Функция позвоночника у птиц

Скелет птиц характерен рядом весьма специфических особенностей, связанных с приспособлениями к полету и хождению по суше только на задних конечностях. Особенности строения скелета заключаются, во-первых, в своеобразных видоизменениях конечностей и поясов, во-вторых, в легкости и прочности всего скелета. Легкость его обеспечивается пневматичностью большинства костей, прочность – срастанием многих костей еще на ранних стадиях индивидуальной жизни, так что у взрослой птицы швы между отдельными костями часто вовсе не заметны.

Позвоночник состоит из шейного, поясничного, крестцового и хвостового отделов. При этом поясничный отдел у взрослой птицы входит в состав сложного крестца. Шейный отдел в связи со сложными движениями головы обладает значительной длиной и очень большой подвижностью. Подвижность обуславливается своеобразной формой позвонков, которые имеют седлообразные сочленовные поверхности. Такие позвонки называют гетероцельными. Угол поворота головы достигает обычно180°, а у сов даже 270°.

Число шейных позвонков у разных видов птиц неодинаково и варьирует в пределах от 11 до 25. Два первых шейных позвонка типичного для амниот строения, т. е. представлены атлантом и эпистрофеем.

Грудные позвонки ( от 3 до10) сращены между собой и с крестцом. Они несут ребра, подвижно сочлененные с грудиной. Ребро состоит из двух отделов, спинного и грудного, подвижно соединенных друг с другом и образующих угол, направленный вершиной назад, в связи с таким строением ребер грудина при сокращении соответствующих мышц может то отодвигаться, то приближаться к позвоночнику. В итоге меняется объем грудной клетки, а это имеет существенное значение для механизма дыхания.

Своеобразно строение грудины у птиц. Она представляет широкую, слегка выгнутую наружу костную пластинку, к краям которой причленяются грудные ребра. У огромного большинства современных птиц грудина несет костный киль. К киль симметрично слева и справа прикреплены мышцы, приводящие в движение крылья. Только страусовые птицы (и немногие виды, вторично утерявшие способность летать) не имеют киля, их грудина лишь слегка выпуклая. У пингвинов киль развит сильно, так как передние конечности выполняют у них большую работу при нырянии.

Поясничные позвонки полностью срастаются между собой, с подвздошными костями и с крестцовыми позвонками. С крестцовыми позвонками срастается часть хвостовых позвонков. В итоге образуется весьма характерный для птицы сложный крестец, состоящий из большего числа позвонков ( от 10 до 22). Однако истинных крестцовых позвонков у птиц, как и у рептилий, только 2. Сложный крестец имеет важное приспособительное значение в связи с опорой тела птиц только на задние конечности. Свободных хвостовых позвонков у птиц 6-9; хвостовой отдел заканчивается вертикальной костной пластинкой- копчиковой костью, или пигостилем, опорой для прикрепления хвостовых, точнее, рулевых перьев.

Череп птиц по обшей схеме строения весьма близок к черепу рептилий. Затылочный отдел составлен обычными четырьмя затылочными костями (основной, двумя боковыми и верхней). Затылочный мыщелок, как и у рептилий, один. Слуховая капсула формируется, как и у рептилий, тремя ушными костями, которые у взрослых птиц сливаются в одну кость.

Дно черепа представлено основной клиновидной и переднеклиновидной костями, а также небными и крыловидными костями. Крышу черепа формируют парные носовые, лобные, теменные и чешуйчатые кости. К последним сзади причленяются палочковидные скуловые и квадратноскуловые кости, которые в свою очередь соединяются с квадратными костями. В итоге образуется весьма характерная для птиц нижняя височная дуга, ограничивающая глазницу и височную яму. Нижняя челюсть состоит из гомологичной меккелеву хрящу сочленовной кости и из кожного происхождения зубной, пластинчатой, угловой и венечной костей.

Подъязычный аппарат костный, в виде удлиненной пластинки и очень длинных рожков, гомологичных первой паре жаберных дуг. Слуховая косточка, как и у рептилий, одна и вполне ей гомологична.

Наряду со сходством общей схемы строения череп птиц существенно отличаются от такового рептилий рядом особенностей приспособительного характера. Обращает внимание относительно громадный объем мозговой коробки и огромный глазничные впадины, что связано с развитием головного мозга ( главным образом его полушарий) и очень крупными глазными яблоками. Глаза у птиц являются важнейшим органом чувств. Челюсти, как правило, сильно вытянуты, и кости их срастаются между собой. Возникает весьма совершенный, прочный хватательный аппарат. Кости мозговой коробки тонкие и срастаются очень рано. В итоге коробка легка и прочна. Добавим к этому, что ряд костей черепа пневматичен.

Передние конечности и их пояс в связи с приспособлениями к полету имеют ряд особенностей. Пояс состоит из лопатки, коракоида и ключицы, которыми своими проксимальными концами формируют площадку для причленения плечевой кости. Лопатка длинная, саблевидно изогнутая, лежит на ребрах, по которым она может свободно скользить. Коракоид, развитый очень сильно, одним концом упирается в грудину, другой конец дает опору для причленения плеча. Левая и правая ключицы срастаются между собой, образуя характерную для птиц вилочку, придающую поясу особую упругость.

Скелет самого крыла состоит из всех типичных для пятипалой конечности отделов. При этом плечо и предпрелечье существенно не изменены, а кисть, наоборот, имеет ряд своеобразных особенностей. Запястье сильно редуцировано. Его проксимальные части срастаются в две косточки, а дистальные – с пястью. Пясть состоит из двух удлиненных костей, сращенных как в проксимальном, так и дистальном отделе и образующих в итоге сложную пястно-запястную кость. Из пальцев сохраняются только три – второй, третий и четвертый, при этом только третий палец имеет две фаланги, а второй и четвертый – по одной.

В связи с наличием особых мускулов, сухожилий и кожистых перепонок кости крыла соединены между собой так, что все крыло не может быть вытянуто по прямой и его отделы остаются под некоторым углом друг к другу. Отделы конечности могут двигаться только в одном направлении – в плоскости крыла, складывая и расправляя его.

Задние конечности и их пояс так же имеют ряд особенностей связанных с тем, что при хождении вся тяжесть переносится на задние конечности. Прочность таза определяется срастанием больших подвздошных костей по все их длине со сложным крестцом. С подвздошными костями срастаются также весьма крупные седалищные кости. Лобковые кости, наоборот, малы; в виде тонких палочек они присоединены к наружному краю седалищных. Все три кости таза принимают участие в образование вертлужной впадины. На брюшной стороне левая и правая половина таза широко расставлены, что связано с откладыванием крупных яиц, покрытых твердой скорлупой.

Бедро типичного строения. Голень состоит из двух типичных костей, однако полностью развивается только большая берцовая кость, малая берцовая кость рудиментарна и прирастает к первой. К дистальной части прирастает проксимальный ряд косточек предплюсны. Срастание здесь столь полное, что у взрослой птицы швы утрачиваются полностью. Лежащие вслед за голенью отдел конечностей носит название цевки. У взрослой птицы он состоит из одной длинной кости. Однако эмбрионально эта кость возникает в результате срастания костей плюсны и нижнего (дистального) ряда костей предплюсны. В итоге голеностопное сочетание у птиц (как и у пресмыкающихся) между двумя рядами костей предплюсны, а не между предплюсной и голенью. Это сочление правильнее именовать межпредплюсневым или интертарзальным.

Пальцев у птиц бывает 4, реже 3 и только в одном случае (африканский страус) – 2.

Источник

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА УРОКА

Тема урока: Опорно – двигательная система птиц.

Цель для ученика: Изучить опорно-двигательный аппарат птиц. Выявить особенности строения мускулатуры и ее функции.

Задачи.

Знание: называет функции мышечной системы птиц.

Понимание: отмечает причины срастания отдельных костей скелета птиц.

Применение: показывает отдельные части опорно-двигательного аппарата на рисунках, схемах, и т.д.

Анализ: устанавливает взаимосвязь внешнего строения и строения скелета в связи с приспособленностью к полету.

Синтез: делает выводы о строении и функции мышечной системы птиц.

Оценка: оценивает значение изменений, которые претерпели птицы в связи со средой обитания.

Цель урока для учителя: сформировать у учащихся представление об изменениях в строении скелета птиц в связи с приспособленностью к полету

Задачи.

Образовательные: дает общую характеристику опорно-двигательному аппарату птиц. Показывает особенности внутреннего строения птиц.

Развивающие: формирование умения устанавливать взаимосвязь внешнего строения и строения скелета в связи с приспособленностью к полету, Делать выводы о строении и функции мышечной системы птиц, оценивать значение изменений, которые претерпели птицы в связи со средой обитания.

Воспитательные: сформировать мотивацию к обучению и познавательной деятельности; сформировать целостное мировоззрение, бережное отношение к природе, птицам.

Тип урока: открытие нового знания.

Базовые термины урока: скелет, трубчатые кости, губчатые кости, мышцы, грудина.

Новые термины урока: спинная кость, киль, сложный крестец, вилочка, пряжка, цевка, большие грудные мышцы, подключичные мышцы.

План урока.

Деятельность учителя и учащихся.

Настроить учащихся на урок.

Учитель приветствует учеников.

– Здравствуйте, ребята, садитесь

Учащиеся рассаживаются на свои места.

Регулятивные

Актуализация знаний

Проверить знания учащихся по предыдущей теме.

-Урок мы начнем с индивидуального опроса. Каждому я сейчас раздам карточки и вы должны выполнить задания на них (приложение 1, 2).

На выполнение работы у вас есть 5-7 минут.

Получают карточки. Выполняют задание.

Регулятивные, Коммуникативные

Объяснение нового материала

Изучить особенности опорно-двигательной системы птиц.

Перейдем к изучению нашей темы – знакомству с особенностями опорно-двигательной системы птиц и попытаемся вспомнить, как эти приспособления связаны с полетом (слайд 1). Для этого мы заполним таблицу 1 (приложение 3).

– 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 (слайд 2). Он очень легкий благодаря наличию в костях воздухоносных путей (слайд 3) 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.

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.

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 друг с другом в монолитную кость – сложный крестец. Всего и 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.

У птиц, по сравнению с земноводными и пресмыкающимися, значительным изменениям подвергся скелет передней и задней конечностей. Скелет передней конечности (слайд 4) 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 (слайд 5). Кости стопы слиты в одну кость – цевку, являющуюся добавочным рычагом, увеличивающим длину шага. К цевке подвижно прикреплены фаланги пальцев.

Итак, какие же приспособления к полету имеются в скелете птицы?

• 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;

• 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 одно 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.

Чертят таблицу и заполняют ее в ходе рассказа учителя и используя материалы учебника.

Регулятивные познавательные

Закрепление и систематизация знаний

Закрепить полученные знания.

– Сейчас мы с вами проверим, как вы усвоили материал. Я раздам вам небольшой тест. Приложение 4.

Отвечают на тестовые задания.

Регулятивные познавательные

Подведение итогов урока

– Итак, все сдали свои ответы. Какой вывод мы можем с вами сделать? Какие приспособления к полету у птиц можно отметить? (слайд 7)

Давайте запишем домашнее задание §44 прочитать, ответить на вопросы 1-4 стр.202

Формулируют вывод:

Скелет птицы имеет важные особенности, связанные с полётом и передвижением на нижних (задних) конечностях. Скелет представляет собой опору для тела и органов движения, защищает важнейшие органы. За счёт работы мышц осуществляется движение. Кости у птиц полые трубчатые или губчатые, заполненные внутри воздухом, что снижает вес птицы. Прочность костям придают имеющиеся внутри перегородки.

Скелет туловища образован позвоночником и грудной клеткой.

Позвоночник подразделяется на пять отделов:

• шейный (от 11 до 25 позвонков)

• грудной (от 3 до 10 позвонков)

• поясничный

• крестцовый

• хвостовой (от 6 до 9 позвонков, заканчивающихся копчиковой костью)

Верхние конечности представлены крыльями, нижние ногами. Мускулатура у птиц хорошо развита. Особенно хорошо развиты мышцы, необходимые для полёта (их вес составляет половину общего веса птицы!): большие грудные мышцы (они опускают крыло) и подключичные мышцы (они поднимают крыло).

Приспособления скелета птиц к полёту:

• кости тонкие с воздушными полостями;

• срастание костей черепа, превращение челюстей в клюв (отсутствие зубов);

• превращение передних конечностей в крылья;

• срастание ключиц с образованием “вилочки”, смягчающей движения при взмахах крыльев;

• появление на грудине выроста – киля (к которому крепятся мышцы, приводящие в движение крылья);

• срастание поясничных, крестцовых и хвостовых позвонков и костей тазового пояса (опора в полёте);

• кости предплюсны и плюсны срослись в цевку (приспособление для “мягкого” приземления).

Записывают д/з.

Регулятивные

Приложение 1.

Карточка № 1

1. Какими перьями образована летательная поверхность крыла птицы?

2. К каким костям скелета они прикрепляются?

Карточка № 2

1. По каким признакам внешнего строения птицу можно узнать среди других позвоночных животных?

2. Чем различаются птицы между собой?

Карточка № 3

1. Какие виды перьев вам известны?

2. Чем они различаются между собой?

3. Каковы их функции?

Карточка № 4

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?

Карточка № 5

1. Как тело птиц приспособлено к полету?

Приложение 2.

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.

Приложение 3.

Таблица 1. Строение скелета птицы

Название отдела скелета

Строение отдела

Функции

Скелет головы (череп)

В черепе птицы различают округлую черепную коробку, вмещающую головной мозг, очень большие глазницы, беззубые верхнюю и нижние челюсти – костную основу клюва. В нем все кости, кроме нижней челюсти, срастаются вместе, т.к. при клевании череп испытывает большую нагрузку

Позвоночник

Шейный отдел позвоночника длинный, позвонки седловидной формы. Поэтому он гибкий, и птица может свободно поворачивать голову на 180 градусов.

Обеспечивает подвижность шеи

Грудные позвонки почти неподвижны, поясничные и крестцовые прочно срастаются между собой и служат надежной опорой туловищу. Это особенно важно во время полета.

Несколько последних, хвостовых позвонков у птицы срастаются в одну копчиковую кость, служащую основой для прикрепления рулевых перьев.

Опорная.

Копчиковая кость – основа для прикрепления рулевых перьев.

Грудная клетка образована позвоночником, ребрами и широкой грудной костью – грудиной. Гудина имеет снизу высокий гребень – киль, к нему прикрепляются мышцы, опускающие и поднимающие крылья.

К грудным позвонкам прикреплены ребра. Ребро птицы состоит из двух частей. Верхняя часть его подвижно скрепляется с позвоночником, нижняя – с грудной костью.

Место прикрепления мышц

Пояс передних конечностей

Слагается из трех парных костей: вороньих, лопаток и ключиц. Ключицы срастаются своими нижними концами и образуют вилочку. Скелет крыла птицы состоит из одной плечевой кости, двух костей предплечья – локтевой и лучевой – и нескольких костей кисти. Крыло имеет только три пальца. Несколько мелких косточек кисти срастаются, образуя одну сложную кость. Благодаря этому достигается прочность этого отдела. Вилочка в поясе передних конечностей увеличивает прочность и одновременно смягчает толчки при взмахе крыльев.

Отвечают за полет.

Вилочка – амортизатор при толчках.

Пояс задних конечностей

Состоит из трех пар тазовых костей, которые срастаются в одно целое с поясничным и крестцовым отделами позвоночника и первыми хвостовыми позвонками. По бокам тазовых костей расположены суставные ямки, к которым подвижно причленяются задние конечности.

В ноге различают довольно толстое бедро, более тонкую и длинную голень, состоящую из двух сросшихся костей, цевку и пальцы. Цевка характерна только для птиц. В ней несколько мелких костей стопы срослись в одну кость. К нижнему концу цевки причленяются кости пальцев. Цевка способствует поднятию тела над поверхностью и смягчает толчок при приземлении после полета.

Мускулатура

Самые крупные мышцы в теле всех летающих птиц – парные большие грудные мышцы. Их масса такая же, как у всей остальной мускулатуры. Эти мышцы берут начало на грудной кости и ее киле, а заканчиваются на плече. Боковые поверхности киля служат местом прикрепления этих самых сильных мышц птицы. Хорошо развиты также мышцы ног. Через суставы ног перекинуты сухожилия, концы которых проходят в пальцы. Когда птица, сидя на ветке, приседает, эти сухожилия натягиваются, пальцы сгибаются и плотно охватывают ветку. Поэтому птицы могут не только сидеть, но и спокойно спать, не падая с ветки. К ребрам и их отросткам прикрепляются межреберные мышцы, которые обеспечивают изменение объема грудной клетки птицы при дыхании.

Мышцы шеи у птиц участвуют в движении головы – в поворотах, поднимании и опускании ее.

Основная работа грудных мышц – опускание крыльев. Поднимают крылья другие, менее сильные подключичные мышцы

Приложение 4. Тест урок №2.

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 – б ; 5 – б.

Источник