могли летать. На территории, где они обитали, не было хищников или людей, поэтому потребность подниматься в воздух отсутствовала. Соответственно со временем хвост преобразовался в небольшой хохолок, а крылья деформировались. [5]
Желтые лапы схожи с лапами современных домашних птиц, три пальца из которых были расположены впереди, а один сзади. Когти были короткие, крюкообразной формы. (Рисунок 2.2, Приложения) [5]
Глава 3. Особенности характера и образа жизни
Из-за идеальных условий, царивших на острове, для птиц не было никаких угроз со стороны. Чувствуя себя в полной безопасности, они обладали очень доверчивым и дружелюбным характером, что в дальнейшем сыграло фатальной ошибкой и привело к полному вымиранию вида. Приблизительная продолжительность жизни составляла около 10 лет. В основном птицы держались небольшими стаями по 10-15 особей, в густых лесах, где было много растений и необходимой пищи.
Общались эти удивительные птицы, с помощью криков и громких звуков, которые можно было услышать на расстоянии больше 200 метров. Созывая друг друга, начинали активно махать своими маленькими крыльями, создавая громкий звук. [5]
Пара между особями создавалась на всю жизнь. Гнезда для своего будущего потомства, птицы сооружали очень тщательно и аккуратно, в виде небольшого холмика, добавляя туда пальмовые листья и всевозможные ветки. (Рисунок 3.1, Приложения)
Птица додо, являлась жительницей архипелага Маскаренских островов, расположенных в Индийском океане, недалеко от Мадагаскара. (Рисунок 3.2, Приложения) Это были безлюдные и спокойные острова, свободные не только от людей, но и от возможных опасностей и хищников. Точно не известно от куда и почему прилетели предки маврикийских дронтов, однако птицы приземлившись в этот райский уголок, остались на островах до конца своих дней. Так как климат на острове жаркий и влажный, достаточно теплым в зимние месяца и не очень жарким в летние, птицы чувствовали себя очень комфортно уютно весь год. А богатая флора и фауна острова позволяла жить сытой и спокойной жизнью.Данный вид дронта обитал непосредственно на острове Маврикий, однако в состав архипелага входил остров Реюньон, который был домом белого дронта и остров Родригес, на котором обитали дронты отшельники. [6]
Додо была мирная птица питающаяся в основном пищей растительного происхождения. Остров был настолько богат всевозможной едой, что маврикийскому дронту, не нужно было делать никаких особых усилий для добычи себе еды, а просто подбирать все необходимое прямо с земли, что в дальнейшем и сказалось на его внешнем виде и размеренном образе жизни.
В ежедневный рацион птицы входили:
спелые плоды пальмы латании, небольшие ягоды в виде горошин диаметров в несколько сантиметров;
почки и листья деревьев;
луковицы и коренья;
всевозможная трава;
ягоды и фрукты;
мелкие насекомые;
твердые семена деревьев.
Одной особенностью пищеварительной системы птицы додо, являлось то, что для переваривания твердой пищи, она специально глотала мелкие камешки, что способствовало лучшему перетиранию еды на мелкие частицы.[5]
Глава 4. Исчезновение
Ответ на вопрос о его вымирании сложный и неоднозначный. Стандартная теория вымирания состоит в том, что голландские моряки съели большинство представителей этого вида.
В 1598 г., после прибытия на Маврикий эскадры из 8 кораблей, голландский адмирал Яков ван Нек начал составлять список и описание всего живого, что было встречено на острове. После того, как записи адмирала были переведены на другие языки, учёный мир узнал о необычной, странной и даже причудливой нелетающей птице, которая известна во всём мире как додо.
Говорили, что дронты производили впечатление почти ручных, хотя держать их в неволе не получалось: «… Они доверчиво подходят к человеку, но их никак не удаётся приручить: как только они попадают в неволю, то начинают упрямо отказываются от любой еды до тех пор, пока не умирают».
Спокойная жизнь для дронтов окончилась, как только человек стал активно вмешиваться в жизнь островной природы. Команды судов пополняли на островах запасы продовольствия, с этой целью истребляя всё живое в лесах архипелага. Матросы съели всех огромных черепах, а затем принялись за неуклюжих птиц. На небольших океанических островах, где нет сухопутных хищников, дронты постепенно, из поколения в поколение, потеряли способность к полёту. Коки голландских судов не знали, можно ли употреблять в пищу эту легкодоступную птицу с жестким мясом. Но очень быстро голодные мореплаватели поняли, что дронт съедобен и добывать его весьма и весьма выгодно. Беззащитные птицы, тяжело переваливаясь с боку на бок и размахивая жалкими «обрубками» крыльев, безуспешно пытались спастись от людей бегством. Было достаточно всего трёх птиц, чтобы накормить команду корабля. На целое плавание хватало нескольких десятков засоленных дронтов. К этому так привыкли, что трюмы кораблей доверху набивали живыми и мёртвыми дронтами, а матросы проходящих судов и каравелл просто ради спортивного интереса соревновались в том, кто больше забьёт этих неуклюжих птиц. С этого момента маврикийскому дронту оставалось жить в природе менее 50 лет. Помимо этого, на острова завезли свиней, которые давили яйца дронтов, коз, которые подчистую съедали кустарники, где дронты строили свои гнезда; собаки и кошки уничтожали старых и молодых птиц, а свиньи и крысы пожирали птенцов. Нелетающие дронты были совершенно беспомощны перед лицом новых врагов, и их численность начала стремительно сокращаться. Вскоре они исчезли совсем. Все вместе, люди и животные, к концу XVIII века истребили всех додо.[1]
На трех островах Маскаренского архипелага — Маврикии, Реюньоне и Родригесе — обитало, по-видимому, три разных вида дронтов.
В 1693 г. додо впервые не попал в список животных Маврикия, так что к этому времени, можно считать, он уже исчез окончательно.
Родригесского дронта, или пустынника, в последний раз видели в 1761 г. Так же, как и в других случаях, не осталось ни одного его чучела, и долгое время учёные не имели ни одной его косточки.
Позднее был истреблен реюньонский дронт. Впервые о нем упоминается в 1613 г. Причиной исчезновения этого вида также стали домашние животные и человек. Не осталось ни одного скелета и ни одного чучела белого дронта. На таблице представлена антропогенная скорость уничтожения дронтов (Рисунок 4.1, Приложения)
Итак, что самые первые упоминания о данном виде сделаны в 1598 году, а самые последние – 1801 году. Таким образом можно сделать вывод, что вид исчез примерно за 200 лет.
Когда в конце XVIII века натуралисты устремились по следам дронтов, и поиски привели их на остров Маврикий, все, к кому они тут обращались за советами, лишь с сомнением качали головами: «Нет, господин, таких птиц у нас нет и никогда не было»,— говорили и пастухи, и крестьяне.
Глава 4. Практическая часть
4.1. Маврикийский дронт на базе конструктора LEGO Mindstorms
Мы внимательно изучили внешнее строение Маврикийского дронта. Основываясь на полученных знаниях, мы сконструировали его копию на базе конструктора LEGO Mindstorms. При конструировании движимых частей проекта нам помогли книги и методические пособия о простых и сложных механических передачах, подробно о червячной передачи и рычагах [2].
Мы определились какие части птицы будет подвижными, разделились по парам и преступили к сборке конструкции. Артур и Олег были ответственными за ноги птицы, Ростислав и Аврора за ее голову.
При изучении особенностей строения птицы, было выявлено, что дронт является нелетающей птицей, перемещается он на лапах. Мы создали одномоторного шагающего двуного робота. Мотор приводит в движение зубчатую передачу, далее зубчатое колесо вращает кулачок, запуская систему рычагов. В каждой ноге используется 6 рычагов, всего в модели их 12. (Рисунок 5.1.1, Приложения)
Позже на основания лап установили противоскользящие детали, чтобы робот уверено шагал. А также добавили четыре пальца. (Рисунок 5.1.2, Приложения)
Гордостью дронта является его мощный изогнутый клюв. В конструкции он приводится в движении при помощи среднего мотора и червяной передачи. (Рисунок 5.1.3, Приложения) Мотор вращает червяка, тот в свою очередь приходит в зацепление с двумя зубчатыми колесами. Шестеренки вращают ось, тем самым открывая и закрывая клюв. (Рисунок 5.1.4, Приложения)
Дронт в основном питается пищей растительного происхождения. Используя цветные детали, мы создали модели фруктов. В конструкции дронта установили инфракрасный датчик, который реагирует на пищу и запускает средний мотор, тем самым приводя в движение клюв. (Рисунок 5.1.5, Приложения)
Мы выяснили, что птица обладает массивным телом, из-за огромного живота, дронт медленно ходит и не может взлететь. В конструкции программируемый блок EV3 является телом птицы.
После того как мы сконструировали основные части дронта, соединили их с телом. Далее добавили оперение н спине дронта, сделали ему хвост и крылышки. (Рисунок 5.1.6, Приложения)
5.2. Управление Маврикийским дронтом при помощи программного обеспечения LEGO Mindstorms
Для того чтобы дронт ожил, необходимо его запрограммировать. Используем для этого программное обеспечение LEGO Mindstorms.
Мы внимательно изучили образ жизни и особенности характера Маврикийского дронта и создали программу, которая наглядно продемонстрирует его поведение.
При запуске программы дронт начинает шагать с мощностью 10. Если поймать дронта, то есть нажать на оперение на спине, то среагирует кнопка «5» на блоке управления. При ее нажатии, дронт издает звук «Ouch» и ускоряется до 20.
Так же параллельно работает программа, отвечающая за клюв дронта, который запускается по инфракрасному датчику. При виде еды на расстоянии меньше 20 см, птица начинает открывать и закрывать клюв. (Рисунок 5.2.1, Приложения)
Заключение
Наша природа создала много различных творений. Животные и растения занимают в ней особое место. Животные и растения занимают в ней особое место. Но многим сейчас угрожает большая опасность – просто исчезнуть с лица Земли.
Люди не всегда заботятся о природе, не умеют, а порой не хотят её беречь и охранять. Основной причиной вымирания животных является прямое или косвенное влияние человека. истребление в результате охоты. Ярким примером является Маврикийский дронт, который уже никогда не будет существовать на Земле.
В своей работе мы исследовали особенности поведения этой необычной птицы, а также причины ее истребления. Основываясь на полученных знаниях, мы сконструировали свою демонстрационную модель, со сложными механическими передачами, моторами и датчиками.
Проделанная нами работа, поможет привлечь внимание людей к такой экологической проблеме, как истребление животных. Работа может быть использована на уроках робототехники и биологии.
Список использованных источников и литературы
Бобровский, Н.Е. Жил-был дронт, или книга о птице, которой больше нет. – М.: Радис РРЛ, 2003. – 64с.
Лоренс Валк: Большая книга LEGO MINDSTORMS EV3; [пер. с англ. Черников С.В]. Издательство «Эсмо», 2017. - 400 с.;
Овсяницкая, Л.Ю. Курс программирования робота EV3 в среде Lego Mindstorms EV3 / Л.Ю. Овсяницкая, Д.Н. Овсяницкий, А.Д. Овсяницкий. 2-е изд., перераб. и доп – М.: Издательство «Перо», 2016. – 300 с.
https://lapku.ru/pticy/vidy-ptic/dront-ili-ptica-dodo-opisanie-i-interesnye-fakty.html
https://wildfauna.ru/ptica-dodo#
https://ru.wikipedia.org/wiki/Маврикийский_дронт
Приложения
|
Р |
Р |
|
|
Рисунок 2.2, Внешний вид |
Рисунок 3.1, Гнездо Маврикийского Дронта |
|
|
Рисунок 3.2, Маскаренские острова – место обитания дронта |
||
|
Рисунок 4.1, Таблица Антропогенная скорость уничтожения дронтов |
||
|
Рисунок 5.1.1, Система рычагов |
Рисунок 5.1.2, Лапа птицы |
|
|
Рисунок 5.1.3, Червячная передача |
Рисунок 5.1.4, Клюв птицы |
|
|
Рисунок 5.15, Инфракрасный датчик |
Рисунок 5.1.5, П |
|
|
Рисунок 5.1.2, Программа |
||