Identificar os mecanismos que permitem o vôo das aves; reconhecer diferenças entre as aves que voam e outras aves que possuem mecanismos diferentes; relacionar a aerodinâmica das aves com sua anatomia; realizar atividade prática demonstrando a aerodinâmica das aves; estabelecer relações entre o vôo das aves e os aviões; desenvolver a leitura de textos científicos relacionados com o assunto e sua interpretação.

Os alunos deverão ser capazes de reconhecer o grupo das aves, bem como suas características principais.

Introdução: uma abordagem para o professor             

Adaptações ao vôo  

No seu caminho evolutivo, as aves adquiriram várias características essenciais que permitiram o vôo ao animal. Entre estas podemos citar:  

1.   Endotermia

2.   Desenvolvimento das penas

3.   Aquisição de ossos pneumáticos

4.   Perda, atrofia ou fusão de ossos e órgãos

5.   Aquisição de um sistema de sacos aéreos.

6.   Postura de ovos

7.   Presença de quilha, expansão do osso esterno, na qual se prendem os músculos que movimentam as asas

8.   Ausência de bexiga urinária 

As penas, consideradas como diagnóstico das aves atuais, estão presentes em outros grupos de dinossauros, entre eles o próprio Tyrannosaurus rex. Estudos apontam que a origem das penas se deu a partir de modificações das escamas dos répteis, tornando-se cada vez mais diferenciadas, complexas e, posteriormente, vieram a possibilitar os vôos planado e batido.

Acredita-se que as penas teriam sido preservadas na evolução por seu valor adaptativo, ao auxiliar no controle térmico dos dinossauros – uma hipótese que aponta para o surgimento da endotermia já em grupos mais basais de Dinosauria (com relação às aves) e paralelamente com a aquisição da mesma característica por répteis Sinapsida, que deram origem aos mamíferos.  

Os ossos pneumáticos também são encontrados em outros grupos de répteis. Apesar de serem ocos (um termo melhor seria "não-maciços"), os ossos das aves são muito resistentes, pois preservam um sistema de trabéculas ósseas arranjadas piramidalmente em seu interior.

Disponível em: http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Reinos3/bioaves2.php (consultado em 07/08/10, às 15h).    

A Capacidade para Voar

A pena é o principal fator para as aves poderem voar. O corpo das aves é aerodinâmico e proporcionalmente leve, em virtude da estrutura do esqueleto e da presença de numerosas câmaras de ar, em várias regiões do corpo. A musculatura peitoral, que fornece a força motriz para as asas, é bastante desenvolvida, e o sistema respiratório atinge um alto grau de eficiência, no que se refere à rápida troca de gases e a refrigeração.

Retirado de: http://www.informaves.hpg.ig.com.br/fotos/vooaguia.jpg (consultado em 07/08/10, às 15h01min).  

A mecânica de vôo é um assunto complicado, que se relaciona com a aerodinâmica e, como tal, tem sido objeto de considerável estudo, nos últimos anos. Os mesmos princípios usados na aviação aplicam-se ao vôo das aves. As asas de uma ave e de um avião são, de certa maneira, comparáveis. Ambas são aerodinâmicas de maneira a reduzir a resistência ao ar e ambas possuem um abaulamento, com a superfície dorsal convexa, de maneira que a pressão inferior excede a superior.

Durante o vôo, as aves precisam de órgãos dos sentidos muito eficientes para detectar a velocidade e a direção das correntes de ar. Estudos experimentais recentes com Carduelis, que estavam voando num túnel de vento, demonstraram que as penas peitorais servem como um importante órgão para a percepção de correntes de ar. As aves com estas penas imobilizadas mostram um aumento no número de batimentos das asas por segundo. Aparentemente, estas penas, quando livres, em associação com os mecanorreceptores em suas bases, funcionam como órgãos para a percepção de correntes de ar, necessária para um vôo eficiente.

Algumas aves quase sempre voam sozinhas, mas outras voam em grupos ou em bandos de vários tipos. Os bandos podem ter vários tipos de formações em linha, simples e composta, como os pelicanos, os biguás, patos e gansos ou várias formações grupais, como Agelaius, estorninhos, pombos e tordos americanos.

A formação de bandos pode ter relacionamento a vários fatores. Geralmente, são formados para proteção contra predadores fornecendo detecção visual maior e confundindo o inimigo ao se dispersarem, sendo que a chance de ser predado diminui. Outros especialistas argumentam que a formação em bandos ajuda a aerodinâmica do vôo, comunicação e orientação. As asas também são usadas para a natação. Exemplo mais claro é o dos Pingüins, que usam os apêndices anteriores como remo. As asas são feitas de penas modificadas e achatadas que parecem escamas. Estas asas não servem para voar, mas apenas para propulsão submarina.

Algumas aves natatórias como os biguás e mergulhões, os pés são usados para nadar, o que dá a essas espécies uma maior mobilidade embaixo da água do que as asas o fariam. Isto é uma vantagem onde há vegetação aquática e outros obstáculos.

Adaptado de: http://www.informaves.hpg.ig.com.br/voar.htm (consultado em 07/08/10, às 15h13min).       

Estratégia   

Como os alunos poderão atingir os objetivos propostos:

Os alunos poderão atingir os objetivos propostos através de atividade experimental de observação de mecanismos de aerodinâmica, bem como discussões entre eles incentivadas pelo professor, além de leitura de texto e interpretação de vídeos sobre o assunto.   

Como o professor irá ativar esse processo:

O professor ativará este processo por meio de incentivo às discussões entre os alunos, demonstração de aerodinâmica das aves através de atividade experimental, bem como apresentação de vídeos e textos sobre o assunto, com interpretação dos mesmos.   

Atividade experimental: simulando a aerodinâmica das aves             

Professor, num primeiro momento da aula, faça com os alunos uma simulação da aerodinâmica das aves. Para tanto, você precisará providenciar um ventilador e algumas folhas de papel ofício. Peça aos alunos para fazerem diferentes formas com o papel ofício, como aviões, chapéus, casas (figuras de formatos arredondados e outras com pontas).

Ligue o ventilador e peça para os alunos colocarem as formas que fizeram contra o vento. Primeiro, peça-lhes que segurem suas figuras, sem soltá-las, e anotem o que observam. Depois poderão soltá-las e observar o que acontece. Oriente-os a comparar os diferentes tipos de figuras feitas pela turma. Quais voaram mais facilmente? Quais voaram para cima e quais voaram para baixo? Peça que anotem as observações no caderno.

Retirado de: http://campus.ort.edu.ar/static/archivos/image/47002/3253 (consultado em 11/08/10, às 15h28min). 

Retirado de: http://www.kiiweb.com/blogwp/wp-content/uploads/2006/09/papel.jpg (consultado em 11/08/10, às 15h29min).      

Depois desta primeira atividade, comece uma discussão na turma. Disponha os alunos em semicírculo e instigue-os a contar para os colegas como foram suas experiências com o vôo das figuras. Pergunte se as figuras com formatos diferentes voaram de formas diferentes também.

É provável que as figuras com formatos alongados tenham voado mais facilmente, e aquelas com formatos arredondados tenham tido mais dificuldade para voar. Pergunte aos alunos se eles imaginam os motivos que fizeram as figuras mais alongadas voarem mais. Deixe que eles dêem suas sugestões.

Sugestão de diálogo:

- Como o vento pode estar passando pelas figuras? Será que é por cima, empurrando-as para baixo? Será que é por baixo, jogando-as para cima?

- Eu acho que em algumas figuras ele passou por cima, e então elas caíram rápido, e em outras ele passou por baixo, e então elas puderam voar mais.

- Eu acho que o vento passa no meio, empurrando as figuras para frente.               

Comente com os alunos que as figuras com formatos mais alongados, menos arredondados, tiveram mais sucesso no vôo, e isto se dá devido ao seu formato aerodinâmico, que quer dizer que facilita o vôo. Os animais que voam, como as aves, também precisam ter um formato aerodinâmico para voar, além de características que permitam este vôo. As asas das aves precisam ter formato que possibilite que o ar passe por baixo delas e exerça pressão para cima, para que a ave se mantenha suspensa.             

Os aviões, ao serem criados, tiveram como inspiração a aerodinâmica das aves. As asas dos aviões são comparáveis às asas de aves bem adaptadas ao vôo.             

Além de asas que ajudam no vôo, as aves também possuem outras adaptações que as permitem voar. Promova mais uma conversa na turma:               

- O que mais será necessário às aves para que consigam voar?             

- Acho que elas têm que ser leves, senão não conseguem levantar vôo.             

- E eu acho que as penas ajudam também.               

Fale com os alunos sobre outras características das aves que permitem o vôo. A pena é o principal fator para as aves poderem voar. O corpo das aves é aerodinâmico e proporcionalmente leve, em virtude da estrutura do esqueleto e da presença de numerosas câmaras de ar, em várias regiões do corpo. A musculatura peitoral, que fornece a força motriz para as asas, é bastante desenvolvida, e o sistema respiratório atinge um alto grau de eficiência, no que se refere à rápida troca de gases e a refrigeração.             

Depois destes debates e discussões, entregue para os alunos as figuras abaixo, em que poderão visualizar como o formato aerodinâmico das asas das aves ajuda nos mecanismos de vôo.

Retirado de: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/planador/imagens/aerodinamica-1.jpg (consultado em 07/08/10, às 17h35min). 

Retirado de: http://3.bp.blogspot.com/_yiXxVeLvphY/SwVoVT-CzwI/AAAAAAAABdY/b22YMRh6GtA/s1600/170599post_foto.jpg (consultado em 07/08/10, às 17h33min).                

Texto para os alunos:             

Professor, após esta primeira atividade, entregue para a turma um texto sobre o vôo das aves, em que eles poderão compreender novos conceitos e sistematizar o que já construíram sobre este mecanismo. Este texto poderá ser lido em casa, ou ser feita uma leitura oral em sala, com interpretação e discussão pelos alunos. Após a leitura e interpretação, peça que cada aluno formule no caderno um texto, resumindo o que aprendeu até agora na aula sobre o vôo das aves. Peça também que eles desenhem no caderno uma representação da aerodinâmica destes animais. Este texto e desenho poderão ser usados para que você, professor, avalie o processo de ensino-aprendizagem de seus alunos.     

Como é possível às aves voar?

Primeiro, conseguem voar porque o seu corpo está adaptado a essa função. Têm uma grande superfície nas asas que dá propulsão e os seus ossos são muito leves, visto que o espaço interior dos ossos está ligado a um sistema de sacos de ar. Os seus pulmões e vasos sanguíneos são grandes, pois o vôo consome muita energia, precisando assim de muito oxigênio.

O princípio que possibilita às aves voar é o mesmo que permite o vôo dos aviões. Como o ar passa mais rapidamente pela face de baixo da asa, isso provoca uma força para cima que faz com que as aves possam voar. Para voar para frente, esta força não é igual ao peso. Nos aviões esta força tem a direção oposta ao peso e por isso têm de ter um motor para deslocar-se para  frente.   

Quantas técnicas de vôo existem?

1. A mais simples consiste somente no batimento regular das asas. É geralmente usada por aves com asas pequenas em relação ao corpo, como algumas aves marinhas.
2. As aves com peso superior a 140 g geralmente batem as asas para ganhar altitude e depois planam, pois planar gasta muito menos energia.
3. Pássaros pequenos, como as felosas, não planam por causa do atrito do ar. Para reduzir esse atrito, fecham as asas entre períodos de batimento destas.

Felosa

Retirado de: http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Phylloscopus_trochilus3.jpg (consultado em 11/08/10, às 15h31min).

4. Também existe um método mais especializado de voar chamado vôo planado térmico. Este tipo de vôo tira vantagens do fato de o ar quente ter tendência a subir. Assim, aves como as cegonhas, que têm asas grandes e largas, podem apanhar as correntes de ar quente como se fossem elevadores e usar esse ganho de altitude para planar.

5. Outro tipo de vôo planado, o dinâmico, ocorre em espécies que vivem no mar e têm asas grandes e finas. Como no mar o vento é desviado para cima pelas ondas, as aves, como os albatrozes, usam os ventos para ganhar altitude e planar.   

Até que altitude as aves podem voar?

As aves geralmente voam a menos de 150 metros, exceto durante a migração. No resto do tempo não há nenhuma razão para irem mais alto e gastar mais energia, expondo-se ao perigo de serem apanhadas por uma ave de rapina. Somente algumas aves, como os abutres podem ir até 3000 m de altitude para procurar comida. Durante a migração, para apanhar ventos favoráveis, as aves podem subir consideravelmente. Alguns gansos da Ásia atravessam os Himalaias a 9000 m de altitude. Mas como têm as montanhas por baixo, continuam perto de terra firme. Uma espécie de cisne já foi vista por cima do oceano Atlântico por um piloto de avião e por radares a 8230m de altitude.   

Qual a velocidade de uma ave a voar?

As aves geralmente voam relativamente devagar a uma velocidade média de 30 a 50 km por hora. Contudo, quando é necessário, os patos podem voar a 100 km/h e os falcões peregrinos podem voar até 320 km/h. Mas geralmente, como é necessária muita energia, as aves somente usam velocidades maiores quando não têm alternativa.   

As aves podem parar no ar?

Algumas aves podem pairar no ar. Os colibris fazem-no para poder aceder às flores e alguns guarda-rios também o fazem para procurar peixes. Outras aves, quando está muito vento, conseguem pairar no ar. Algumas andorinhas do mar e aves de rapina utilizam esta técnica para encontrar comida.   

Porque algumas aves não voam?

O vôo pode ter muitas vantagens, tais como: migrar longas distâncias, escapar aos predadores e procurar comida mais rapidamente. Contudo tem uma desvantagem - é necessária muita energia para voar. Por isso, muitas espécies, cujos antepassados voavam, agora já não o fazem, pois a energia que teriam de gastar não era compensada pelas vantagens, ora por não migrarem ou por não terem predadores.

Adaptado de: http://www1.ci.uc.pt/aves/voo.htm (consultado em 07/08/10, às 17h46min).    

Ferramentas tecnológicas:             

Professor, após a leitura e interpretação do texto sobre o vôo das aves, apresente para os alunos alguns vídeos sobre este assunto, de forma que possam sistematizar seus conhecimentos. Após assistirem os vídeos, sugira que a turma realize um debate sobre o assunto, de forma que todos os alunos possam falar sobre suas impressões, dar suas opiniões. Depois deste debate, peça que os alunos escrevam uma resenha dos vídeos, resumindo todo o conhecimento construído durante a aula.             

Abaixo seguem os links de vídeos sobre o vôo das aves.   

Pontociência - Por que o avestruz, a ema e o casuar não voam? - resposta - http://www.youtube.com/watch?v=EAAgB7d3MKo (consultado em 07/08/10, às 17h48min).    

La vida de las aves I. Volar o no volar (1/5) - http://www.youtube.com/watch?v=rIBjAV0zbF0&feature=related (consultado em 07/08/10, às 17h50min).    

La vida de las aves I. Volar o no volar (2/5) - http://www.youtube.com/watch?v=vqPd55LGi-o&feature=related (consultado em 07/08/10, às 17h52min).    

La vida de las aves I. Volar o no volar (3/5) - http://www.youtube.com/watch?v=xtuf2oMR0cQ&feature=related (consultado em 07/08/10, às 17h54min).    

La vida de las aves I. Volar o no volar (4/5) - http://www.youtube.com/watch?v=EWY2nSXcLiE&feature=related (consultado em 07/08/10, às 17h56min).    

La vida de las aves II. El dominio del vuelo (1/5) - http://www.youtube.com/watch?v=M06yOXJjFew (consultado em 07/08/10, às 17h59min).    

La vida de las aves II. El dominio del vuelo (2/5) http://www.youtube.com/watch?v=AyN3tJ-9kDk&feature=related (consultado em 07/08/10, às 18h).    

La vida de las aves II. El dominio del vuelo (3/5) - http://www.youtube.com/watch?v=v5dt3vT7Uc8&feature=related (consultado em 07/08/10, às 18h02min).    

La vida de las aves II. El dominio del vuelo (4/5) - http://www.youtube.com/watch?v=vdE_KhSZd8E&feature=related (consultado em 07/08/10, às 18h04min).   

Seguem abaixo algumas sugestões de sites que poderão ser utilizados como recursos complementares da aula, bem como sugestão de estudos para conhecimento aprofundado do professor.  

http://educacao.uol.com.br/biologia/ult1698u55.jhtm (consultado em 07/08/10, às 23h43min).    

http://educacao.uol.com.br/ciencias/aves-penas.jhtm (consultado em 07/08/10, às 23h44min).    

http://www.infopedia.pt/$evolucao-das-aves (consultado em 07/08/10, às 23h45min).    

http://cienciainfo.spaceblog.com.br/170150/As-aves/ (consultado em 07/08/10, às 23h46min).    

http://chc.cienciahoje.uol.com.br/revista/revista-chc-2004/150/por-que-algumas-aves-voam-em-bando-formando-um-v/?searchterm=None (consultado em 07/08/10, às 23h47min).    

http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/planador/aerodinamica.php (consultado em 07/08/10, às 23h48min).   

Avaliar numa perspectiva formativa implica estar atento à construção de conhecimentos conceituais, comportamentais e atitudinais de nossos alunos. Por isso é importante estar atento a todo o percurso do aluno enquanto aprende: suas ideias iniciais, aquelas apresentadas durante a investigação, à maneira que relaciona com os colegas, sua atitude investigativa e crítica, no decorrer da aula. Feitas estas considerações, propomos mais um momento para que os alunos sejam avaliados.             

Divida a turma em grupos de 4 a 5 alunos e leve-os para o laboratório de informática para que realizem uma pesquisa na internet sobre o vôo das aves, sua aerodinâmica e qual a sua relação com os aviões modernos. Peça que cada grupo, em folha separada, descreva as características das aves que as possibilitam voar, bem como comparem os aviões modernos com as aves. Eles deverão também opinar sobre quem é mais eficiente, quais as semelhanças e diferenças entre ambos.             

Sugira a cada grupo que busque em sites como os abaixo indicados, bem como os indicados nos Recursos Complementares, para a realização de sua pesquisa. Através desta pesquisa de seus alunos, você poderá avaliar como foi o processo de ensino-aprendizagem da turma, além de incentivar a pesquisa e investigação.  

 http://3.bp.blogspot.com/_yiXxVeLvphY/SwVoVT-CzwI/AAAAAAAABdY/b22YMRh6GtA/s1600/170599post_foto.jpg (consultado em 07/08/10, às 23h41min).     

 http://www.ibb.unesp.br/Museu_Escola/Ensino_Fundamental/Animais_JD_Botanico/aves/aves_biologia_geral_voo.htm (consultado em 07/08/10, às 23h42min).