Цели урока:
- Обеспечить усвоение учащимися знаний о процессах жизнедеятельности птиц, об особенностях строения их внутренних органов в связи с функциями, приспособленностью к полету.
- Показать усложнение организации внутреннего строения птиц по сравнению с пресмыкающимися.
- Научить распознавать системы органов класса птиц, устанавливать взаимосвязь между строением и функции органов.
- Научить выявлять приспособленность организмов к среде обитания.
Тип урока: урок изучения нового материала.
Форма урока: урок получения новых знаний путем самостоятельной работы, работы в группе, частично-поискового метода.
Оборудование:
- скелет птицы, модель «Мозг позвоночных»;
- таблицы «Класс птицы. Голубь», «Основные классы позвоночных животных»
ХОД УРОКА
I. Организационный момент
II. Актуализация опорных знаний
«Унция опыта и труда стоят больше, чем тонна теории» (Дьюи).
Миллионы лет назад появились первые пернатые. И
доселе мрачный, населенный лишь одними
динозаврами мир, огласился птичьим пением. А ещё
через миллионы лет зашагал по земле человек,
способный оценить это пение. Поднял человек
голову, а в небе жаворонок! Поет, заливается,
трепещет крылышками!
Поднял человек голову вверх – аиста увидел,
который свил гнездо на вершине высокого дуба, как
раз над крышей его дома. Стоит аист на одной ноге,
клювом щелкает, дробь выбивает, аистихе
понравиться хочет!
Поднял человек голову вверх – а там орел парит,
свободно, легко! «Вот бы и мне так», – подумал
человек, соорудил крылья и бросился в низ с
колокольни. Не единожды вниз бросался, прежде чем
взмыл вверх, опираясь не на силу мускулов, а на
силу своего разума. И родилась авиация. Быстрее
звука летают самолеты куда там птицам. Но по
экономичности полёта пернатые недосягаемые.
Синичка на одном грамме жира пролетает 100 км!
Оканчивают военные училища молодые штурманы.
Корабль, самолет в любую точку земли привести
могут. Но и птицы, возвращаясь к нам после
зимовки, находят известные только им ориентиры и
приземляются точнехонько на ту же самую поляну, с
которой они стартовали осенью!
Пернатые прекрасно видят, и мы недаром говорим:
«Зоркий как сокол!» Они прекрасно слышат и поют!
Без них скучно в осеннем саду, и мы радуемся их
возвращению весной. Да что говорить! Птицы – это
птицы!
Вот сегодня на уроке мы с вами будем юными
исследователями, а я – ваш научный руководитель.
Мы должны будем вместе решить не простую задачу:
- Какие же особенности внутреннего строения позволяют птицам летать.
Но мы должны вспомнить из изученного материала:
- Какие особенности внешнего строения позволяют птицам подняться в небо?
Предполагаемые ответы:
- Обтекаемая форма тела
- Покрытая перьями
- Отсутствие зубов
- Полые кости
- Сросшийся скелет
Повторим материал предыдущего урока: «Опорно двигательная система»
- Индивидуальный опрос
- Работа по карточкам
III. Индивидуальная работа по карточкам
Установите соответствие между костями и отделами конечностей, для которых они принадлежат.
Кости:
а) Бедренная кость.
б) Плечевая кость.
в) Цевка.
г) Предплечье.
д) Голень.
е) Пальцы стопы.
Отделы конечностей:
1. Свободная нижняя конечность.
2. Свободная верхняя конечность.
Найдите ошибки в приведённом тексте, укажите номера предложений, которых они сделаны, запишите эти предложения без ошибок.
- Пояс передних конечностей образован: грудиной, двумя ключицами, двумя вороньими костями.
- Длина шеи у птиц зависит от количества позвонков и длины их тел.
- Скелет свободной передней конечностей состоит из плечевой кости, одной кости предплечья и костей кисти.
- Цевка у птиц – результат приспособления к увеличению длины шага при хождении на задних конечностях.
IV. Изучение нового материала
Ученики работают в паре. Каждая пара получает задание, которые необходимо выполнить, прочитав соответствующие разделы учебника.
I группа. Пищеварительная и выделительная системы
1. Назовите органы пищеварительной системы.
У птиц в процессе эволюции появились особенности
в пищеварительной системе, связанные с полётом.
Запишите их в тетради.
2. Назовите органы выделения птиц. Известно что
почки птиц имеют большие размеры. Как вы думаете,
с чем это связано? Какие функции выполняет
клоака? Как вы объясните отсутствие у птиц
мочевого пузыря?
3. В связи с чем произошло у птиц разделение
желудка на железистый и мускульный? В каком
органе осуществляется механическая обработка
пищи из-за отсутствия зубов?
II группа. Дыхательная система
1. Рассмотрите схему строения органов дыхания
птиц.
2. Запишите особенности строение дыхательной
системы птиц, связанные с полётом, в тетрадь.
3. Используя рисунок составьте рассказ о
направлении движения воздуха в органах дыхания
птицы при вдохе и выдохе. Как дышат птицы во время
покоя? При полете? Что такое двойное дыхание?
Каково его значение?
III группа. Кровеносная система, обмен веществ
1.
Транспорт веществ в организме птиц
осуществляется, как и у всех позвоночных
животных, с помощью кровеносной системы. Какой
общий план строения характерен для кровеносной
системы позвоночных животных? Какие особенности
кровеносной системы птиц указывают на неё более
сложные строение по сравнению с пресмыкающимися?
Запищите их в тетрадь.
2. Используя рисунок, определите направления
движения крови по сосудом. Укажите, где
начинается и где заканчивается большой круг
кровообращения; малый круг кровообращения.
3. Какое значение имеет наличие четырёхкамерного
сердца у птиц? Какая кровь поступает к органам
тела? В лёгкие? Какая связь существует между
строением кровеносной системы и обмена веществ у
птиц?
IV группа. Система органов размножения
1. Выпишите в тетрадь особенности половой
системы, связанные с полётом.
2. На рисунке изображена система органов
размножения. Назовите и раскройте значение
каждого из них. Где происходит оплодотворенье
птиц.
3. Выберите правильное утверждение:
а) У птиц функционирует, как правило, один яичник.
б) В яичнике созревают сразу много яиц.
в) Собственным яйцом считается желток.
г) Оплодотворенье у птиц наружное.
V группа. Нервная система птиц
1. Рассмотрите рисунок. Запишите части нервной
системы птиц. Какие особенности строения
головного мозга птиц указывает на более высокий
уровень его развития по сравнению с
пресмыкающимися? Запишите их в тетрадь.
2. Для птиц характерно более сложное поведение по
сравнению с рыбами, земноводными,
пресмыкающимися. Приведите примеры сложного
поведения птиц. В чём проявляется взаимосвязь
поведения птиц и уровня организации их нервной
системы?
3. Среди перечисленных ниже примеров приведите
условный рефлекс:
а) постройка гнёзд;
б) высиживание птенцов;
в) цыплята бегут на голос хозяйки;
г) цыплята клюют всё подряд.
После завершения работы ученики в течение двух-трёх минут готовятся к устному ответу на вопросы задания, после чего по очереди выступают. Учащиеся других групп особенности каждой системы записывают себе в тетрадь, заполняя таблицу.
V. Закрепление
Познавательные задачи:
1. Пищеварение у птицы происходит очень быстро.
Мелкие совы (домовые сычи) переваривают мышь за
4ч, серый сорокопут – за 3ч. Сочные ягоды у
воробьиных проходят через кишечник за 8 – 10 мин.
Насекомоядные птицы наполняют свой желудок 5-6
раз в сутки, зерноядные – дважды. Один – два раза
в сутки едят хищники.
Какое значение для природного сообщества имеет
большая скорость пищеварения птиц?
2. У птиц кожа непроницаема для воды,
отсутствуют потовые железы. Однако значительное
количество воды теряется при вентиляции легких.
Некоторые мелкие птицы могут терять за сутки до
35% веса тела.
Как решается проблема обезвоживания у птиц?
Одинаково ли осуществляется выделение у морских
и лесных птиц? Как вы думаете почему у птиц нет
мочевого пузыря?
3. Какие же особенности внутреннего строения птиц позволяют им подняться в небо?
Выберите правильные ответы:
1. Признак приспособленности птиц к полёту:
а) появление четырехкамерного сердца
б) роговые щитки на ногах
в) наличие полых костей
г) наличие копчиковой желёзы
2. Быстрое переваривание пищи – это приспособление к:
а) характеру пищи
б) вскармливанию детёнышей
в) полёту
г) необходимости всё время запасать пищу
3. Приспособлением кровеносной системы птиц к полёту в большой степени является:
а) строение сердца
б) увеличение количества крови в организме
в) высокая скорость течения крови
г) невысокая скорость течения крови
4. Выберите правильные утверждения.
а) у мелких птиц частота дыхания ниже, чем у крупных
б) на земле около 9000 видов птиц
в) в процессе эволюции у птиц развивался головной мозг, и особенно мозжечок
г) у всех птиц пища удерживается зубами
д) все птицы теплокровные животные
е) скорость полёта птицы зависит от массы тела
5. Существенными эволюционными, прогрессивными приобретениями птиц являются:
а) головной мозг из пяти отделов
б) интенсивный обмен веществ
в) смешанная кровь в сердце
г) костный череп
д) клюв без зубов
е) лёгкость и прочность скелета
6. Приспособлениями птиц к полёту можно считать:
а) видоизменённые конечности
б) хорошее обоняние
в) один круг кровообращения и легочное дыхание
г) полые кости в скелете
д) наличие двенадцатиперстной и прямой кишок
е) отсутствие мочевого пузыря
7. Выстройте путь прохождения пищи у птиц в правильной последовательности:
а) глотка
б) желудок
в) ротовая полость
г) пищевод
д) кишечник
е) клоака
ж) зоб
VI. Рефлексия
- Что сегодня узнали на этом уроке?
- Что понравилось?
- Что не получилось?
Оценки за урок можно выставить, используя различные подходы. Например, самой активной паре и самому активному участнику пары – оценка 5.
VII. Домашнее задание
- Параграф 55, 56.
- Групповое задание: каждая пара составляет зачётные вопросы по теме.
Домашняя работа на 6.05.17. Тест «Птицы»
Вариант 1
А1. Наука о птицах называется
1. птицеводство
2. орнитология
3. кинология
4. ихтиология
А2. Кожа птиц
1. тонкая, сухая, вся покрыта роговыми образованиями
2. тонкая, сухая, лишена желез (только копчиковая), вся покрыта перьями
3. тонкая, сухая, имеется одна копчиковая железа, на теле есть участки, лишенные перьев
4. пронизана многочисленными железами, выделяющими слизь
А3. Ночные хищные птицы имеют
1. хорошее зрение и развитые маховые перья
2. мягкое и рыхлое оперение и хороший слух
3. слабо оперенную переднюю часть головы и шеи
4. маленькие размеры и прекрасный слух
А4. Если на перья водоплавающих птиц попадает нефть или мазут, то
1. свойства оперения практически не изменится
2. перья прилипнут к телу, и оно приобретет более обтекаемую форму
3. численность птиц возрастает, так как таких птиц не будут поедать хищники
4. перья слипнуться, вода будет легко проникать к коже, и птицы погибнут от охлаждения
А5. У какой птицы максимально развит мускульный отдел желудка:
1. у тетерева
2. у орла
3. у дятла
4. у синицы
Локтевая кость: предплечье=цевка: __________
1. голень
2. кисть
3. стопа
4. бедро
Часть В
В1. Установите соответствие между особенностями кровеносной системы и классами
животных. Ответ занесите в таблицу.
Особенности кровеносной системы
Классы животных
1. В сердце венозная кровь
А. Костные рыбы
2. В сердце четыре камеры
3. Венозная кровь из сердца поступает к
легким
4. Два круга кровообращения
5. В сердце две камеры
6. Один круг кровообращения
Существенными эволюционными, прогрессивными приобретениями птиц являются:
1. Легкость и прочность скелета
2. Интенсивность обмена веществ
3. Смешанная кровь в сердце
4. Костный череп
5. Клюв без зубов
6. Головной мозг из пяти отделов
В3.
Установите
последовательность
соподчинения
соответствующих
терминов
систематическим категориям. В ответе запишите соответствующую последовательность цифр.
1. вид ________________
2. род _________________
3. семейство ___________________
4. отряд ________________
5. класс _________________
6. тип ___________________
1. Удод обыкновенный
2. Хордовые
3. Удодообразные
4. Удодовые
5. Удод
6. Птицы
Часть С
Почему размножение птиц считается более совершенным, чем размножение рептилий?
Вариант 2
А1. Строение археоптерикса позволила изучить наука
1. систематика
2. палеонтология
3. физиология
4. арахнология
А2. Часть пера, погруженная в кожу, называется
1. ствол
2. опахало
3. очин
4. бородки
А3. Особенностью строения страуса является
1. сохранение строение скелета как у летающих птиц
2. бородки перьев сцеплены друг с другом, делая перо почти непроницаемым для воздуха
3. хорошо развиты грудные мышцы и мышцы ног
4. грудина плоская без киля
А4. Если в воду попадает много стирального порошка, то у водоплавающих птиц
1. перья станут более чистыми и легкими
2. свойства оперения практически не изменятся
3. жир на перьях раствориться, вода начнет быстро их смачивать
4. перья при попадании порошка образуют плотный водонепроницаемый слой
А5. Быстрое переваривание пищи - это приспособление к:
1. характеру пищи
2. вскармливанию детенышей
3. полету
4. необходимости все время запасать пищу
А6. Между первым и вторым понятием существует определенная связь. Найдите аналогичную
связь между третьим и одним из 4 данных понятий.
Нижние конечности: цевка=воздушные мешки: __________
1. газообмен
2. дыхательная система
3. высокий уровень обмена веществ
4. выделительная система
Часть В
В1. Установите соответствие между признаком археоптерикса и классом позвоночных, на
родство с которым этот признак указывает
Признаки археоптерикса
Классы позвоночных
1. Хвост удлиненный, состоящий из 20
позвонков
2. Тело покрыто перьями
Б. Пресмыкающиеся
3. Кости не наполнены воздухом
4. Передние конечности видоизменены в
крылья
5. На ногах четыре пальца: три направлены
вперед, один назад
6. Челюсти с мелкими зубами
В2. Выберите несколько правильных ответов. Ответ запишите в виде последовательности букв.
Головной мозг птиц отличается от головного мозга земноводных
1. наличием продолговатого мозга
2. увеличением полушарий переднего мозга
3. уменьшением переднего мозга
4. большим развитием среднего мозга
5. наличием промежуточного мозга
6. лучшим развитием мозжечка
В3. Установите последовательность этапов эволюции кровеносной системы хордовых
животных. Ответ запишите в виде последовательности букв.
1. Замкнутая кровеносная система с сердцем, состоящим из непарных предсердия и
желудочков, развиты из только жаберные сосуды
2. Замкнутая кровеносная система с сердцем, состоящим из парных предсердий и
желудочка, разделенных неполной перегородкой
3. Замкнутая кровеносная система, лишенная сердца
4. Замкнутая кровеносная система с сердцем, состоящим из парных предсердий и
желудочков, разделенных полной перегородкой
5. Замкнутая кровеносная система с сердцем, состоящим из парных предсердий и
непарного желудочка, появление сосудов легких
6. Замкнутая кровеносная система с сердцем, состоящим из парных предсердий и
непарного желудочка, появление легочных артерий
Часть С
С1. Дайте развернутый ответ на поставленный вопрос.
Воробей съедает за день количество пищи, равное примерно 80% от собственного веса. Почему
он так много ест?
БЛАНК ОТВЕТОВ ПРОВЕРОЧНОЙ РАБОТЫ
ФИ обучающегося ______________________ Вариант 1
Вариант 2
А1
Общее число набранных баллов ____________Оценка_______
Класс ПтицыВ мировой фауне обитает около 8600 видов птиц. Это приспособленная к полету веть высших позвоночных, тело которых покрыто перьями. а передние конечности превратились в крылья. Птицы имеют многие черты, сходные с пресмыкающимися: почти полное отсутствие кожных желез; наличие роговых чешуй; сходное строение ряда отделов скелета и мочеполовой системы; тождественное развитие зародыша; артериальную кровь в правой дуге аорты и др.
К чертам, отличающим птиц от пресмыкающихся, можно отнести: прогрессивное развитие органов зрения, слуха и координации движений вместе с соответствующими центрами головного мозга; интенсификацию дыхания, кровообращения и пищеварения совместно с развитием теплоизолирующего покрова и механизмов терморегуляции, обеспечившими постоянную высокую температуру тела; четырехкамерное сердце и полное разделение кругов кровообращения за счет атрофии левой дуги аорты; более совершенные формы размножения; сложный комплекс приспособлений к полету в воздухе, способствующий широким возможностям расселения и добывания пищи. К приспособлениям к полету у птиц можно отнести:
Обтекаемую форму тела с видоизмененными конечностями;
Преобразование передних конечностей в крылья (с этим связано образование киля на грудине, двуногое хождение и появление сложного крестца);
Развитие сложно дифференцированного перьевого покрова;
Наличие облегченных костей;
Развитие системы воздушных мешков и двойного дыхания;
Редукция зубов, замененных роговым клювом, обособление мускульного желудка.
Тело птиц обтекаемой формы, состоит из головы, шеи туловища и конечностей. Шея птиц разной длины, характеризуется большой подвижностью. Небольшая голова заканчивается клювом, состоящим из надклювья и подклювья. Передние конечности преобразованы в крылья. Задние конечности служат опорой всего тела при передвижении по земле. В нижней части они покрыты роговыми чешуями и заканчиваются у большинства птиц четырьмя пальцами.
Покровы представлены тонкой, сухой кожей, лишенной желез. Только над хвостом у большинства птиц расположена особая копчиковая железа. Ее секрет служит для смазывания перьев и защищает их от воды. Снаружи тело птиц покрыто контурными перьями, состоящими из полого стержня, к которому прикреплены опахала. Нижняя часть стержня, погруженная в кожу, называется очином. Опахало состоит из многочисленных длинных бородок первого порядка, на которых находятся бородки второго порядка снабженные мелкими крючочками. Последние соединяют эти бородки между собой. Контурные перья, образующие основную часть несущей плоскости крыла, называют маховыми, образующие плоскость хвоста – рулевые. Под контурными у многих птиц находятся пуховые перья, тонкие стержни которых лишены бородок второго порядка и не образуют сомкнутого опахала. Роль перьевого покрова в жизни птиц разнообразна: перья образуют несущую поверхность крыльев и хвоста, придают обтекаемую форму телу, обеспечивают сохранение тепла и механическую защиту.
Скелет птиц легкий и прочный. В костях имеются полости, заполненные воздухом. Многие кости срастаются между собой – кости черепа, таза. Позвоночник делится на пять отделов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой. Шейный отдел обладает значительной подвижностью, остальные же части позвоночника малоподвижны и прочно соединены между собой. Грудные позвонки имеют по паре ребер, сочлененных с грудиной. Ребра имеют крючковидные отростки, которые налегают концами на соседние ребра; это придает грудной клетке прочность. У летающих птиц и пингвинов на грудине расположен киль, к нему прикрепляются сильные грудные мышцы. Задние грудные, поясничные, крестцовые и часть хвостовых позвонков срастаются с костями таза, образуя сложный крестец, создающий прочную опору для ног. Последние хвостовые позвонки срастаются в копчиковую кость, служащую опорой для рулевых перьев.
Череп птиц характеризуется легкостью, имеет большие глазницы и заканчивается клювом. Кости черепа срастаются до полного исчезновения швов между ними.
Плечевой пояс состоит из трех пар костей: вороньих, лопаток, ключиц. Ключицы срастаются своими нижними концами и образуют вилочку, характерную для птиц. Скелет крыла состоит из большой плечевой кости, двух костей предплечья (локтевой и лучевой), сросшихся костей запястья, пястья и редуцированных фаланг трех пальцев. Тазовый пояс состоит из трех пар костей: повздошных, седалищных и лобковых, срастающихся друг с другом. Нижние концы лобковых и седалищных костей не соединяются, поэтому тазовый пояс снизу остается открытым. Это имеет значение для яйцекладки. Скелет задней конечности состоит из бедренной кости, двух сросшихся большой и малой берцовых костей и стопы. В скелет стопы входят цевка (сросшиеся кости плюсны и предплюсны) и фаланги пальцев.
Мускулатура птиц более дифференцирована, чем у пресмыкающихся. Наиболее развиты грудные мышцы, приводящие в движение крылья, а также мышцы задних конечностей, несущие большую нагрузку при хождении.
Пищеварительная система начинается клювом, частично заменяющим зубы; в ротовой полости находится язык. Ротовая полость переходит в короткую глотку, а та в длинный пищевод, имеющий у многих птиц объемистое расширение – зоб. В зобе пища накапливается и размягчается. Нижняя часть пищевода продолжается в железистый желудок, имеющий форму трубки. Там размягченная пища подвергается действию пищеварительных ферментов, выделяемых слизистой оболочкой желудка. Из железистого желудка пища поступает в мышечный желудок, имеющий толстые мускульные стенки и выстланный изнутри роговой кутикулой. Здесь происходит перетирание пищи с помощью и сокращения мышц, и мелких камешков, заглатываемых птицами. Из желудка пища поступает в двенадцатиперстную кишку, куда открываются протоки печени и поджелудочной железы. Тонкая кишка переходит в короткую прямую, открывающуюся в клоаку.
Органы дыхания состоят из легких, воздушных мешков и дыхательных путей, которые начинаются ноздрями, расположенными у основания клюва. Из носовой полости воздух попадает в гортань, а затем в трахею. В месте разделения трахеи на два бронха расположена нижняя, или певчая гортань, характерная для птиц. Она играет роль голосового аппарата. Легкие птиц представляют собой плотные губчатые тела. Бронхи, входящие в легкие, разветвляются. Некоторые бронхи проходят сквозь легкие и оканчиваются тонкостенными воздушными мешками. Они находятся между внутренними органами, между мышцами, под кожей и в полостях трубчатых костей. Воздушные мешки играют большую роль в дыхании, во время полета облегчают массу птицы. При подъеме крыльев (вдох) воздух поступает в легкие, частично отдает кислород и проходит в воздушные мешки. В воздушных мешках окисления крови не происходит. При опускании крыльев (выдох) воздух из мешков снова поступает в легкие. Кровь окисляется в легких как при вдохе, так и при выдохе. Такое дыхание получило название двойного.
Кровеносная система обеспечивает высокий уровень окислительных процессов в теле птиц. В отличие от рептилий кровообращение птиц характеризуется полным разделением артериальной и венозной крови. Четырехкамерное сердце птиц имеет правое и левое предсердия и правый и левый желудочек. Кроме того, исчезает одна из дуг аорты, что исключает возможность смешения крови. Большой круг кровообращения начинается правой дугой аорты, которая огибает сердце и переходит в спинную аорту, идущую вдоль позвоночника. От нее отходят артерии ко всем частям тела. Венозная кровь из передней части тела собирается в парные полые вены, а из задней части тела – в непарную заднюю полую вену. Эти вены впадают в правое предсердие, откуда кровь поступает в правый желудочек.
Малый круг кровообращения начинается легочной артерией, выходящей из правого желудочка. Она несет венозную кровь в легкие, где та окисляется. Из легких артериальная кровь возвращается в левое предсердие по легочным венам. Высокий обмен веществ птиц обеспечивается энергичной работой сердца и быстрой циркуляцией крови по сосудам. Так, у мелких птиц при полете сердце сокращается более 1000 раз/мин.
Органы выделения птиц представлены парными вторичными (тазовыми) почками. Большие по размеру они лежат в углублении тазовых костей. От почек отходят мочеточники, открывающиеся в клоаку. Мочевого пузыря нет, поэтому моча в организме не задерживается.
Нервная система у птиц сложнее, чем у пресмыкающихся. Головной мозг отличается большими размерами полушарий, значительным развитием зрительных бугров и крупным мозжечком. Увеличение среднего мозга связано с интенсификацией зрения у птиц. Большой мозжечок обусловлен полетом, требующим точно координированных движений. От головного мозга отходит 12 пар черепно-мозговых нервов.
Из органов чувств особенно хорошо развито зрение: глаза крупные, снабжены верхним и нижним веками и мигательной перепонкой (третьим веком). Зрение цветное. Большая острота зрения обеспечивается двойной аккомодацией: изменением формы хрусталика и расстояния между хрусталиком и сетчаткой. Органы слуха состоят из внутреннего и среднего уха, барабанная перепонка несколько углублена. Органы обоняния развиты слабо.
Размножение происходит путем откладывания яиц. Птицы раздельнополы; половой диморфизм выражен; оплодотворение внутреннее. Половая система самца состоит из двух семенников и семяпроводов, открывающихся в клоаку. У самое развиваются левый яичник и яйцевод, который открывается в клоаку. После оплодотворения яйцо медленно движется по яйцеводу и покрывается белковой оболочкой. В нижней, расширенной, части яйцевода (матке) оно покрывается тонкими подкорлуповыми оболочками и скорлупой и через узкое влагалище попадает в клоаку. Развитие зародыша идет под защитой зародышевых оболочек.
Развитие зародыша птиц начинается из небольшого зародышевого диска, находящегося на поверхности желтка. Яйцо птиц имеет крупные размеры, так как содержит много питательных веществ в виде желтка и белка. Желток держится на канатиках (состоят из густого белка) в центре яйца. Благодаря небольшому удельному весу зародышевый диск при любом положении яйца располагается сверху. Это имеет большое значение при насиживании, так как зародыш получает больше теплоты. Белок покрыт двумя подскорлуповыми оболочками, расходящимися на тупом конце яйца и образующими воздушную камеру. Снаружи яйцо покрыто известковой скорлупой, имеющей большое количество пор. Через поры происходит газообмен между зародышем и внешней средой. Скорлупа покрыта тончайшей надскорлуповой оболочкой, защищающей яйцо от проникновения бактерий. Развитие зародыша идет под защитой зародышевых оболочек.
Насиживание у птиц продолжается различное время: у голубя 16-18 суток, у курицы – 21 сутки, у африканского страуса – до 40 суток. После насиживания из яиц вылупляются птенцы. У одних птиц птенцы покрыты густым пухом и способны к самостоятельному образу жизни (выводковые птицы). У других – птенцы не покрыты перьями и долгое время выкармливаются родителями (птенцовые птицы). К выводковым относят курообразных, гусеобразных, журавлей, страусов. К птенцовым – воробьиных, дятлообразных, голубей. Существует промежуточная группа – это чайки, дневные хищники; по развитию их можно отнести к выводковым, а по характеру питания – к птенцовым.
Оседлые птицы живут на определенных территориях, кочующие – совершают перелеты к югу, перелетные – улетают в теплые страны и проводят там зиму.
К классу Птицы принадлежат надотряды Пингвины, Бескилевые, или Страусовые, Килегрудые. Географическое распространение птиц широко. И они приспособились к разнообразным условиям существования.
Основную массу птиц культурных ландшафтов (парков, садов, лугов, полей) составляют представители отряда воробьиных. Это насекомоядные птицы мелких и средних размеров. К ним относятся воробьи, синицы, ласточки, соловьи, сороки, галки, жаворонки и др.
Птицы, обитающие в лесах, приспособились лазать по деревьям, когти у них очень острые и сильно загнуты. Могут питаться личинками насекомых, лесными ягодами. К птицам леса относят дятлов, глухарей, тетеревов и др.
Некоторые птицы приспособились к обитанию в водоемах, болотах: на ногах у них имеются плавательные перепонки; кроме того, существует копчиковая железа, выделения которой нужны для защиты от воды. К водоплавающим относят утку-крякву, пингвинов и др.
На открытых пространствах степей и пустынь обитают птицы, передвигающиеся главным образом бегом или шагом: крылья короткие и широкие, ноги сильные с короткими пальцами. К ним относятся журавли, страусы, дрофы. Питаются растительной пищей, насекомыми, иногда мелкими грызунами.
Среди хищников различают дневных, охотящихся днем (грифы, ястребы, соколы, орлы и др.), и ночных (совы, филины). Питаются они животными, иногда рыбой, насекомыми. Имеют острые когти, мощный клюв и хорошее зрение.
Птицы регулируют численность насекомых, мелких грызунов. Участвуют в распространении семян, опылении. Многие украшают природные ландшафты и оживляют их своем пением. Польза и вред птиц относительны. Они поддерживают природные очаги заболеваний человека как хранители и прокормители переносчиков этих заболеваний; птицы принимают участие в циркуляции вирусных заболеваний (орнитозов, гриппа, энцефалитов).
 |
|
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Зачет
Прогресс и регресс в эволюции. Эволюционный процесс в целом непрерывно идет в направлении максимального приспособления живых организмов к условиям окружающей среды. Смена условий часто приводит к замене одних приспособлений на другие. Однако это же относится к приспособлениям широкого характера, дающим организмам преимущества в различных условиях среды. Таково, например, значение легких как универсального органа газообмена у наземных позвоночных или цветка как совершенного органа размножения у покрытосеменных растений. Таким образом, биологический прогресс может осуществляться вследствие как частных, так и общих приспособлений организмов. Под биологическим прогрессом следует понимать возрастание приспособленности организмов к окружающей среде, ведущее к увеличению численности и более широкому распространению вида.
Эволюционные изменения, происходящие в некоторых видах и более крупных таксонах (семействах, отрядах), не всегда могут быть признаны прогрессивными. В таких случаях говорят о биологическом регрессе. Биологический регресс - это снижение уровня приспособленности к условиям обитания, уменьшение численности вида и площади видового ареала.
Каковы же пути достижения биологического прогресса?
Ароморфоз. Вопрос о возможных путях достижения биологического прогресса был разработан А. Н. Северцовым - крупным ученым-эволюционистом. Один из главных таких путей, согласно Северцову, - морфофизиологический прогресс, или ароморфоз, т. е. возникновение в ходе эволюции признаков, которые существенно повышают уровень организации живых организмов. Ароморфозы дают большие преимущества в борьбе за существование, открывают возможности освоения новой, прежде недоступной среды обитания.
АЛЕКСЕЙ НИКОЛАЕВИЧ СЕВЕРЦОВ (1866- 1936) - отечественный эволюционист. Автор исследований по сравнительной анатомии позвоночных. Создал теорию морфофизиологического и биологического прогресса и регресса.
В эволюции млекопитающих можно выделить несколько крупных ароморфозов: возникновение шерстного покрова, живорождение, вскармливание детенышей молоком, приобретение постоянной температуры тела, прогрессивное развитие легких, кровеносной системы и головного мозга. Высокий общий уровень организации млекопитающих, достигнутый благодаря перечисленным ароморфным изменениям, позволил им освоить все возможные среды обитания и привел в итоге к появлению высших приматов и человека.
Формирование ароморфоза - длительный процесс, происходящий на основе наследственной изменчивости и естественного отбора. Морфофизиологический прогресс - магистральный путь эволюции органического мира. В развитии каждой крупной таксономической группы можно обнаружить ароморфозы, о чем вы узнаете из последующего материала.
Идиоадаптация. Кроме такого крупного преобразования, как ароморфоз, в ходе эволюции отдельных групп возникает большое количество мелких приспособлений к определенным условиям среды. Такие приспособительные изменения А. Н. Северцов назвал идиоадаптациями.
Идиоадаптации - это приспособления живого мира к окружающей среде, открывающие перед организмами возможность прогрессивного развития без принципиальной перестройки их биологической организации. Примером идиоадаптации может служить описанное Чарлзом Дарвином разнообразие видов вьюрковых птиц (рис. 65). Разные виды вьюрков, имея сходный уровень организации, смогли, однако, приобрести свойства, позволившие им занять совершенно разные места в природе. Одни виды вьюрков освоили питание плодами растений, другие - семенами, третьи стали насекомоядными.
Рис. 65. Разнообразие вьюрков на Галапагосских островах
Несмотря на то что общая дегенерация приводит к значительному упрощению организации, виды, идущие по этому пути, могут увеличивать свою численность и ареал, т. е. двигаться по пути биологического прогресса.
Соотношение направлений эволюции. Пути эволюции органического мира либо сочетаются друг с другом, либо сменяют друг друга. Причем ароморфозы происходят значительно реже идиоадаптаций, но именно ароморфозы определяют новые этапы в развитии органического мира. Возникнув путем ароморфоза, новые, высшие по организации группы организмов занимают другую среду обитания. Далее эволюция идет по пути идиоадаптации, иногда и дегенерации, которые обеспечивают организмам обжи-вание новой для них среды обитания (рис. 67).
Рис. 67. Схема соотношений между ароморфозом, идеоадаптацией и дегенерацией
Итак, перечислим общие черты эволюционного процесса. Прежде всего это возникновение приспособленности организмов, т. е. их соответствие условиям обитания и способность меняться по мере изменения этих условий. Естественный отбор наследственных изменений в природных популяциях - важнейшая причина приспособленности.
Другой важнейшей характеристикой эволюционного процесса является видообразование, т. е. постоянное возникновение новых видов. За время эволюции на Земле существовали десятки, а возможно, и сотни миллионов видов живых организмов.
И наконец, третье неотъемлемое свойство эволюционного процесса - постоянное усложнение жизни от примитивных доклеточных форм вплоть до человека.
- Объясните термины: биологический прогресс, биологический регресс, ароморфоз, идиоадаптация.
- Можно ли считать тождественными понятия «биологический регресс» и «дегенерация»? Ответ обоснуйте.
- В чем заключается эволюционное значение ароморфоза и идиоадаптации?
Вопросы происхождения жизни и ее развития с древних времен озадачивали ученых. Люди всегда стремились приблизиться к этим тайнам, сделав мир, таким образом, более понятным и предсказуемым. Многие века господствовала точка зрения о божественном начале Вселенной и жизни. Теория эволюции же завоевала почетное место главной и наиболее вероятной версии развития всего живого на нашей планете относительно недавно. Основные положения ее сформулировал Чарльз Дарвин в середине XIX века. Последовавшее за этим столетие подарило миру массу открытий в области генетики и биологии, которые сделали возможным доказать справедливость учения Дарвина, расширить его, объединить с новыми данными. Так появилась синтетическая теория эволюции. Она вобрала в себя все идеи знаменитого исследователя и результаты научных изысканий в различных областях от генетики до экологии.
От особи до класса
Биологическая эволюция представляет собой историческое развитие организмов, основанное на уникальных процессах функционирования генетической информации в определенных условиях окружающей среды.
Начальный этап всех преобразований, в итоге приводящий к появлению нового вида, — это микроэволюция. Такие изменения с течением времени накапливаются и заканчиваются формированием нового более высокого уровня организации живых существ: рода, семейства, класса. Образование надвидовых структур принято называть макроэволюцией.
Аналогичные процессы
Оба уровня в основе своей протекают одинаково. Движущими силами и микро-, и макроизменений являются естественный отбор, изоляция, наследственность, изменчивость. Существенное различие двух процессов в том, что между разными видами практически исключено скрещивание. В результате в основе макроэволюции лежит межвидовой отбор. Огромный вклад в микроэволюцию вносит свободный обмен генетической информацией между особями одного вида.
Схождение и расхождение признаков
Главные направления эволюции могут протекать в нескольких формах. Мощный источник разнообразия жизни — это дивергенция признаков. Она действует как внутри конкретного вида, так и на более высоких уровнях организации. Условия среды и естественный отбор приводят к разделению одной группы на две и более, отличающиеся определенными признаками. На уровне вида дивергенция может быть обратима. В этом случае образовавшиеся популяции вновь сливаются в одну. На более высоких же уровнях процесс необратим.
Еще одна форма — филетическая эволюция, предполагающая преобразование вида без выделения внутри него отдельных популяций. Каждая новая группа является потомком предыдущей и предком для последующей.
Значительный вклад в разнообразие жизни вносит и конвергенция или «схождение» признаков. В процессе развития неродственных групп организмов, находящихся под влиянием одинаковых условий среды, у особей формируются аналогичные органы. Они имеют сходное строение, но разное происхождение и выполняют практически одинаковые функции.
К конвергенции очень близок параллелизм - форма эволюции, когда первоначально дивергирующие группы развиваются похожим образом под влиянием одинаковых условий. Конвергенцию и параллелизм разделяет довольно тонкая грань, и зачастую бывает непросто отнести эволюцию конкретной группы организмов к той или иной форме.
Биологический прогресс
Главные направления эволюции впервые были изложены в трудах А.Н. Северцова. Он предложил выделить понятие биологического прогресса. В работах ученого изложены способы его достижения, а также основные пути и направления эволюции. Идеи Северцова развивал И.И. Шмальгаузен.
Главные направления эволюции органического мира, выделенные учеными, — это биологический прогресс, регресс и стабилизация. По названиям легко понять, чем эти процессы отличаются друг от друга. Прогресс приводит к формированию новых признаков, повышающих степень адаптации организма к среде. Регресс выражается в сокращении численности группы и ее разнообразия, приводя в итоге к вымиранию. Стабилизация влечет закрепление приобретенных признаков и передачи их от поколения к поколению в относительно неизменных условиях.
В более узком смысле, обозначая главные направления органической эволюции, подразумевают именно биологический прогресс и его формы.
Выделяют три основных способа достижения биологического прогресса:
- арогенез;
- аллогенез;
- катагенез.
Арогенез
Данный процесс делает возможным повышение общего уровня организации в результате формирования ароморфоза. Предлагаем выяснить, что понимается под этим понятием. Так, ароморфоз — направление эволюции, приводящее к качественному изменению живых организмов, сопровождающемуся их усложнением и повышением адаптивных свойств. В результате изменения строения становится более интенсивным функционирование особей, они получают возможность использовать новые, ранее незадействованные ресурсы. Как следствие организмы становятся в некотором смысле свободными от условий среды. На более высоком уровне организации их приспособления носят в значительной степени универсальный характер, дающий способность развиваться независимо от окружающих условий.
Хорошим является преобразование кровеносной системы позвоночных: появление четырех камер в сердце и разделение двух кругов кровообращения - большого и малого. Эволюция растений характеризуется значительным скачком вперед в результате формирования пыльцевой трубки и семени. Ароморфозы приводят к появлению новых таксономических единиц: классов, отделов, типов и царств.
Ароморфоз, по Северцову, представляет собой относительно редкое эволюционное явление. Он знаменует собой который, в свою очередь, инициирует прогресс общебиологический, сопровождающийся значительным расширением адаптивной зоны.
Социальный ароморфоз
Рассматривая направления эволюции человеческого рода, некоторые ученые вводят понятие «социальный ароморфоз». Им обозначаются универсальные изменения в развитии социальных организмов и их систем, приводящие к усложнению, большей приспособленности и увеличению взаимовлияния обществ. В число подобных ароморфозов входит, например, появление государства, книгопечатания и компьютерных технологий.
Аллогенез
В ходе биологического прогресса формируются и изменения менее глобального характера. Они составляют суть аллогенеза. У этого направления эволюции (таблица приведена ниже) есть существенное отличие от ароморфоза. Оно не приводит к повышению уровня организации. Главное следствие аллогенеза — это идиоадаптация. По сути, она представляет собой частные изменения, благодаря которым организм получают возможность приспособиться к определенным условиям. эволюции органического мира позволяет близким видам жить в очень разных географических зонах.
Выразительный пример подобного процесса — семейство волчьих. Его виды встречаются в самых разных климатических зонах. Каждый обладает определенным набором приспособлений к своей среде обитания, при этом не превосходя существенно любой другой вид по уровню организации.
Ученые выделяют несколько типов идиоадаптаций:
- по форме (например, обтекаемое тело водоплавающих);
- по окраске (сюда относится мимикрия, предупредительная и ;
- по размножению;
- по передвижению (перепонки водоплавающих, воздушный мешок птиц);
- приспособление к условиям среды.
Различия ароморфоза и идиоадаптации
Некоторые ученые не соглашаются с Северцовым и не видят достаточных причин для различения идиоадаптаций и ароморфозов. Они считают, что степень прогресса может быть оценена только спустя значительное время после появления изменения. По факту сложно осознать, к каким эволюционным процессам приведет новое качество или развитая способность.
Последователи Северцова склоняются к мысли, что под идиоадаптацией следует понимать преобразование формы тела, избыточное развитие или редукцию органов. Ароморфозы же представляют собой существенные изменения в эмбриональном развитии и образование новых структур.
Катагенез
Главные направления эволюции взаимосвязаны и в ходе исторического развития постоянно сменяют друг друга. После кардинальных преобразований в виде ароморфоза или дегенерации наступает период, когда новая группа организмов начинает расслаиваться в результате освоения отдельными ее частями разных географических зон. Начинается эволюция путем идиоадаптаций. Спустя время накопившиеся изменения приводят к новому качественному скачку.
Направление эволюции растений
Современная флора появилась не сразу. Как и все организмы, она прошла длительный путь становления. Эволюция растений включала приобретение нескольких важных ароморфозов. Первым из них было появление фотосинтеза, позволившего примитивным организмам использовать энергию солнечного света. Постепенно в результате преобразований морфологии и фотосинтетических свойств возникли водоросли.
Следующим этапом было освоение суши. Для успешного прохождения «миссии» понадобился еще один ароморфоз — дифференциация тканей. Появились мхи, споровые растения. Дальнейшее усложнение организации связано с преобразованием процесса и способов размножения. Такие ароморфозы, как семязачаток, пыльцевые зерна и, наконец, семя, характеризуют эволюционно более развитые, чем споровые.
Далее пути и направления эволюции растений двигались в сторону еще большей адаптации их к условиям среды, повышению устойчивости к неблагоприятным факторам. В результате появления пестика и зародышевого листка сформировались цветковые или покрытосеменные растения, находящиеся сегодня в состоянии биологического прогресса.
Царство животных
Эволюция эукариотов содержит оформленное ядро) с гетеротрофным типом питания (гетеротрофы не способны создавать органику с помощью хемо- или фотосинтеза) также на первых этапах сопровождалась дифференциацией тканей. Кишечнополостные обладают одним из первых значительных ароморфозов в эволюции животных: у зародышей формируются два слоя, экто- и эндодерма. У круглых и структура уже усложняется. Для них характерен третий зародышевый листок, мезодерма. Этот ароморфоз делает возможным дальнейшую дифференциацию тканей и появление органов.
Следующий этап — формирование вторичной полости тела и дальнейшее разделение его на отделы. уже имеют параподии (примитивный тип конечностей), а также кровеносную и дыхательную системы. Преобразование параподий в членистые конечности и некоторые другие изменения стало причиной появления типа Членистоногих. Уже после их выхода на сушу стали активно развиваться насекомые за счет появления зародышевых оболочек. Они сегодня более всего приспособлены к жизни на земле.
Такие крупные ароморфозы, как формирование хорды, нервной трубки, брюшной аорты и сердца, сделали возможным появление типа Хордовых. Благодаря ряду прогрессивных изменений разнообразие живых организмов пополнилось рыбами, амниотами и рептилиями. Последние из-за наличия зародышевых оболочек перестали зависеть от воды и вышли на сушу.
Далее эволюция идет по пути преобразования кровеносной системы. Возникают теплокровные животные. Адаптации к полету сделали возможным появление птиц. Такие ароморфозы, как четырехкамерное сердце и исчезновение правой дуги аорты, увеличение полушарий переднего мозга и развитие коры, формирование шерстяного покрова и молочных желез и еще ряд изменений привели к появлению млекопитающих. Среди них в процессе эволюции выделились плацентарные животные, и сегодня пребывающие в состоянии биологического прогресса.
Направления эволюции человеческого рода
Вопрос о происхождении и эволюции предков современных людей изучен пока не досконально. Благодаря открытиям палеонтологии и сравнительной генетики изменились уже сложившиеся представления о нашей «родословной». Еще 15 лет назад главенствовала точка зрения, что эволюция гоминид шла по линейному типу, то есть состояла из последовательно сменявших друг друга все более развитых форм: австралопитек, человек умелый, архантроп, неандерталец (палеоантроп), неоантроп (современный человек). Основные направления эволюции человека, как и в случае с другими организмами, приводили к формированию новых адаптаций, повышению уровня организации.
Данные, полученные в последние 10-15 лет, однако, внесли серьезные коррективы в уже сложившуюся картину. Новые находки и уточненная датировка указывают на то, что эволюция имела более сложный характер. Подсемейство Гоминины (относится к семейству Гоминиды) оказалось состоящим из практически вдвое большего числа видов, нежели считалось ранее. Эволюция его не носила линейный характер, а содержала несколько одновременно развивавшихся линий или ветвей, прогрессивных и тупиковых. В разное время вместе сосуществовали три-четыре или больше видов. Сужение этого разнообразия произошло из-за вытеснения эволюционно более развитыми группами других, менее развитых. Например, сейчас уже общепризнанно, что неандертальцы и люди современного типа жили одновременно. Первые не были нашими предками, но представляли собой параллельную ветвь, которую вытеснили более развитые представители гомининов.
Прогрессивные изменения
Несомненными остаются основные ароморфозы, приведшие к процветанию подсемейства. Это прямохождение и увеличение головного мозга. О причинах формирования первого ученые расходятся во мнениях. Долгое время считалось, что это была вынужденная мера, необходимая для освоения открытых пространств. Однако последние данные позволяют утверждать, что предки людей ходили на двух ногах еще в период жизни на деревьях. Такая способность появилась у них сразу после отделения от линии шимпанзе. По одной из версий гоминины изначально передвигались подобно современным орангутанам, стоя двумя ногами на одной ветке и держась руками за другую.
Рост мозга проходил в несколько этапов. Впервые он начался у (человека умелого), который научился изготавливать простейшие орудия. Рост объема головного мозга совпал с увеличением доли мяса в рационе гомининов. Хабилисы, по-видимому, были падальщиками. Следующее увеличение мозга также сопровождалось возрастанием количества мясной пищи и расселением наших предков за пределы родного африканского континента. Ученые предполагают, что рост доли мяса в рационе связан с необходимостью восполнять затраты энергии, уходящей на поддержание работы увеличившегося головного мозга. Предположительно, следующий этап этого процесса совпал с освоением огня: приготовленная пища отличается не только качеством, но и калорийностью, кроме того, существенно уменьшается время, необходимое для пережевывания.
Главные направления эволюции органического мира, действуя на протяжении многих веков, сформировали современную флору и фауну. Движение процесса в сторону адаптации к меняющимся условиям среды привело к огромному разнообразию форм жизни. Главные направления эволюции действуют одинаково на всех уровнях организации, о чем свидетельствуют данные биологии, экологии и генетики.