Приспособления птиц к полёту

Приспособления птиц к полёту

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Московский государственный гуманитарный университет

им. М.А. Шолохова

Биолого-географический факультет

Кафедра биологии и экологии

Дипломная работа

ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ПТИЦ К ПОЛЁТУ

Выполнила: студентка 5 курса

Белолипецкая Татьяна Сергеевна

Научный руководитель:

Цветкова Мария Александровна

Москва 2008

Оглавление

Введение

Глава 1. Теоретический анализ проблемы приспособлений птиц к полёту

.1 Биологическая характеристика класса Птицы

.2 Внешнее строение птиц

.3 Внутреннее строение птиц

Глава 2. Использование результатов исследования в школьном курсе биологии

.1 Анализ содержания школьных учебников биологии

.2 Тематическое планирование и разработка уроков

Заключение

Список литературы

Приложения

Введение

“Птичий полёт - это великий символ, это символ творчества”. Мудрецы древности

Во все времена человек всегда хотел научиться летать, однако это умение доступно, за некоторым исключением, лишь одному Классу из Царства Животные - Птицы (Aves). Откуда у них это умение? Какие органы и приспособления позволяют им летать? Каков механизм полёта? Эти вопросы действительно вызывают интерес. Поэтому тема во многом интересна и актуальна по сей день. Вот почему мы выбрали для изучения именно эту тему.

Приспособление птиц к полёту - давно и сравнительно хорошо изученная тема. Однако достаточно полного сравнительного анализа приспособлений к полёту птиц нет. Имеются только отрывочные по отдельным видам птиц или по отдельным деталям строения органов полёта. Между тем эта тема представляет большой интерес также потому, что существует огромное многообразие птиц, и они значительно различаются формой полёта.

Объектом исследования является Класс Птицы.

Предмет исследования: приспособления птиц к полёту.

Целью нашей работы является изучение приспособлений птиц к полёту.

Для достижения поставленной цели предлагается последовательное решение в рамках дипломной работы следующих задач:

) изучить состояние проблемы в биологической литературе;

) выявить приспособления к полёту у птиц во внешнем и внутреннем строении;

) провести анализ школьных учебников биологии по данной теме;

) разработать уроки по данной теме.

Какие приспособления к полёту существуют у птиц - такова проблема данной дипломной работы.

Гипотеза исследования: привнесение средств наглядности на уроке будет способствовать лучшему усвоению учениками знаний о приспособлениях птиц к полёту.

Методы исследования:

). Анализ специальной литературы, посвящённой проблеме приспособления птиц к полёту;

). Анализ содержания школьных учебников биологии по данной теме;

). Разработка уроков по теме «Приспособление птиц к полёту».

Практическая значимость работы заключается в том, что в ней предлагается разработка уроков по данной теме для преподавания в общеобразовательных школах на уроках биологии, которые, на наш взгляд, будут способствовать повышению уровня знаний учащихся.

Глава 1. Теоретический анализ проблемы приспособлений птиц к полёту

.1 Биологическая характеристика класса Птицы

Птицы - самые совершенные летающие животные. Их известно около 9000 видов. Способность к полету позволила им распространиться по всему земному шару, вплоть до Антарктики и удаленных островов - районов, остающихся вне пределов досягаемости для большинства других животных. Птицы, как и млекопитающие, относятся к теплокровным животным, но размножаются, в отличие от большинства млекопитающих, откладывая яйца. [25, с.132]

Главное достижение птиц - это умение летать. Полет стал тем стержнем, вокруг которого группировались многообразные приспособления пернатых к изменчивой среде обитания. Почти все черты внешнего облика и внутреннего строения птиц формировались в процессе эволюции под влиянием приспособления к полету. Их тело приобрело обтекаемую форму, а туловищный отдел позвоночника утратил гибкость и сросся с костями таза, обеспечивая прочную основу для крепления крыльев. На грудине у птиц развился особый гребень, к которому прикрепляется мощная летательная мускулатура. На долю этой мускулатуры приходится от 15 до 25% общей массы птицы. Крупные кости конечностей у пернатых стали трубчатыми. Еще одно важное приспособление - это уникальная система воздушных мешков, благодаря которой во время даже самого быстрого полета у птиц не возникает одышки. [2, c. 220]

Птицы произошли от ящероподобных предков, возможно, древесных динозавров, питавшихся насекомыми. Древесный образ жизни привел к развитию таких характерных для птиц особенностей, как большие глаза, цепкие лапы, вытянутая передняя часть черепа, позднее преобразовавшаяся в клюв. Могло оказаться и так, что приобретение теплокровности дало птицам преимущество перед другими насекомоядными животными, малоактивными при низких температурах. Перья, возникшие из чешуи рептилий, первоначально, видимо, выполняли функцию теплоизоляции. Чуть позже перья стали служить птицам для обеспечения полета. [29, c. 6]

Наиболее ранние окаменевшие остатки птицы 150 миллионной давности относятся к юрскому периоду (205-142 миллиона лет назад). Найденное животное, названное археоптериксом, было размером с ворону и сочетало в себе признаки и рептилии, и птицы: крылья и перья, с одной стороны, и вытянутый череп с зубастыми челюстями вместо клюва, с другой. Мог археоптерикс летать или мог только планировать, остается вопросом, так как у него не был развит киль - вырост грудины, к которой прикрепляются мышцы, необходимые для активного машущего полета.

В меловой период (142-65 миллионов лет назад) появление некоторых анатомических признаков позволило птицам перейти к активному машущему полету. К концу мелового периода произошло массовое вымирание динозавров. Почему тогда выжили птицы, остается неясным. Возможно, теплокровность помогла им пережить резкую смену климата, ставшую катастрофой для гигантских рептилий. Выжившие предки птиц дали начало разнообразным формам, процветающим и поныне. [9, c.68]

Птицы - самый изученный класс животного мира - интересны сами по себе. Кроме того, это превосходная модель для решения многих вопросов биологии. [27, c.152]

Характерным отличием птиц от других позвоночных животных является способ передвижения - полет. Приспособленность к полету в процессе эволюции отразилась на всей организации птиц. Птица совершает в полете большое количество движений, производит огромную работу, сопровождаемую усиленной затратой энергии и быстрым обменом веществ. Интенсивный обмен веществ в свою очередь определяет высокую и постоянную температуру тела. Он возник у птиц в ходе эволюции в результате перестройки систем органов кровообращения, дыхания и пищеварения. Появление у птиц четырехкамерного сердца и сохранение только одной (правой) дуги аорты привело к полному разделению артериального и венозного потоков крови. В результате такого разделения все органы и ткани интенсивно снабжаются кислородом, увеличивается размер сердца, возрастает число сердцебиений и скорость тока крови. Энергичный процесс дыхания обеспечивает обильное снабжение крови кислородом и выделение углекислоты; воздушные мешки усиливают интенсивность дыхания и одновременно предохраняют тело от перегрева во время полета; быстрая ассимиляция пищи способствует энергичному обмену веществ. [13, c.23]

.2 Внешнее строение птиц

Кожа птиц тонкая, сухая, практически лишена кожных желез. Исключение составляет лишь копчиковая железа, расположенная над хвостовыми позвонками (у многих птиц она отсутствует), и группа мелких желез в области наружного слухового прохода. Копчиковая железа вырабатывает жироподобный секрет, выделяющийся через протоки при надавливании на железу клювом. Этим секретом птицы регулярно смазывают перья, что способствует сохранению их эластичности. Под воздействием солнечного света секрет копчиковой железы превращается в витамин Д, который птицы заглатывают при очистке пера. Наконец, секрет этой железы способствует сохранению рогового чехла клюва. Хорошо развита копчиковая железа как у водных, так и у наземных птиц; отсутствует она у страусовых, у некоторых попугаев, голубей, дроф и других птиц. [7, c. 435]

Оперение. Поверхность кожи покрыта перьями. Перо - сложное образование, оно играет исключительную роль в механизме полета птиц и обеспечивает теплоизоляцию. По характеру строения перья бывают контурные, пуховые и собственно пух. Контурное перо состоит из стержня и опахал, расположенных по его бокам. Опахала состоят из тонких нежных роговых лучей или бородок первого порядка, от которых отходят более мелкие бородки второго порядка, сцепленные крючочками. Количество бородок в пере велико как у крупной птицы, так и у мелкой. У орла или журавля оно достигает более миллиона. [22, c.31] Пуховые перья не имеют бородок второго порядка, а следовательно, и плотно сомкнутых опахал. У пуха стержень короткий, от него бородки отходят пучком. Пуховые перья и пух располагаются под контурными перьями. Эти перья хорошо предохраняют тело от охлаждения, они особенно сильно развиты у водоплавающих и наземных птиц, живущих в холодных странах.

Рис. 1. Типы перьев. (Иванов А. И., 1964) А-В - контурные перья; Г - пуховое перо; Д - пух; Е - нитевидное перо; Ж - щетинка;1 - стержень пера; 2 - внутреннее опахало; 5 - наружное опахало; 4 - бородки первогопорядка; 5 - побочный ствол пера; 6 - очин.

Контурные перья, покрывающие все тело птицы, отрастают в. коже на особых полях - птерилиях, разделенных аптериями - участками кожи, на которых контурные перья не растут. Черепицеобразное налегание контурных перьев друг на друга позволяет закрыть все тело при минимальном их числе. Лишь у немногих, преимущественно нелетающих, птиц (страусоподобных, пингвинов) перья равномерно распределены по всей поверхности кожи. [33, c.128] Длинные прочные перья, образующие плоскость крыла, носят название маховых. Самые длинные из них - первостепенные маховые - прикреплены к заднему краю скелета кисти; менее длинные - второстепенные маховые - прикреплены к задневерхней стороне локтевой кости. Маховые перья расположены так, что наружное опахало покрывает лишь часть более широкого внутреннего опахала соседнего пера. При опускании крыла перья образуют сплошную поверхность, оказывающую давление на воздух. При поднимании крыла маховые перья немного поворачиваются вокруг своей оси, в результате чего между ними образуются щели, через которые проходит воздух. При опускании крыла перья налегают друг на друга, и птице приходится затрачивать во много раз больше энергии, чем для его подъема. Длинные и прочные перья, образующие плоскость хвоста, называются рулевыми. У многих птиц по всему телу расположены нитевидные перья с тонким стволом и редкими короткими бороздками на его верхнем конце. Они служат датчиками, сигнализирующими о токах воздуха под перьевым покровом. В основании клюва у многих птиц расположены щетинки - перья с упругим стержнем, утратившим бородки. Щетинки выполняют функцию осязания. У некоторых птиц (козодоев, ласточек, стрижей), ловящих на лету мелкую добычу, щетинки увеличивают размеры ротового отверстия. Оперение птиц выполняет весьма важные и разнообразные функции: терморегуляцию, защиту кожи от повреждений, является двигательным аппаратом (рулевые и маховые перья), увеличивает несущую поверхность тела в воздухе, уменьшает трение при соприкосновении тела с воздушной средой при полете (придает телу птицы обтекаемую форму). Видимо, поэтому птицы так тщательно ухаживают за перьями. [20, c.38] Уход за перьями у большинства птиц выражается не только в их смазывании секретом копчиковой железы, но также и в регулярной их чистке и оправлении отдельных перьев клювом, что способствует сохранению их структуры и предохраняет от намокания.

У некоторых птиц существует и такой способ ухода за оперением, как опудривание. Растущее перо у одних птиц, либо особый пух у других беспрерывно выделяет некоторое количество мельчайших роговых пластинок - пудру.

Рис.2. Черный аист выдавливает жировой секрет копчиковой железы. Чомга смазывает перья. (Рогожин А.Г., 1981)

Цапли пользуются своими незаметными снаружи пудротеками (на груди) так же, как другие птицы копчиковой железой. Запуская клюв в пудротеку, они захватывают пудру и чистят ею перо. Птицы с сильно развитыми пудротеками обычно не имеют копчиковой железы, или она у них очень слабо развита. Кроме того, для чистки перьев и защиты от паразитов, живущих в оперении, птицы прибегают к купанию в воде, мокрой траве, сухом песке или же пыли. Пылевые ванны чаще всего свойственны отряду курообразных и обитателям степей и пустынь (жаворонкам, дрофам, рябкам и др.). Перья птиц постепенно изнашиваются и потому подвергаются периодической смене или линьке. Характер линьки у разных птиц не одинаков и связан с особенностями их образа жизни. [28, c. 84]

.3 Внутреннее строение птиц

Скелет

Скелет птицы мы рассмотрим на примере скелета Серой вороны, Corvus corone L. (Отряд Воробьинообразные, Passeriformes).

В скелете птиц отчетливо выражены черты, связанные с приспособлением к полету. Плоские кости обычно очень тонкие, губчатые. В больших трубчатых костях хорошо развиты полости, заполненные или костным мозгом, или воздухом. Все это обеспечивает повышенную прочность скелета и заметно облегчает его. Нужно, однако, иметь в виду, что общая масса скелета птиц составляет 8-18% от массы тела, т. е. примерно столько же, сколько и у млекопитающих (6-14% веса тела), хотя у последних кости толще, а воздушные полости в них отсутствуют. Это объясняется тем, что у птиц значительно больше относительная длина скелетных элементов конечностей и некоторых других костей. [35, c.117] Скелет птиц подразделяется на осевой скелет, грудную клетку (грудина и ребра), череп, скелет конечностей и их поясов.

Осевой скелет. Осевой скелет, или позвоночный столб (column. vertebralis), как и у пресмыкающихся, разделяется на пять отделов шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой. Шейный отдел очень подвижен (птицы легко поворачивают голов на 180°, некоторые даже на 270°). Число шейных позвонков варьирует в широких пределах: от 11 (попугаи) до 23-25 (лебеди, утки); у вороны, голубя 14 шейных позвонков.

Рис.3. Шейные позвонки вороны. (Левушкин С.И., 1994): А - атлант; Б - эпистрофей; В - средний шейный позвонок: 1 - сочленовная ямка для затылочного мыщелка, 2 -канал для спинного мозга,3 - тело позвонка, 4 - зубовидный отросток, 5 - верхняя дуга, 6 - остистый отросток,7 - передние сочленовные отростки, 8 - задние сочленовные отростки,9 - поперечный отросток, 10 - шейное ребро, 11 - позвоночное отверстие

Рис.4. Скелет туловища вороны сбоку. (Дементьев Г.П., 1962) 1 - последние шейные позвонки, 2 - сросшиеся грудные позвонки (спинная кость), 3 - шейные ребра, 4 - грудные ребра, 5 - крючковидный отросток, 6 - тело грудины,7 - киль, грудины, 8 - сложный крестец, 9 - подвижные хвостовые позвонки,10 - пигостиль, 11 - коракоид, 12 - вилочка, 13 - лопатка,14 - суставная впадина для головки плеча, 15 - подвздошная кость,16 - седалищная кость, 17 - лобковая кость,18 - вертлужная впадина для сочленения с головкой бедра

Грудной отдел у вороны представлен шестью позвонками (у других видов птиц их число варьирует от 3 до 10), которые, как и у большинства птиц, срастаются друг с другом, образуя спинную кость (dorsale; рис.4,2). К грудным позвонкам подвижно причленяются грудные ребра (costa; рис.4,4); число их пар равно числу грудных позвонков. Это плоские, слегка изогнутые костные пластинки, состоящие из двух подвижно соединенных друг с другом отделов - спинного и брюшного. Верхний конец спинного отдела ребра имеет два сочленовных отростка: бугорок, причленяющийся к поперечному отростку, и головку, сочленяющуюся с телом позвонка. Нижний конец брюшного отдела ребра подвижно сочленяется с телом грудины (sternum рис.4,6). Подвижное соединение ребер с грудиной и позвоночным столбом вместе с подвижным сочленением спинного и брюшного отделов ребра обеспечивает возможность значительных изменений объема полости тела путем опускания грудины вниз и поднимания ее кверху. Эта подвижность возможна благодаря сильно развитой реберной мускулатуре. Жесткость грудной клетки усиливается костными образованиями - крючковидными отростками (processus uncinatus; рис.4,5) ребер, укрепляющимися на спинном отделе и налегающими на последующее ребро. [26, c .44] Грудина, или грудная кость (sternum; рис.4,6) - широкая и длинная, вогнутая изнутри костная пластинка, несущая по средней линии высокий костный гребень - киль грудины (crista sterni; рис.4,7). Резкое увеличение поверхности грудины, обусловленное как ее разрастанием, так и образованием киля, - прямое приспособление к полету; оно обеспечивает возможность прикрепления мощных мышц, приводящих в движение крыло. На переднем конце грудины по бокам киля расположены большие сочленовные площадки, обеспечивающие прочное прикрепление к телу грудины коракоидов (рис.4,11). На боковых краях грудины размещаются мелкие углубления, которые служат для сочленения с нижними концами брюшных отделов ребер.

Рис.5. Сложный крестец вороны (вид снизу). (Наумов С.П., 1973) 1 - поясничные позвонки, 2 - крестцовые позвонки, 3 - хвостовые позвонки,4 - подвздошная кость, 5 - седалищная кость, 6 - лобковая кость

За грудным отделом позвоночного столба расположен сложный крестец (synsacrum; рис.4,8; рис.5), представляющий собой слившиеся в общую монолитную кость все поясничные (у ворон и голубей 6), все крестцовые (почти у всех видов птиц 2) и часть хвостовых (3-8) позвонков. Сложный крестец неподвижно срастается с последним грудным позвонком. Границы между отделами в сложном крестце провести трудно; крестцовые позвонки (рис.5,2) бывают заметны лишь по отверстиям между их поперечными отростками и подвздошными костями. Кости тазового пояса также неподвижно срастаются с позвонками сложного крестца. [23, c. 81] Благодаря срастаниям позвонков туловищный участок осевого скелета птиц представляет собой прочное, монолитное образование, обеспечивающее неподвижность туловища, что крайне важно при полете. Образование сложного крестца, слившегося с костями тазового пояса, создает прочную опору для задних конечностей, на которые давит вся тяжесть тела при движении птицы по земле (рис. 5). Число свободных, подвижно соединенных друг с другом хвостовых позвонков (рис.4,9) у птиц невелико (от 5 до 9; у вороны и голубя - обычно 7). Последние хвостовые позвонки (4-8) сливаются в вертикально уплощенную пластинку - копчиковую кость (pygostyle; рис.4,10), к боковым поверхностям которой веером прикрепляются основания рулевых перьев. Укорочение хвостового скелета увеличивает общую компактность тела (важно аэродинамически). Характер прикрепления рулевых перьев позволяет использовать хвост в полете (добавочная несущая плоскость) и при посадке (торможение). [11, c. 478]

Череп. Череп птиц тропибазального типа (мозг не лежит между глазницами). По сравнению с пресмыкающимися резко бросается в глаза значительное увеличение объема мозговой полости, большие глазницы, появление клюва, полное исчезновение зубов, у большинства птиц - заметное смещение вниз большого затылочного отверстия. Кости черепа настолько тонки, что соединение их друг с другом при помощи швов становится невозможным. Поэтому у птиц большинство костей черепа сливается друг с другом; границы между отдельными костями хорошо видны только на черепе птенцов. Тонкие кости и редукция зубов сильно облегчают скелет головы. В то же время благодаря сложной губчатой внутренней структуре кости черепа сохраняют большую прочность. Череп (cranium) делится на мозговой череп (neurocranium), включающий собственно мозговую (черепную) коробку, носовой отдел и область глазниц, и висцеральный череп (splanchnocranium), к которому относятся челюсти (клюв), кости нёба и подъязычный аппарат. [31, c.187]

Начнем рассмотрение черепа с затылочной области. На задне-нижней стенке черепной коробки находится большое затылочное отверстие (foramen occipitale magnum; рис. 6,1), окруженное четырьмя сросшимися затылочными костями. Вентрально расположена основная затылочная кость (basioccipitale; рис.6,2), по бокам - парные боковые затылочные кости (occipitale laterale или exooccipitale; рис.6,3). Основная и боковые затылочные кости образуют единственный, как и у пресмыкающихся, затылочный мыщелок (condylus occipitalis; рис.6,5), сочленяющий череп с первым шейным позвонком.

Рис.6. Череп вороны. (Карташов Н.Н., 1981)

А - сбоку; Б - снизу; В - сверху:1 - большое затылочное отверстие, 2 - основная затылочная кость,3 - боковая затылочная кость, 4 - верхняя затылочная кость, 5 - затылочный мыщелок,6 - теменная кость, 7 -лобная кость, 8 - носовая кость, 9 - чешуйчатая кость,10 - наружный слуховой проход, 11 - боковая клиновидная кость,12 - средняя обонятельная кость, 13 - предлобная кость, 14 - предчелюстная кость,15 - верхнечелюстная кость, 16 - скуловая кость, 17 - квадратно-скуловая кость,18 - квадратная кость, 19 - основная височная кость, 20 - клювовидный отросток парасфеноида, 21 - сошник, 22 - нёбная кость, 23 - крыловидная кость, 24 - зубная кость,25 - сочленовная кость, 26 - угловая кость

Над затылочным отверстием располагается верхняя затылочная кость (supraoccipitale; рис.6,4). Спереди от верхней и боковых затылочных костей лежат парные теменные кости (parietale; рис.6,6). Крышу черепа над глазницами, верхние и задние стенки глазниц и всю переднюю часть мозговой коробки образуют длинные и широкие лобные кости (frontale; рис.6,7). Впереди лобных костей у основания клюва лежат парные носовые кости (nasale; рис.6,8) с двумя отростками: верхний идет вперед сбоку от гребня клюва и ограничивает носовое отверстие, сверху, челюстной - вперед и вниз к верхнечелюстной кости и ограничивает носовое отверстие сзади. Боковую часть мозговой коробки образуют парные крупные чешуйчатые кости (squamosum; рис.6,5), лежащие книзу от лобных и спереди от теменных и боковых затылочных костей. Верхняя височная дуга у птиц отсутствует. Чешуйчатая кость прикрывает ушные кости, которые срастаются вместе и образуют костные стенки среднего и внутреннего уха; снаружи они обычно не видны. При хорошей препарировке черепа в центре ушного прохода (рис.6,10) бывает виден конец тонкой столбчатой косточки (или стремечка, stapes), образовавшийся в результате окостенения подвеска (hyomandibulare) - верхнего элемента подъязычной дуги. Ниже лобных костей переднюю часть мозговой коробки (являющуюся также задней стенкой глазницы) образуют небольшие парные боковые клиновидные кости (laterosphenoidem; рис.6,11). Практически почти всю тонкую межглазничную перегородку образует непарная средняя обонятельная кость (mesethmoideum; рис.6,12). Передние стенки глазницы образуют парные (по одной с каждой стороны) предлобные кости (praefrontale; рис.6,13); у вороны и других воробьиных птиц они очень малы, и основную часть передней стенки глазницы заполняет отросток средней обонятельной кости. [19, c. 143] Клюв птицы состоит из двух частей: надклювья, образованного предчелюстными, верхнечелюстными и носовыми костями, и подклювья. Большую часть надклювья составляют слившиеся парные предчелюстные кости (praemaxillare; рис.6,14). Спереди они образуют выпуклую сверху л слегка вогнутую снизу вершину клюва, а назад продолжаются в виде трех парных отростков:

) лобные отростки соединяются с верхними отростками носовых костей и образуют верхний гребень клюва (ограничивают носовое отверстие сверху и спереди);

) челюстные отростки отграничивают носовое отверстие сбоку;

) нёбные отростки образуют костное дно надклювья (они входят в состав твердого нёба). Небольшие верхнечелюстные кости (maxillare; рис.6,15) образуют лишь заднюю нижнюю часть надклювья, соединяясь спереди с челюстными отростками предчелюстных костей; снизу к ним примыкают (сливаясь) челюстные отростки нёбных костей. От заднего края верхнечелюстной кости отходит назад тонкая костная перекладина, состоящая из двух слившихся костей - скуловой (jugale; рис.6,16) и квадратно-скуловой (quadrato-jugale; рис.6,17). По своему положению это типичная нижняя дуга, поэтому череп птиц относят к диапсидному типу с редуцированной верхней дугой. Квадратно-скуловая кость причленяется к квадратной кости (quadratum; рис.6,18). Нижний конец квадратной кости образует суставную поверхность для причленения нижней челюсти, а другой удлиненный ее конец подвижно сочленяется с чешуйчатой и переднеушной костями. Посмотрим теперь на череп снизу. В основании черепа, впереди основной затылочной кости (рис.6,2) лежит небольшая основная клиновидная кость (basisphenoideum). Она полностью прикрыта широкой основной височной костью (basitemporale; рис.6,19) - производной парасфеноида. Передняя часть парасфеноида сохраняется в виде направленного вперед узкого клювовидного отростка (rostrum parasphenoidei; рис. 6,20). У его переднего конца лежит сошник (vomer; рис. 6,21). По бокам сошника располагаются хоаны - внутренние отверстия ноздрей. Нёбные отростки предчелюстных и верхнечелюстных костей сливаются с удлиненными парными нёбными костями (palatinum; рис. 6,22) и образуют костное дно надклювья. Задние, имеющие сложный профиль, концы нёбных костей налегают на клювовидный отросток парасфеноида. В этом месте к нёбным костям причленяются (суставом) парные крыловидные кости (pterygoideum; рис. 6,23), задние концы которых также суставом соединяются с квадратными костями.

Сплошной линией и пунктиром показано изменение положения надклювья при движении костного нёба.

Эти элементы твердого нёба имеют очень важное значение для движения клюва (рис. 7).

Рис.7. Схема кинетизма черепа птицы. (Шульпин Л.М., 1940) 1 - квадратная кость, 2 - крыловидная кость, 3 - нёбная кость, 4 - скуловая кость, 5 - квадратно-скуловая кость, 6 - надклювье, 7 - место перегиба костей

Если сокращаются мышцы, соединяющие направленный вперед длинный глазничный отросток квадратной кости со стенками глазницы, то направленный вниз конец квадратной кости несколько подвигается вперед и толкает вперед как крыловидные и нёбные кости (место сочленения этих костей может скользить по клювовидному отростку парасфеноида, на который они налегают), так и квадратно-скуловую и скуловую. Давление по этим двум костным мостикам передается на основание надклювья, благодаря чему вершина надклювья приподнимается кверху. При этом прогибаются кости у основания вершины надклювья, в области «переносицы». Перегиб облегчает очень сильное истончение костей в этом месте; у ряда видов здесь сохраняется хрящевая перемычка или даже образуется настоящий сустав. При сокращении мышц, соединяющих череп с нижней челюстью, нижний конец квадратной кости сдвигается назад, оттягивая на себя эти костные связи, и вершина клюва сдвигается книзу. Описанный сложный костный механизм твердого нёба (основа его - подвижно соединенная с черепом сложной формы квадратная кость) дополняется системой дифференцированных жевательных мышц. Все это обеспечивает возможность довольно разнообразных движений клюва, облегчающих захват добычи, чистку оперения, постройку сложного гнезда и т. п. Возможность дифференцированных движений клюва выработалась, видимо, в связи с преобразованием передних конечностей в крылья, выполняющие только функцию полета. Подклювье - нижняя челюсть - представляет собой ряд слившихся костей, из которых наиболее крупные зубная (dentale; рис.6,24), сочленовная (articulare; рис.6,25) и угловая (angulare; рис.6,26). Челюстной сустав образуют, соединяясь друг с другом, квадратная и сочленовная кости.

Рис.8. Подъязычный аппарат вороны. (Наумов С.П., 1973) 1 - тело, 2 - его передний отросток, служащий основанием языка, 3 - рожки

Остатки гиоида и жаберных дуг превращаются в подъязычный аппарат (рис. 8). У некоторых птиц (например, дятлов) благодаря большой длине рожков и общей подвижности подъязычного аппарата язык может выдвигаться вперед почти на длину клюва, что облегчает захват добычи.

Конечности и их пояса

Пояс передних конечностей (плечевой пояс) птиц образован парными коракоидами, лопатками и ключицами. Мощные удлиненные коракоиды (coracoideum; см. рис.4,11) своими расширенными нижними концами прочно соединяются малоподвижными суставами с передним краем грудины. Между передними концами коракоидов расположена прикрепляющаяся к ним вилочка (furcula, см. рис.4,12), возникшая путем слияния обеих ключиц. Длинные и узкие лопатки (scapula; см. рис.4,13) лежат над ребрами; их передние концы прочно соединены со свободными концами коракоидов. В месте соединения лопатки и коракоида расположена довольно глубокая суставная впадина (см. рис.4,14), в которую входит головка плечевой кости. [21, c. 157] Мощность костей плечевого пояса и их прочное соединение с грудиной обеспечивают опору для крыльев в полете. Удлинение коракоидов увеличивает площадь прикрепления мышц крыла, а также позволяет вынести вперед плечевой сустав, что обеспечивает и удобное складывание крыла в покое, и аэродинамически выгодное его положение в полете, когда центры площадей крыльев лежат на линии, проходящей через центр тяжести птицы. Расположенная между свободными концами коракоидов вилочка обычно играет роль пружины, амортизирующей резкие толчки при взмахах крыла в полете.

Рис. 9. Скелет крыла вороны. (Адольф Т.А., 1979)

- плечевая кость, 2 - лучевая кость, 3 - локтевая кость, 4 - самостоятельные косточки запястья, 5 - пряжка (слившиеся косточки запястья и пясти), 6 - фаланги II пальца,7 - единственная фаланга I пальца, 8 - единственная фаланга III пальца

Скелет передней конечности, превратившейся в крыло, подвергся значительным изменениям. Плечо (humerus; рис.9,1) - мощная трубчатая кость, проксимальный конец которой образует уплощенную головку плеча, входящую в суставную впадину плечевого сустава. Характер суставных поверхностей заметно ограничивает возможность вращательных движений в плечевом суставе, что обеспечивает устойчивость крыла в полете. Мощные эпифизы дистального конца плеча образуют суставные поверхности для сочленения с двумя костями предплечья: более прямой и тонкой лучевой (radius; рис.9,2) и более мощной, слегка изогнутой локтевой костью (ulna; рис.9,3). На поверхности локтевой кости видны бугорки - места прикрепления очинов второстепенных маховых перьев. Характер суставных поверхностей локтевого сустава обеспечивает прочное соединение костей плеча и предплечья и ограничивает вращательные движения и в этом суставе. При этом сохраняется большая подвижность в одной плоскости - плоскости крыла, что дает возможность птице складывать крыло в покое и изменять его площадь при изменении режима полета. Особенно резкие изменения в связи с приспособлением к полету произошли в строении кисти. В проксимальном отделе запястья (carpus) сохраняются только две самостоятельные косточки (рис.9,4). Они связками почти неподвижно соединяются с костями предплечья. Подвижный сустав расположен между ними и остальными костями запястья, поэтому его называют интеркарпальным. Остальные кости запястья и все кости пясти (metacarpus) сливаются в единое образование- пряжку (carpometacarpus; рис.9,5). Резко редуцируется скелет пальцев. Сохраняются две фаланги II пальца (рис.9,6), продолжающие ось пряжки. От I пальца сохраняется одна фаланга (рис.9,7), к ней прикрепляется пучок перьев, образующий крылышко (alula). III палец представлен также одной фалангой (рис.9,8), прикрепленной к основанию первой фаланги II пальца. Эти преобразования в скелете кисти (образование carpometacarpus, редукция пальцев) обеспечивают прочную опору для первостепенных маховых перьев - части крыла, несущей в полете наибольшую нагрузку. [1, c. 134] Тазовый пояс состоит из трех пар срастающихся вместе костей: Широкая и длинная подвздошная кость (ilium; см. рис.4,15; рис.5,4) на большом протяжении срастается со ложным крестцом. К ее наружному краю прирастает седалищная кость (ischium; см. рис.4,16; рис.5,5), а ниже расположена направленная назад палочкообразная лобковая кость (pubis; см. рис.4,17; рис.5,6). Все три кости таза образуют вертлужную впадину (acetabulum; см. рис.4,18), в которую входит головка бедра. Большая поверхность тазовых костей и их прочное (неподвижное) соединение с осевым скелетом обеспечивают прочную опору для прикрепления мощных мышц. Эти особенности тазового пояса определяются тем, что передние конечности выполняют только функцию полета, а при движении по земле вся тяжесть тела поддерживается лишь задними конечностями. Лобковые и седалищные кости правой и левой сторон не соединяются друг с другом на брюшной поверхности (см. рис. 5). Поэтому таз птиц называют открытым; он дает возможность откладывать крупные яйца. Можно предполагать, что открытый таз, увеличивающий подвижность брюшной стенки в тазовой области, способствует интенсификации дыхания в полете. [16, c. 96]

Скелет задней конечности представлен мощными трубчатыми костями. Бедро (femur; рис.10,1) на проксимальном конце имеет хорошо развитую округлую головку для сочленения с тазовым поясом. На дистальном конце образуются рельефные суставные поверхности для сочленения с костями голени. В области коленного сустава в мышечном сухожилии лежит коленная чашечка (patella; рис.10,2).

Основной элемент голени - массивная большая берцовая кость, с нижним дистальным концом которой сливаются две проксимальные кости предплюсны; образуется костный комплекс, представляющий собой голено-предплюсну, или тибио-тарзус (tibio-tarsus; рис.10,3).

Рис.10. Скелет задней конечности вороны. (Адольф Т.А., 1979)

- бедренная кость, 2 - коленная чашечка, 3 - голено-предплюсна (tibio-tarsus), 4 - малая берцовая кость, 5 - цевка (слившиеся кости предплюсны и плюсны),6 - интертарзальный сустав, 7 - фаланги пальцев; I - IV - пальцы

Малая берцовая кость (fibula; рис.10,4) сильно редуцирована и в виде маленькой тоненькой косточки прирастает к верхней части наружной поверхности большой берцовой кости. Дистальные элементы предплюсны (tarsus) и все элементы плюсны (metatarsus) сливаются у птиц в единую кость - цевку, или плюсну-предплюсну (tarso-metatarsus; рис.10,5). Благодаря этому в конечности появляется добавочный рычаг. Подвижное сочленение располагается между двумя рядами костей предплюсны (между костями приросшими к голени, и костями, слившимися с плюсной), поэтому, как и у пресмыкающихся, этот сустав называется интертарзальным (рис.10,6). На дистальном конце цевки образуются хорошо выраженные суставные поверхности для причленения фаланг пальцев (phalanges digitorum; рис.10,7). У подавляющего большинства птиц в задней конечности развиваются четыре пальца, из которых I направлен назад, а II, III, IV - вперед. Мощные длинные кости скелета задних конечностей, появление добавочного рычага (образование tarso-metatarsus), резкий рельеф суставных поверхностей - все это обеспечивает прочность и подвижность задних конечностей. [6, 286]

Мускулатура

Наиболее крупные мышцы передних и задних конечностей птиц расположены на туловище или близко к нему. Так, наиболее развитые грудные мышцы, участвующие в движении крыльев и достигающие у хороших летунов 15-20% общего веса тела, прикреплены к грудине, а крупные мышцы, двигающие ногу, - к костям таза. К конечностям же от мышц идут тонкие длинные сухожилия. Такое расположение тяжелых мускулов ближе к центру тяжести тела способствует устойчивости его при полете в воздухе. [36, c. 122].

Органы дыхания

Органы дыхания птиц резко отличаются от органов дыхания других наземных позвоночных животных. Дыхательные пути начинаются с парных ноздрей, переходят в носовую полость и далее через щель в верхнюю гортань. За гортанью проходит гибкая трахея, которая разветвляется на два бронха, входящих в легкие. В месте разветвления бронхов располагается нижняя гортань - голосовой аппарат птиц. В ее полости натянуты голосовые перепонки. Под влиянием сокращения специальных певчих мышц голосовые перепонки могут менять свое положение и форму, чем и обусловливается разнообразие издаваемых птицами звуков. Легкие птиц - небольшие плотные губчатые тела, прирастающие к ребрам по бокам позвоночного столба. Войдя в легкое, бронхи распадаются на вторичные бронхи. Частично они выходят за пределы легкого и образуют тонкостенные, эластичные, хорошо растяжимые воздушные мешки. Вторичные бронхи сообщаются между собой многочисленными тонкими каналами - парабронхами. Парабронхи оплетены легочными кровеносными капиллярами, насыщающими кровь кислородом. Как уже отмечалось, с легкими связаны воздушные мешки, объем которых в несколько раз превышает объем легких. Воздушные мешки расположены между внутренними органами, а их ответвления проникают под кожу, между мышцами, заходят в полые кости. Они не принимают непосредственного участия в газообмене, но выполняют роль воздушного насоса, значительно увеличивая объем воздуха, циркулирующего по дыхательным путям. [4, c. 365] Всего имеется пять пар воздушных мешков, подразделяющихся на передние (шейные, межключичные и предгрудные), задние (заднегрудные и брюшные) и один - межключичный (непарный). Задние мешки гораздо объемистее, чем передние. Воздух по трахее и первичным бронхам поступает в задние воздушные мешки. Далее он перемещается в легкие, где в парабронхах совершается газообмен. Из легких воздух поступает в передние воздушные мешки, а из них через трахею выделяется наружу. Экспериментально выяснено, что порция воздуха (предварительно его метили) через всю дыхательную систему проходит за два вдоха и два выдоха. При первом вдохе воздух по главному бронху поступает в задние воздушные мешки, при первом выдохе он перемещается в легкие. При втором вдохе воздух из легких переходит в передние воздушные мешки, при втором выдохе - выделяется наружу. Следует учитывать, что воздух по дыхательной системе птицы движется непрерывно и всегда в одном направлении - от задних мешков через легкие к передним мешкам. Частота дыхательных движений зависит от величины птицы: у утки-кряквы она составляет в покое 10-16, у мелких воробьиных птиц 60-100 дыханий в минуту. При полете она резко возрастает. Кроме участия в дыхании воздушные мешки выполняют и ряд дополнительных функций. Они играют важную роль в терморегуляции: с их поверхности испаряется через дыхательные пути влага, благодаря чему устраняется возможность перегрева организма, особенно во время полета. При плавании и нырянии работа воздушных мешков способствует регулированию удельного веса тела птицы. У птиц, бросающихся с разлета в воду (крачек, олушей), наличие воздушных мешков смягчает удар от соприкосновения тела с водой. [8, c. 55]

Обмен веществ

Газообмен при дыхании протекает у птиц весьма энергично. Этому способствует наличие в легких птиц противоточной системы кровообращения, при которой воздух и кровь движутся навстречу друг другу. Этим обеспечивается быстрое снабжение крови кислородом и быстрое освобождение ее от углекислого газа. Для птиц характерен интенсивный обмен веществ и высокая температура тела. Последняя колеблется у разных видов от 38 до 43,5°С, а в среднем составляет около 41°С. Поддержание постоянной температуры тела возможно лишь при компенсации утраченного поверхностью тела тепла за счет происходящих в организме теплообразовательных процессов. Для последних большое Значение имеет частота дыхания, которая у птиц велика. Число дыханий в минуту составляет: у голубя 15-32 (до 70), у уток 30-43, у гуся 12-24, у мелких воробьиных 90-100 раз. Кроме того, большое значение в накоплении и освобождении энергии имеет скелетная мускулатура, микро- и макросокращения которой способствуют согреванию тела. В связи с энергичным дыханием и усиленной работой мышц во время полета наблюдается интенсивная работа сердца, относительные размеры которого у птиц возрастают. При этом у хороших летунов относительная масса сердца больше, чем у плохих. Так, при одинаковой примерно массе тела у быстрого летуна - чеглока - сердце составляет 1,7% общей массы тела, у менее хорошего летуна - пустельги - 1,2, у плохого летуна - сороки - всего только 0,09%. У мелких птиц относительная масса сердца больше, чем у крупных. Так, у синицы-гаички индекс сердца составляет 1,5%, а у колибри - 2,5%. Энергичный обмен веществ требует от сердца усиленной работы. Так, например, у куриных число ударов составляет 128-340 в минуту, у голубя 136-600, у чайки 130-650, у домового воробья в покое - 460, в полете - около 1000. С большими объемом сердца и частотой сердцебиения связано у птиц и высокое кровяное давление. [30, c,93]

Пищеварение

Интенсивный обмен веществ возможен при усиленном снабжении тела птиц не только кислородом, но и питательными веществами. В соответствии с этим пищеварение у птиц протекает чрезвычайно быстро. При этом быстрее перевариваются и усваиваются мясо и плоды, медленнее - семена. Так, домовый сыч полностью переваривает мышь за 4 часа, а серый сорокопут - за 3 часа. У птиц отряда воробьиных водянистые ягоды проходят через кишечник за 8-10 минут. В желудке утки кости и чешуйки мелких рыб растворяются в течение 10-15 минут, зерна у курицы - за 12-24 часа. [3, 247] Быстрота пищеварения у птиц вызывает высокую потребность в корме или, говоря простым языком, «прожорливость». За сутки птица может съесть пищи очень много, причем максимум далеко превосходит необходимый минимум. Это особенно характерно для периода, предшествующего перелету к местам зимовок. Как правило, мелкие птицы съедают сравнительно больше пищи, чем крупные, так как отношение массы тела к его поверхности, теряющей тепло, у них менее благоприятно. Поэтому для поддержания температуры тела на необходимом уровне мелкие птицы должны потреблять на единицу массы своего тела относительно большее количество пищи, чем крупные, имеющие сравнительно выгодный удельный объем тела. Мелкие птицы за сутки съедают сухого вещества до 1/4 своей массы, крупные - лишь 1/10. Так, желтоголовый королек, имеющий массу тела 5,6-6,5 г, съедает в сутки норму, равную в переводе на сухую пищу 28% веса его тела, зарянка 11,9-17,1%, дрозды 7,3-9,8%, скворец - около 11,9% своего тела, а степной сыч с массой тела 150-170 г довольствуется лишь 20 г мяса в день. [17, c. 62]

Органы чувств

Из всех органов чувств наиболее развито у птиц зрение: размеры глаз относительно велики, увеличено количество элементов сетчатки. Сильно развиты и зрительные бугры головного мозга. Общее поле зрения у птиц достигает более 300° (поле зрения каждого глаза птицы 150-170°, т. е. на 50° с лишним больше, чем у человека). Птица видит каждым глазом отдельно в отличие от человека, который смотрит на каждый предмет сразу обоими глазами. Однако поле бинокулярного зрения, т. е. площадь совпадения полей зрения обоих глаз, невелико и у многих птиц составляет 20-30° (у человека - 150°).

Способность глаза птиц к аккомодации очень велика: у баклана, например, она равна 40-50 диоптриям (у человека 14-15), хотя некоторые виды (куры, голуби) имеют всего 8-12 диоптрий. [15, c.241]

На сетчатке глаза, воспринимающей световые раздражения, у очень быстрых летунов (ласточек, крачек) имеется два-три чувствительных пятна (места наиболее острого зрения), где сосредоточено большое число чувствительных клеток, представляющих собою окончания зрительного нерва. Для сравнения отметим, что у человека только одно такое пятно. В связи с этим острота зрения у птиц в 4-5 раз превосходит остроту зрения у человека. Достаточно указать, что сокол-сапсан видит некрупную добычу (горлицу или дрозда) на расстоянии около 1 км. Высокое развитие зрения связано с быстротой перемещения птиц в воздушной среде. Органы зрения имеют большое значение при ориентации их в пространстве. [32, c.30]

Мы рассмотрели лишь основные особенности строения птиц, связанные с приспособлением к полету. Но и это достаточно убедительно показывает, насколько полет как характерная черта большинства птиц отразился на организме животного.

класс птица строение полет

Глава 2. Использование результатов исследования в школьном курсе биологии

.1 Анализ содержания школьных учебников биологии

Поскольку на данный момент уровень знаний в российских школах находится, увы, не на высшем уровне, учителю необходимо особенно тщательно подбирать литературу для подготовки к уроку, поэтому в нашей работе мы приводим анализ содержания школьных учебников, чтобы иметь представление, о том, какой из предложенных учебников является наиболее подходящим для использования его материалов на уроке биологии.

I. В.М. Константинов, В.Г. Бабенко, В.С. Кучменко. «Биология. 7 класс». Издательство «Вентана-Граф», 2008 г.

. Приспособления птиц к полёту рассмотрены в §44-46 учебника. Поскольку учебник имеет традиционную структуру, материал по теме «Приспособления птиц к полёту» находится в трёх параграфах, располагающихся подряд в главе учебника «Класс Птицы(Aves)».

В §44 «Среда обитания и внешнее строение птиц» рассматривается внешний облик птиц, отражающий их приспособленность к полёту, - клюв, расположение перьев, строение пера, крыло птицы и др. В §45 «Опорно-двигательная система птиц» рассматривается скелет и мускулатура птицы, что тоже отражает приспособленность птиц к полёту. §46 «Внутреннее строение птиц» посвящён изучению пищеварительной, дыхательной, кровеносной и нервной систем птиц, по которым также можно судить об изменениях в связи с приспособлением к полёту.

. В данных параграфах учебника присутствует только основной вид текста, так как изучаемой нами теме нет необходимости в наличии дополнительного текста. Основной текст соответствует принципу научности, доступности и междисциплинарности.

В конце параграфов имеются лабораторные работы, целью которых является изучение особенностей внешнего и внутреннего строения птиц и выявление черт, связанных с полётом.

. Аппарат ориентировки выполняет функции, способствующие развитию навыков самостоятельной работы, работы с учебником, а также логичному и последовательному формированию основных понятий по интересующей нас теме. С этой целью имеются яркие, чёткие изображения всех рубрик - символы и т.п., - жирным шрифтом выделены все основные понятия, а в конце каждого параграфа в рамочке - основное содержание параграфа, а также перечислены все основные понятия, затронутые в тексте.

. Аппарат усвоения учебного материала организован следующим образом - вопросы в конце параграфа направлены на воспроизведение основного текста и развитие мыслительной деятельности. Таблиц в данной теме не представлено.

. Какой- либо справочный материал в учебнике отсутствует вообще.

. Иллюстрации на данную тему представлены в виде рисунков и отвечают стандартным требованиям.

Вывод:

Тема раскрыта достаточно полно. Параграфы по теме находятся в одной главе и идут подряд, поэтому преподавание темы по этому учебнику не вызывает затруднений.

В учебнике описаны все приспособления птиц к полёту научным и доступным языком, дополнены иллюстрациями, в чём состоит принцип наглядности. Восприятие текста упрощается с помощью выделенных главных слов. Также большим достоинством является наличие лабораторных работ по теме.

II. В.В. Латюшин, В.А. Шапкин. «Биология. Животные. 7 класс». Издательство «Дрофа», 2008 г.

. Поскольку учебник имеет совершенно отличную от предыдущего структуру, то материал о приспособлении птиц к полёту разбросан по разным главам и в разных параграфах. В §27 «Класс Птицы» из главы «Многообразие животных» учебника рассматривается общая характеристика птиц, в которой отражена их приспособленность к полёту. В главе «Строение, индивидуальное развитие и эволюция» существует несколько параграфов, в которых затрагивается изучаемая нами тема. §37 «Опорно-двигательная система» описывает, в том числе, опорно-двигательную систему птиц, на строение которой повлияла способность к полёту. В §39 «Органы дыхания и газообмен» рассматриваются, помимо всего прочего, органы дыхания птиц, которые сформировались в связи с приспособлением к полёту. В §40 «Органы пищеварения, обмен веществ и превращения энергии» описываются также изменения в пищеварительной системе птиц, связанные с полётом. В §42 «Органы выделения» имеет место описание органов выделения птиц, также преобразовавшихся в связи с полётом. А в §44 «Органы чувств. Регуляция деятельности организма» рассматриваются изменений органов птицы в связи со способностью летать.

. В данных параграфах присутствует основной и дополнительный (справочный) текст. Прослеживается междисциплинарность. После параграфов имеются лабораторные работы по теме.

. С методической точки зрения аппарат ориентировки находится на боле низком уровне, чем в предыдущем учебнике, так как рубрикация менее полная.

. Аппарат усвоения учебного материала организован следующим образом - вопросы в конце параграфов направлены на воспроизведение основного текста и развитие мыслительной деятельности, однако задания отсутствуют. Вопросы в начале параграфов предназначены для концентрации внимания учащихся при изучении нового материала. Таблиц по данной теме не обнаружено.

. В отличие от предыдущего учебника в разделе «Справочный материал» имеется указатель терминов, который способствует более глубокому закреплению основных понятий темы, таких как «воздушные мешки», «перо», «скелет» и др.

Вывод:

Кардинально отличающаяся от предыдущего учебника структура и научность учебного материала позволяет более детально изучить тему «Приспособления птиц полёту». Но явным недостатком является методический аппарат учебника, который находится не на высоком уровне, что затрудняет восприятие материала и не способствует к стимуляции познавательного интереса учащихся.

Проанализировав два учебника, мы пришли к выводу, что у каждого из них имеются достоинства и недостатки, но оба они подходят для изучения темы. Однако, наиболее удобным для этого является учебник В.М. Константинова, В.Г. Бабенко и В.С. Кучменко «Биология. 7 класс» издательства «Вентана-Граф», 2008 г., так как материал по интересующей нас теме находится в одной главе в идущих друг за другом параграфах, что не составляет затруднений в его поисках, и, следовательно, облегчает учителю подготовку к уроку, при этом качество материала не уступает материалу из другого рассмотренного нами учебника.

2.2 Тематическое планирование и разработка уроков

Конспект проведения урока биологии в 7 классе на тему: «Особенности внешнего строения птиц в связи с приспособленностью к полету»

Тип урока: первичное усвоение знаний.

Цель: ознакомить учащихся с особенностями внешнего строения птиц, связанных с полетом.

адачи:

1) сформировать у учащихся знание о внешнем строении птиц;

2) развить умения обосновывать, выявлять приспособления птиц к полету во внешнем строении;

3) развить навыки самостоятельной работы учащихся;

) выявить строение перьевого покрова в связи с выполняемыми функциями;

5) воспитывать гуманное отношение к птицам, любовь к природе.

Оборудование: таблицы «Внешнее строение птицы» (Приложения 1, 2), коллекция перьев, видеофрагменты о птицах, инструктивные карточки к лабораторной работе (Приложение 3).

Ход урока

1. Организационный этап. (1 мин.)

Учитель приветствует детей и настраивает их на работу.

2. Проверка знаний. (3 мин.)

Учитель проводит фронтальный опрос класса по прошлой теме «Значение пресмыкающихся. Происхождение пресмыкающихся»:

Какое значение имеют пресмыкающиеся в природе и в жизни для человека?

От каких животных произошли рептилии?

Назовите животных, относящихся к древним ящерам. Какие из них дали начало древним птицам и млекопитающим?

Какие среды жизни освоили древние пресмыкающиеся? Почему они вымерли?

Почему гаттерию называют живым ископаемым?

3. Переход к новой теме. (2 мин.)

Учитель:

Подвижность, красивое оперение, разноголосое пение - все это делает птиц чудесным украшением природы. Неслучайно многие строки в стихах Пушкина и Некрасова, а также замечательные творения художников и композиторов посвящены птицам. Всем знакомы картина Соврасова « Грачи прилетели «, романсы « Жаворонок» Глинки и « Соловей» Алябьева.

Звучит стихотворение Берестова из цикла « Времена года».

Дикий голубь

Близкое порою нас не тронет,

А чужое кажется родным.

Не поймешь, хохочет или стонет

Дикий голубь голосом грудным.

Как предтеча музыки и речи,

Речи, что не выльется в слова,

Рвется голос страсти человечьей

Из груди иного существа.

Вот и сам певец. Степенный. Кроткий.

( Кроток, кроток, а не приручен!)

Ходит он пружинистой походкой,

В сложенные крылья облачен.

Лучшая одежда - это крылья.

Хорошо сидит. Прочна. Легка.

Не боится, не дождя, не пыли.

И уносит нас под облака.

Вот сейчас расправит крылья голубь,

И они послушно понесут

Радужною грудью скрытый голос,

Голосом наполненный сосуд…

4. Изучение нового материала. (30 мин.)

1. Учитель показывает учащимся видеофрагмент «Птицы».

Учитель:

).Подготовьте устный ответ на вопрос: по каким внешним признакам птицы отличаются от других животных?

). Представьте свой вариант ответа классу и послушайте выступления одноклассников.

). Выполните задания:

а) указать систематическое положение голубя.

б) известна пословица: «каждая птица своим носом кормится». Так ли это?

На таблице (Приложение 1) изображены клювы голубя, цапли, удода, пеликана, фламинго, сокола и др. Объяснить, как строение клюва связано с питанием.

в) чьи это ноги? На таблице (Приложение 2) изображены ноги сокола, страуса, дятла, цапли, утки и др. Как строение ног связано с местами обитания и образом жизни птиц?

(Учащиеся работают в группе, пользуясь текстом учебника «Биология 7 класс» В.М. Константинова стр. 206-207, таблицами и др. наглядными пособиями.)

2. Учитель:

- А сейчас давайте определим черты приспособленности птиц к полёту, но только во внешнем строении.

1). Вспомните, что такое приспособленность?

). Запишите в тетради черты приспособленности птиц к полёту, которые можно выявить во внешнем строении птиц.

). Ответьте на вопросы:

а) как называется покров птицы?

б) как называется основание контурного пера?

в) высокий гребень на грудной кости птиц?

г) не опушенная часть ноги птицы?

д) орган передвижения птицы?

.Учитель:

А сейчас мы будем изучать строение пера птицы.

). Выполните лабораторную работу «Строение перьевого покрова птицы» (см. Приложение 3).

а) запишите в тетради тему работы.

б) рассмотрите перья птиц.

в) зарисуйте в тетради схему строения контурных перьев.

г) какие особенности строения пера помогает птице летать, сохранять тепло, не пропускать воду?

). Сдайте тетрадь учителю.

(Работа выполняется самостоятельно, ученики используют рисунки на стр. 207-208 учебника «Биология 7 класс» В.М. Константинова.)

5. Закрепление. (3 мин.)

Учитель:

А сейчас давайте вспомним, что мы изучали на сегодняшнем уроке.

Ответьте на вопросы:

). По каким внешним признакам птицы отличаются от других животных?

). Какие черты приспособленности птиц к полёту во внешнем строении вы знаете?

). Какое строение имеют контурные перья?

6. Организация домашнего задания. (1 мин.)

Учитель даёт детям задание на дом, предварительно записав его на доске:

Изучить текст параграфа §44 (из учебника «Биология 7 класс» В.М. Константинова) и устно ответить на вопросы в конце параграфа. Дополнительное задание (по желанию): составить кроссворд по теме «Птицы».

По итогам урока учитель выставляет оценки учащимся.

Конспект проведения урока биологии в 7 классе на тему: «Особенности внутреннего строения птиц в связи с приспособленностью к полету»

Тип урока: первичное усвоение знаний

Цель: ознакомить учащихся с особенностями внутреннего строения птиц, связанных с полетом.

Задачи:

1) показать усложнение организации внутреннего строения птиц по сравнению с пресмыкающимися;

) научить узнавать представителей классов птиц в коллекциях, на рисунках, в природе, распознавать системы органов класса птиц, устанавливать взаимосвязь между строением и функцией органов; научить выявлять приспособленность организмов к среде обитания;

) развить навыки самостоятельной работы учащихся, умение работать в группе;

) воспитывать гуманное отношение к птицам, любовь к природе.

Оборудование: скелет птицы (голубя); кости скелета птицы; влажные препараты; таблицы «Класс птицы. Голубь», «Основные классы позвоночных животных»; таблица рельефная «Внутреннее строение птицы»; макет головного мозга позвоночных животных; модель дыхательного аппарата птиц; инструктивные карточки для лабораторной работы.

Для изучения курса зоологии за основу взят учебник Никишова А.И., Шарова И.Х. «Животные».

Ход урока

(Занятие проводится на двух спаренных уроках (80 мин.)

Урок 1

1. Организационный этап. (1 мин)

Учитель приветствует детей и настраивает их на работу

2. Проверка знаний. (10 мин)

Учитель проводит фронтальный опрос класса по прошлой теме:

) Где обитают птицы?

) Из каких отделов состоит тело птицы?

) Как тело птицы приспособлено к полёту?

) Установите черты сходства во внешнем строении птиц с пресмыкающимися.

Четыре человека получают индивидуальные задания по карточкам (работают на местах) (см. Приложение 4).

Задание для отвечающего у доски.

Выяснить особенности строения предложенных перьев птиц. Определить принадлежность пера к одному из типов. Ответ обосновать.

Вариант 1:

а) контурное маховое;

б) контурное рулевое;

Вариант 2:

а) контурное покровное;

б) пуховое.

3. Переход к новой теме. (2 мин.)

Учитель:

- Ребята, напомните мне, какова была тема предыдущего урока?

Подумайте, в связи с этим, как будет звучать тема сегодняшнего урока?

Правильно, сегодня мы будем изучать особенности внутреннего строения птиц в связи с приспособленностью к полету. Запишите тему урока.

4. Изучение нового материала. (22 мин.)

Учитель:

Выполните лабораторную работу № 8 «Строение скелета птиц и его особенности в связи с полетом», используя текст учебника (с.253) и рисунок (с.236).

Заполните таблицу:

Таблица 1

Строение скелета птиц и его особенности в связи с полетом

Выводы обсудите с соседом по парте и запишите в тетрадь

. Закрепление. (5 мин.)

Учитель:

). Почему скелет птицы лёгкий?

). Какое это имеет значение?

). Какие отделы скелета выполняют защитную функцию?

Урок 2

. Изучение нового материала. (19 мин.)

Класс делится на шесть групп. Каждая группа получает своё задание по учебнику (изучить текст учебника по названной системе органов, рассмотреть рисунки учебника), после выполнения которого надо заполнить таблицу.

Первая группа изучает строение мышечной системы птицы(§54, с.165):

Какие группы мышц принимают участие в полёте?

Чем они отличатся от других?

Вторая группа изучает строение и функции пищеварительной и выделительной систем (§55, с.165-166, 168).

Третья группа изучает строение и функции дыхательной системы птиц (§55, с.166-167).

Четвёртая группа изучает строение и функции кровеносной системы птиц (§55, с.167, 168).

Пятая группа изучает нервную систему птиц, её строение и функции (§56, с.168).

Шестая группа изучает половую систему птиц, её строение и функции (§56, с.169).

Таблица 2

Системы органов птиц и их приспособленность к полёту

Таблица зарисована на доске, после выполнения задания представитель каждой из групп выходит к доске и заполняет таблицу (учитель корректирует ответы), а остальные заносят данные себе в тетрадь.

7. Закрепление. (20 мин.)

Контрольная работа по теме «Приспособление птиц к полету».

Вариант 1.

Обязательные вопросы

1. Из каких частей состоит тело птицы?

2.       Какие типы перьев по строению и функциям различают у птиц?

.        Какие отделы имеет скелет птицы?

.        Где начинается и где заканчивается большой круг кровообращения и какова его роль?

.        Какова роль теплокровности в освоении птицами различных эколого-географических районов?

.        Какие отделы головного мозга у птиц наиболее развиты и почему?

.        Чем различаются птенцовые и выводковые птицы? Приведите примеры.

Дополнительные вопросы

1. Когда и от кого произошли птицы?

2.       Какая кость имеет киль и какова его роль?

.        Какие отделы пищеварительной системы птиц участвуют в измельчении пищи?

Вопрос повышенной сложности:

Чем различаются пояса конечностей у птиц и пресмыкающихся?

Вариант 2

Обязательные вопросы

1. Чем покрыто тело птицы?

2.       Какие железы находятся под кожей у птиц?

.        Сколько шейных позвонков бывает у птиц?

.        Как объяснить употребление птицами относительно большого количества пищи?

.        Где у птиц начинается и где заканчивается малый круг кровообращения и какова его роль?

.        Каким образом птицы получают достаточно кислорода для поддержания высокого уровня обмена веществ?

.        Каково строение куриного яйца?

Дополнительные вопросы

1. Чем отличается класс птиц от других классов позвоночных животных?

2.       Какие группы мышц наиболее развиты у птиц и почему?

.        Какую роль в жизнедеятельности птиц сыграло полное разделение сердца на правую и левую половину?

Вопрос повышенной сложности:

Какая пища переваривается быстрее - растительная или животная?

8. Организация домашнего задания. (1 мин.)

Учитель даёт детям задание на дом, предварительно записав его на доске.

По итогам урока учитель выставляет оценки учащимся.

Уникальность данных разработок заключается в том, что в них использованы различные формы обучения, достаточное количество наглядных материалов и, что самое главное, на уроках, ведущихся по представленным конспектам, ученики постоянно задействованы, а не являются пассивными слушателями, как часто бывает на большинстве уроках в общеобразовательных школах.

Таким образом, мы показали, как можно использовать результаты нашего исследования в школьном курсе биологии.

Заключение

В ходе проделанной работы поставленная нами цель - изучение приспособлений птиц к полёту - была достигнута. Для достижения поставленной цели нами были решены следующие задачи - изучение состояние проблемы в биологической литературе и выявление приспособления к полёту у птиц во внешнем и внутреннем строении.

Таким образом, мы пришли к выводу, что возможность полета птиц обеспечивается целым рядом прямых приспособлений. К ним относятся: компактность тела, жесткость и неподвижность туловищного отдела осевого скелета и редукция его хвостового отдела, резкое увеличение размеров грудины и образование на ней киля, прочность пояса передних конечностей (в том числе и образование специального амортизирующего устройства - вилочки), строение скелета крыла (включая и особенности суставных поверхностей и особенно резкие изменения в строении кисти), мощность мускулатуры, обеспечивающая движения крыла, развитие перьев - легких и прочных роговых образований, создающих несущие плоскости крыльев и хвоста и обеспечивающих обтекаемость тела в полете, редукция зубов, облегчающая скелет черепа, общее увеличение объема головного мозга и особенно сильное развитие мозжечка - центра равновесия и координации движений, увеличение массы нервных клеток спинного мозга в области крыльев и т. д.

К внешним приспособлениям птиц к полёту относятся обтекаемая форма тела, перьевой покров с его аэродинамическими особенностями, редукция зубов, к внутренним - легкие, полые кости, негибкое туловище и гибкая шея, воздушные мешки и крылья с развитой мускулатурой, а также особенности головного мозга и обмена веществ.

Также были решены такие задачи, как проведение анализа школьных учебников биологии по данной теме и разработка уроков по данной теме.

Нами было проанализировано содержание двух учебников - В.В. Латюшин, В.А. Шапкин «Биология. Животные. 7 класс» издательства «Дрофа», 2008 г. и В.М. Константинов, В.Г. Бабенко, В.С. Кучменко «Биология. 7 класс» издательства «Вентана-Граф», 2008 г., - которые совершенно отличаются друг от друга своей структурой, и описаны все их достоинства и недостатки.

Разработка уроков по данной теме включает в себя два конспекта для проведения на уроках биологии в 7 классе общеобразовательной школы - «Особенности внешнего строения птиц в связи с приспособленностью к полету» и «Особенности внутреннего строения птиц в связи с приспособленностью к полету», - один из которых двух включает в себя два урока. Мы надеемся, что уроки биологии, по разработанным нами конспектам будут способствовать повышению уровня знаний учащихся.

Список литературы

1.Адольф Т.А., Бутьев В.Т., Михеев А.В., Орлов В.И. Руководство к лабораторным занятиям по зоологии позвоночных. М.Просвещение,1979.

. Аспиз М.Е. Энциклопедический словарь юного биолога. М.: «Педагогика», 1986. - 352 с.;

3. Белякова Г.А. и др. Биология: Справочник для старшеклассников и абитуриентов. - М.: «ЭКСМО-Пресс», 2000. - 352 с.;

. Биологический энциклопедический словарь. М.,1995

. Бровкина Е.Т., Казьмина Н.И. Уроки зоологии: Пособие для учителя - 2-е изд., перераб. - М.: Просвещение, 1987;

. Бутурлин С.А., Гептнер В.Г., Дементьев Г.П., Житков Б.М., Огнев С.И., Промптов А.Н., Туров С.С., Формозов А.Н., Шульпин Л.М. Птицы. Животный мир СССР. // Под ред. А.Н. Формозова и Б.М. Житкова. Москва - Ленинград, Детиздат, 1940. - 398 с.

. Гиляров М.С., Баев А.А., Винберг Г.Г., Заварин Г.А. и др. Биологический энциклопедический словарь. М.: «Советская энциклопедия», 1986. - 831 с.;

. Гладков Н.А. Биологические основы полета птиц. М.: МОИП, 1949. - 248 с.;

. Гладков Н.А., Михеев А.В. Жизнь животных. Энциклопедия в 6-ти томах. Т-5. Птицы. - М.: «Просвещение», 1970. - 612 с.;

. Гуртовой Н.Н., Матвеев Б.С., Дзержинский Ф.Я. Практическая зоотомия позвоночных. Птицы, млекопитающие. М., 1980;

. Дементьев Г.П. Руководство по зоологии. Птицы. М.-Л., 1940 -856 с.

. Дементьев Г.П . Птицы нашей страны. М., 1962.

. Иванов А.И. и др. Птицы СССР, ч.11, М. - Л. - 1951.

. Иванов А.И., Штегман Б.К . Краткий определитель птиц СССР. Л. - 1964.

. Карташев Н.Н. Систематика птиц . М. - 1974.

. Карташов Н.Н., Соколов В.Е., Шилов И.А. Практикум по зоологии позвоночных. М. Высшая школа. - 1981.

. Козлова Е.В. Связь между образом жизни птиц и направлением развития их летательного аппарата. Изд. Акад. Наук СССР, отд. Биол. Наук, №4, 1946.

. Левушкин С.И., Шилов И.А. Общая зоология. М. Высш. школа.,1994.

. Марей Э. Механика животного организма. СПб. - 1975.

. Мензбир М.А. Птицы России, т. П. СПб. - 1995.

. Михеев А.В. Биология птиц. М., 1960.

. Михеев А.В. Биология птиц. Полевой определитель птичьих гнезд. Пособия для студентов пединститутов и учителей средних школ. М.: Топикал, 1996. - 460 с.

. Наумов Н.П., Карташев Н.Н. Зоология позвоночных. - Ч. 2. - Пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие: Учебник для биолог. Спец. ун-тов. - М.: «Высшая школа», 1979. - 272 с.

. Наумов С.П. Зоология позвоночных. М. Просвещение,1973.

. Растения и животные: Руководство для натуралиста. Пер. с нем. / К. Нидон, д-р И. Петерман, П. Шеффель, Б. Шайба. М., Мир, 1991. - 263 с.

. Ромер А., Парсонс Т. Анатомия позвоночных. Т. 2. М. Мир,1992.

. Трайтак Д.И., Клинковская Н.И., Карьенов В.А., Балуев С.И. Биология: Справ. материалы. Учеб. пособие для учащихся - М.: «Просвещение», 1983. - 208 с.

. Хейнрот О. Из жизни птиц. М.: ИЛ., 1947. - 214 с.

. Чельцов-Бебутов А.М. Экология птиц. М.: МГУ., 1982 -127 с.

. Шестакова Г.С. Морфо-биологический анализ как метод изучения полёта птиц. Тр. Ин-та морфологии животных АН СССР вып.9, М. - 1953.

. Шмальгаузен И.И . Основы сравнительной анатомии. М., 1947.

. Штегман Б.К. Механика полёта птиц. «Природа», №6. - 1935.

. Шульпин Л.М. Орнитология. Л., 1940.

. Энциклопедический словарь юного натуралиста / Сост. А.Г. Рогожин. - М.: «Педагогика», 1981. - 406 с.

. Якоби В.Э. Морфо-функциональные приспособления к полёту некоторых птиц семейства ястребиных. АН СССР. Институт морфологии жив. Им. Северцова. М. - 1955.

. Якоби В.Э. Морфо-экологические приспособления к скоростному полету у птиц. - Механизмы полета и ориентации птиц. М.: Наука. - 1966.

Приложение 1

Таблица «Внешнее строение птицы. Чей это клюв?» (Бровкина Е.Т., 1987)

Приложение 2

Таблица «Внешнее строение птицы. Чьи это ноги?» (Бровкина Е.Т., 1987)

Приложение 3

Инструктивная карточка к лабораторной работе «Строение перьевого покрова птицы» (Адольф Т.А., 1979).

Лабораторная работа

Тема: «Строение перьевого покрова птицы»

Цель: Выявить особенности строения перьев птицы

Оборудование: набор перьев, лупа

Ход работы:

1. Рассмотрите перья птицы, расположенные на туловище, крыльях и хвосте, - это контурные перья. Под ними на туловище находятся пуховые перья.

2.       Рассмотрите внимательно контурное перо, найдите на нем ствол, широкие и мягкие опахала и основание ствола - очин.

Зарисуйте внешний вид контурного пера и подпишите его основные части.

3. Найдите пуховое перо. Чем оно отличается от контурного?

В чем их сходство? Зарисуйте его и подпишите основные части.

. Сделайте вывод.

Схема строения контурного пера.

1 - стержень; 2 - опахала; 3 - очин; 4 - ствол.

Приложение 4

Дидактические карточки по теме «Внешнее строение птицы»