Опорно-двигательная система. §45
23 мая 2012Птицы - это животные, которые не только перемещаются по земле, но и поднялись в воздух, парят в небе. Поэтому в результате эволюционного развития наблюдалось изменение массы и формы их тела. При этом шло накопление жира - энергетического запаса, уменьшалось при движении трение, наращивалась мышечная масса. Вместе с тем изменялись их скелет и мышцы, т.е. опорно-двигательная система птиц.
Во многом он такая же, как и у млекопитающих. Опорно-двигательная система птиц состоит из осевого скелета, черепа, плечевой кости и предплечья, лопатки, грудных позвонков, тазовой и бедренной костей и т.д.
В тоже время она совсем другая, нежели опорно-двигательная система млекопитающих. Например, голова у птиц мелкая, т.к. все кости мозгового черепа срослись, и количество их уменьшилось. Череп сильно облегчен из-за того, что кости в основном полые, и есть беззубый клюв, который покрыт только роговым покровом. У птиц нет изгибов позвоночника, как у человека. Грудная «человеческая» клетка расширена, а у животных и птиц она сжата с боков.
Шейный отдел скелета птиц представлен 11-25 свободными позвонками, а вот позвонки грудного отдела крепко скреплены между собой и заодно с позвонками поясничного отдела. Крестцовый отдел сросся с поясом задних конечностей, и образовался крестец.
Есть отличие и в лицевом скелете, и в поясе конечностей, и в самих конечностях. Например, только у птиц есть киль - хрящевой вырост, который сформировался при срастании ключицы с грудиной. У летающих птиц грудина развита достаточно сильно, а киль - большой.
Опорно-двигательная система птиц включает задние конечности, которыми являются две большие, мощные тазовые кости, сросшиеся со сложным крестцом. И так как птица ходит на двух ногах, то крестец сам тоже мощный. Крестец образован сросшимися крестцовыми, поясничными, хвостовыми позвонками, поэтому считают, что поясничного отдела у птиц нет.
Скелет птицы отличается от скелетов других живых существ тем, что он прочный и лёгкий. Это достигается, во-первых, потому, что кости у птиц трубчатые. Во-вторых, лёгкость объясняется полостью костей. Поэтому масса скелета птицы составляет где-то 5 -15% от массы её тела. За исключением шейного отдела, весь позвоночник неподвижен.
Так как передние конечности в результате эволюционного развития превратились в крылья, то кисть почти не развита. Зато у птиц, которые хорошо летают, крупные грудные мышцы составляют где-то 15-20% массы, и их особое расположение способствует устойчивости птиц в воздухе.
Стоящим ниже по уровню развития, чем птицы и млекопитающие, является класс пресмыкающихся. Тело такой рептилии состоит из головы, шей, туловища и конечностей, кроме змей и безногих ящериц, которые конечностей лишены. По строению опорно-двигательная система пресмыкающихся близка к земноводным, но в отличие от них, имеет более окостеневший скелет. Более прогрессивное строение костного скелета и мускулатуры таких животных определило их подвижность. Скелет пресмыкающихся, как и опорно-двигательная система птиц, тоже состоит их шейного, грудного, крестцового и хвостового отделов. Длинные рёбра соединяются с грудиной, и образуется грудная клетка.
Рептилии, в отличие от других животных, имеют более расчлененные мускулы, в частности, межрёберные мышцы. Они могут регулировать объем грудной клетки, сжимать и расширять её, совершая тем самым процесс дыхания. Так как рёбра рептилий заканчиваются свободно, то это позволяет им заглатывать довольно крупную пищу. У них орошо развит хвостовой отдел.
Подводя итоги, можно отметить, что скелеты всех животных имеют отличительные особенности, но выполняют похожие функции. Они служат опорой тела, защищают внутренние органы и помогают перемещаться всему живому в пространстве.
Актуально
Опорно-двигательная система птиц состоит из скелета и мышц. Скелет имеет высокую прочность при небольшом весе, что жизненно необходимо птицам для возможности летать. Прочность достигается благодаря срастанию ряда костей, а небольшой вес - наличию полостей с воздухом в трубчатых костях.
Череп птиц имеет строение, похожее на строение черепа рептилий, но есть ряд различий:
- Мозговая коробка в птичьем черепе гораздо объемней, чем в черепе пресмыкающихся ;
- Череп птиц более легкий, чем череп рептилий;
- Мозговая коробка птичьего черепа оканчивается клювом , а по бокам коробки имеют большие глазницы;
- Взрослые особи птиц имеют череп, кости которого полностью срослись до исчезновения швов.
Позвоночник птиц , как у других наземных животных, имеет 5 отделов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой. Наиболее подвижным отделом является шейный отдел . Позвонки грудного отдела малоподвижны, а позвонки поясничного и крестцового отделов образуют сложный крестец , срастаясь друг с другом.
Также могут срастаться некоторые кости плечевого пояса , например, ключицы одна с другой, саблевидная лопатка с вороньей костью - все это обеспечивает плечевому поясу прочность, достаточную для нормальной работы прикрепленных к нему крыльев. Крылья состоят из типичных для верхних конечностей отделов: плечевая, локтевая и лучевая кости предплечья , а также сросшиеся кости кисти. Из 5 пальцев остаются только три.
Тазовый пояс служит надежной опорой задним конечностям, что обеспечивается сращением подвздошных костей со сложным крестцом. Благодаря тому факту, что тазовые кости не срастаются и имеют широкий промежуток, птицы способны откладывать довольно крупные яйца.
Мощные задние конечности состоят из типичных для всех наземных животных костей, но при этом малая берцовая кость приращена к большой берцовой для укрепления голени. Кости плюсны сращены с частью костей предплюсны, и образуют кость, свойственную только птицам — цевку. Три из четырех пальцев обычно направлены вперед, один — назад.
Грудная клетка образована грудными позвонками, ребрами и грудиной. Каждое ребро охватывает сразу два отдела — спинной и брюшной, подвижно сочлененных друг с другом. Это обеспечивает движение грудины относительно позвоночника при дыхании. Грудина у птиц имеет большие размеры по сравнению с другими животными, а также имеет одну особенность — киль , к которому присоединяются грудные мышцы, опускающие и поднимающие крылья.
Высокий уровень подвижности и разнообразие движений обеспечивает дифференцирование мышечной системе птиц. Наиболее развитыми являются грудные мышцы (1/5 общей массы птицы), растущие от киля грудины и служащие для опускания крыльев. Подключичные мышцы, которые находятся под грудными, обеспечивают поднимание крыльев. Скорость полета птиц может быть разной: 60—70 км/ч у уток и 65—100 км/ч у сокола-сапсана. Максимальная скорость полета среди птиц отмечена у черного стрижа — 110— 150 км/ч. Мощные мышцы ног у птиц, которые утратили способность к полету, дает возможность быстро передвигаться по суше (страусы передвигаются со средней скоростью 30 км/ч).
§ 44. Среда обитания и внешнее строение птиц. Вопросы Какие особенности внешнего строения птиц подтверждают их способность к полету? Охарактеризуйте типы перьев и их назначение в жизни птиц. Назовите общие признаки и различия в строении покровов птиц и пресмыкающихся. На что это указывает?
Скелет. Птицы обладают прочным и легким скелетом (рис. 159). Кости у них легкие: все длинные кости трубчатые, имеют воздушные полости; небольшие воздушные полости есть и в некоторых плоских костях. Прочность скелету придает срастание многих костей. Единую кость представляет собой череп, с ним подвижно соединена только нижняя челюсть.
Позвоночник состоит из пяти отделов: шейного (9 -25 позвонков), грудного (3 -10 позвонков), поясничного (6 позвонков), крестцового (2 позвонка) и хвостового (5 позвонков срослись со сложным крестцом, 6 остались свободными и 4 последних срослись в копчиковую косточку).
Грудные позвонки, срастаясь вместе, образуют единую спинную кость. Она соединена суставом со сложным крестцом. К грудным позвонкам причленяются ребра. Каждое ребро состоит из спинного и брюшного отделов, соединенных подвижно. Брюшные отделы ребер соединяются с грудиной. Грудные позвонки, ребра и грудина образуют грудную клетку, защищающую внутренние органы.
У летающих птиц крупная грудина имеет высокий киль, к которому прикрепляются сильные грудные мышцы, двигающие крылья. С позвоночником срастаются тазовые кости. Поясничные, крестцовые и часть хвостовых позвонков образуют сложный крестец, создающий надежную опору для задних конечностей.
Сохраняются рудименты второго, третьего и четвертого пальцев. Скелет свободной задней конечности состоит из бедренной кости, сросшихся вместе костей голени и стопы. Часть костей предплюсны и все плюсневые кости срослись и образовали единую кость – цевку.
Мышцы. Важное значение для полета птиц имеют большие грудные мышцы, опускающие крыло (рис. 160). Они прикрепляются к килю грудины и заканчиваются сухожилиями на костях крыла. Под большими грудными мышцами располагаются поднимающие крылья подключичные мышцы. Хорошо развиты мышцы шеи и задних конечностей.
Движения задних конечностей обеспечивают более 30 мышц. Они начинаются на костях таза, бедра, голени. К пальцам подходят длинные сухожилия, которые при посадке птицы на ветку натягиваются, сжимая пальцы, поэтому птицы не падают с веток во время сна. Межреберные и другие мышцы стенок тела обеспечивают подвижность грудной клетки. Есть несколько мышц, двигающих перья.
Выводы Опорно-двигательная система наиболее полно отражает приспособления птиц к полету. Скелет легкий и прочный. Легкость обеспечивается пневматичностью (наполнением воздухом) костей, прочность – срастанием их. Кости крыла соединены в крупные отделы. Наиболее крупные и сильные мышцы – летательные, они прикрепляются к килю грудины.
Тема урока: Особенности опорно-двигательного аппарата птиц в связи с приспособленностью к полету.
Цели урока: Ознакомить учащихся с особенностями опорно-двигательной системы птиц в связи с приспособленностью к полету;
Оборудование: Скелет костистой рыбы, лягушки, птицы, таблица «Голубь». Раздаточный материал карточки-ксерокопии рисунка «Строение скелета птицы» без обозначений.
I. Организационный момент
И. Актуализация опорных знаний.
1.Индивидуальный опрос: работа по карточкам 1--5.
Какими перьями образована летательная поверхность крыла птицы? К каким костям скелета они прикрепляются?
По каким признакам внешнего строения птицу можно узнать среди других позвоночных животных?
Чем различаются птицы между собой?
1. Какие виды перьев вам известны?
2. Чем они различаются между собой?
3. Каковы их функции?
1. Тело птицы не сплошь покрыто перьями. Голые или почти голые участки тела имеются на животе, боках тела и шее. Как можно объяснить наличие у птиц участков кожи, лишенных перьевого покрова?
2. Какова роль перьевого покрова в жизни птицы? __________
Как тело птиц приспособлено к полету?
2.Фронтальный опрос.
-Где обитают птицы?
-Чем птицы отличаются по внешнему строению от пресмыкающихся?
-Какие признаки сходства можно отметить в их строении?
3.Тест.
Выпишите номера правильных суждений.
1.Все птицы способны к полету.
2.Птицы - самый крупный класс по числу видов среди других классов наземных позвоночных животных.
3.У птиц на ногах обычно по 4 пальца: три из них направлены вперед, а один назад.
4.Клюв птицы - это видоизмененные верхняя и нижняя челюсти, лишенные зубов.
5.Летательная поверхность крыла образована контурными перьями.
6.Перьевой покров голубя не имеет пуха.
7.Пуховые перья и пух - это одно и то же.
8.Контурное перо состоит из стержня и опахала.
9.Туловище птицы покрыто кроющими и пуховыми перьями.
10.Маховые перья у большинства птиц прикрепляются к локтевой кости и костям кисти.
Ответ: 2, 3, 4, 5, 6, 9, 10.
III. Изучение новой темы
Перейдем к изучению нашей темы,- знакомству с особенностями опорно-двигательной системы птиц и попытаемся вспомнить, как эти приспособления связаны с полетом. Для этого выполним лабораторную работу «Строение скелета птицы» (стр. 253.).
-Почему птицы относятся к типу Хордовые, подтипу Позвоночные?
-Какое значение имеет скелет для животных?
-Перечислите основные части скелета позвоночных.
Скелет птицы в общих чертах похож на скелет других известных вам позвоночных животных, но у него имеется и ряд отличительных особенностей. Обратите внимание на скелет голубя. Он очень легкий благодаря наличию в костях воздухоносных путей. Общая масса скелета составляет 8-18% массы всего тела, в то же время скелет птицы является прочным из-за срастания ряда костей между собой.
В осевом скелете - позвоночном столбе выделяют пять отделов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый, хвостовой. Число шейных позвонков колеблется в зависимости от вида птиц от 11 (голубь) до 23-25 (лебедь). Первый позвонок - атлант, у большинства птиц имеет форму костного кольца, второй - эпистрофей сочленяется с ним зубовидным отростком, который обеспечивает подвижное соединение головы с туловищем. Остальные шейные позвонки седлообразные, что обусловливает значительную подвижность позвонков относительно друг друга. Особенности шейных позвонков позволяют птицам свободно поворачивать голову на 180°, а некоторым (совы, попугаи) - и на 270°. Это дает возможность производить сложные и быстрые движения головой при схватывании подвижной добычи, чистке оперения, постройке гнезд и т.д.
Грудных позвонков у птиц 3-10. Срастаясь между собой, они образуют спинную кость и очень прочным суставом соединены со сложным крестцом. Благодаря этому туловищный отдел осевого скелета неподвижен, что важно при полете.
К грудным позвонкам причленяются ребра. Каждое ребро состоит из двух отделов - спинного и брюшного, подвижно соединяющихся друг с другом и образующих угол, направленный вершиной назад. Ребра подвижными суставами сочленяются с позвонками и грудиной, что наряду с развитой межреберной мускулатурой обеспечивает изменение объема полости тела (что имеет важное значение для осуществления дыхания). Прочность грудной клетки увеличивается крючковидными отростками, укрепленными на спинных отделах и налегающими на последующее ребро. Грудина большая и имеет киль, к которому прикрепляются мышцы, опускающие крылья.
Все поясничные, крестцовые (их два) и часть хвостовых позвонков неподвижно сращены друге другом в монолитную кость - сложный крестец. Всего в него входит 10-22 позвонка, границы между которыми не видны. С ним неподвижно соединены кости тазового пояса (седалищная, лобковая и подвздошная). Это обеспечивает неподвижность туловищного отдела, что очень важно при ходьбе.
Свободные хвостовые позвонки (их 5-9) сращены в копчиковую кость - пигостиль, к которому веером прикреплены рулевые перья.
Обратите внимание на череп птиц. Он образован тонкими губчатыми костями, границы между которыми видны лишь у молодых птиц. По сравнению с рептилиями в черепе птиц намного больше объем мозговой коробки, глазницы большие, челюсти лишены зубов и образуют клюв.
У птиц, по сравнению с земноводными и пресмыкающимися, значительным изменениям подвергся скелет передней и задней конечностей. Скелет передней конечности упрочняется за счет срастания костей кисти и уменьшения числа пальцев до трех. Пояс передних конечностей тоже приспособлен к полету: мощные воронья кости (коракоиды), сросшиеся ключицы,
образующие вилочку, обеспечивают движение крыльев.
Строение скелета задней конечности позволяет птицам двуногое хождение. Кости стопы слиты в одну кость - цевку, являющуюся добавочным рычагом, увеличивающим длину шага. К цевке подвижно прикреплены фаланги пальцев.
А сейчас, используя инструкцию, выполните за 20 мин предлагаемые задания письменно, используя текст учебника, рисунок с. 236, соответствующую таблицу на доске и заполните таблицу в тетрадях:
|
Отделы скелета |
Кости отдела |
Особенности строения в связи с полетом |
-Итак, какие же приспособления к полету имеются в скелете птицы?
& Отсутствие зубов;
jsS наличие грудины с килем, к которому крепятся мышцы;
& ребра, состоящие из двух частей, - такое сочленение обеспечивает их подвижность при дыхании птицы в полете;
& сокращение числа пальцев, слияние мелких костей кисти обеспечивает прочность этого отдела крыла, несущего самую большую нагрузку в полете;
jss прочное соединение между собой позвонков грудного и пояснично-крестцового отделов скелета служит надежной опорой туловищу во время полета.
Хорошо развита у птиц и мускулатура. Наиболее развиты (до 25% от массы птицы) мышцы, двигающие крыльями. Они смещены на грудь, и это, с одной стороны, облегчает движущийся орган (крылья), а с другой - делает неподвижным центр тяжести тела, что очень важно для прямолинейного полета. Наиболее развиты у птиц большие грудные мышцы, опускающие крылья, которые составляют 50% массы всей мускулатуры. Поднимают крылья подключичные мышцы, которые также хорошо развиты и расположены под большими грудными. Сильно развиты у птиц мускулы задних конечностей и шеи.
IV. Закрепление
1.Исключите лишнее:
а) лопатки; в) вороньи кости;
б) ключицы; г) плечевая кость.
2.Между предложенным первым и вторым понятием существует определенное соответствие. Найдите аналогичное соответствие между третьим и одним из пяти данных понятий:
Локтевая кость - предплечье <=> большая берцовая кость - ?
а) цевка; б) стопа; в) голень; г) бедро; д) кисть.
3.Обобщите следующие понятия одним:
локтевая кость, плечевая кость, кости кисти - ...
4.Одинаковыми по смыслу являются понятия «атлант» и:
а) шейный отдел; в) второй шейный позвонок;
б) первый шейный позвонок; г) крестец.
5.Наука о птицах - это:
а) птицеводство; в) кинология;
б) орнитология; г) зоология.
Ответы". 1 - г; 2 - а; 3 - передняя конечность; 4 - ; 5 - б.
Домашнее задание
§ 54, ответить на 1,4 вопросы учебника, стр. 165.
Строение птиц удобно рассмотреть на примере городского сизого голубя.
Скелет. Птицы обладают прочным и легким скелетом (рис. 158). Все длинные кости трубчатые, имеют воздушные полости; небольшие воздушные полости есть и в некоторых плоских костях. Прочность скелету придает срастание многих костей. Единую кость представляет собой череп, в котором подвижно соединена только нижняя челюсть.
Рис. 158. Скелет птицы:1 - нижняя челюсть; 2 - верхняя челюсть; 3 - череп; 4 - шейный отдел позвоночника; 5 - ключицы; 6 - коракоид (воронья кость); 7 - лопатка; 8 - плечо; 9 - предплечье; 10 - пряжка; 11 - фаланги пальцев; 12 - ребра; 13 - грудина; 14 - киль грудины; 15 - сложный крестец; 16 - хвостовой отдел позвоночника; 17 - копчиковая кость; 18 - бедро; 19 - голень; 20 - цевка; 21 - фаланги пальцев
Позвоночник состоит из пяти отделов: шейного (9-25 позвонков), грудного (3-10 позвонков), поясничного (шесть позвонков), крестцового (двапозвонка) и хвостового (пять позвонков срослись со сложным крестцом, шесть остались свободными, четыре последних срослись в копчиковую кость). Грудные позвонки срастаются в единую спинную кость. Она соединена суставом со сложным крестцом. К грудным позвонкам причленяются ребра. Каждое ребро состоит из спинного и брюшного отделов, соединенных подвижно. Брюшные отделы ребер соединяются с грудиной. Грудные позвонки, ребра и грудина образуют грудную клетку, защищающую внутренние органы.
У летающих птиц крупная грудина имеет высокий киль, к которому прикрепляются сильные грудные мышцы, двигающие крылья. С позвоночником срастаются тазовые кости. Поясничные, крестцовые и часть хвостовых позвонков образуют сложный крестец, создающий надежную опору для задних конечностей. Таз у птиц открытый - лобковые кости не срастаются, а широко расходятся в стороны. Это позволяет птицам откладывать крупные яйца, покрытые жесткой скорлупой.
Пояс передних конечностей состоит из парных мечевидных лопаток, двух сросшихся в вилочку ключиц (они амортизируют резкие толчки при опускании крыльев) и двух крупных коракоидов (вороньих костей), упирающихся в грудину. Скелет передней свободной конечности - крыла, как и у других наземных позвоночных, состоит из трех отделов: плеча, предплечья и кисти. Часть костей запястья и пясти срастаются в единый отдел - пряжку. Сохраняются остатки (рудименты) второго, третьего и четвертого пальцев. Скелет свободной задней конечности состоит из бедренной кости, костей голени, сросшихся вместе, и стопы. Часть костей предплюсны и все плюсневые кости срослись и образовали единую кость - цевку. Ноги большинства птиц четырехпалые: три пальца направлены вперед, один назад. У бегающих птиц число пальцев сокращается до трех, а у африканского страуса - до двух.
Мускулатура. Важное значение для полета имеют большие грудные мышцы, опускающие крылья (рис. 159). Они прикрепляются к килю грудины и заканчиваются сухожилиями на костях крыла. Под этими мышцами расположены поднимающие крылья подключичные мышцы. Хорошо развиты мышцы шеи. Более 30 мышц обеспечивают движения задних конечностей. Они начинаются на костях таза, бедра, голени. К пальцам подходят длинные сухожилия, которые при посадке птицы на ветку натягиваются, сжимая пальцы, поэтому птицы не падают с веток во время сна. Межреберные и некоторые другие мышцы обеспечивают подвижность грудной клетки. Есть специальные мышцы, двигающие перья.
Рис. 159. Схема сокращения мышц при поднятии (А) и опускании (Б) крыльев: 1 - большие грудные мышцы; 2 - подключичные мышцы
Лабораторная работа № 9
Тема. Строение скелета птицы.
Цель. Изучить особенности строения скелета птиц. Отметить черты, связанные с полетом.
Оборудование: скелет птицы, пинцет.
Ход работы
- Рассмотрите скелет птицы. Определите форму черепа. Рассмотрите костную основу клюва и большие глазницы, соединения нижней челюсти с черепом и черепа с позвоночником.
- Рассмотрите отделы позвоночника. Назовите их.
- В шейном отделе обратите внимание на строение первых двух позвонков, на седловидную форму и подвижное соединение других позвонков. Отметьте значение этой особенности в жизни птицы.
- Найдите грудной отдел позвоночника, обратите внимание на неподвижное соединение позвонков. Рассмотрите строение грудины и ребер.
- Назовите кости пояса и свободных передних конечностей. Обратите внимание на кости плеча, предплечья, пряжки, пальцев.
- Найдите пояс задних конечностей. Рассмотрите его, обратив внимание на прочность соединения костей таза с позвоночником. Объясните значение этой особенности строения скелета в жизни птицы.
- Рассмотрите кости задних конечностей. Назовите их. Обратите внимание на цевку - длинную кость стопы. Подсчитайте число пальцев.
- Отметьте в строении скелета птицы черты приспособленности, связанные с полетом. Запишите их в тетрадь.
Опорно-двигательная система хорошо отражает приспособленность птиц к полету. Скелет легкий и прочный. Легкость обеспечивается пневматично-стью костей, прочность - их срастанием. В кисти кости срослись в пряжку, в стопе - в цевку. Наиболее крупные и сильные летательные мышцы начинаются на киле грудины и сухожилиями прикрепляются к костям крыльев.
Упражнения по пройденному материалу
- Какие изменения в строении скелета птиц по сравнению с рептилиями произошли в связи с приспособленностью к полету?
- Каковы особенности расположения и строения мышц птиц? Объясните причины.
- Почему у летающих птиц высокий киль?
- Каковы особенности строения таза птиц? С чем связано такое строение?
