"Биология (изд. "Русское слово")", Тихонова Е.Т., Романова Н.И.
Птицы приспособлены к полёту благодаря особенностям внутреннего строения. Лёгкий скелет, киль и мощные грудные мышцы обеспечивают движение крыльев, а лёгкие с воздушными мешками — непрерывное поступление кислорода. Четырёхкамерное сердце быстро снабжает органы кровью, пищеварительная система эффективно перерабатывает пищу, а развитые нервная система и органы чувств помогают управлять полётом и ориентироваться в пространстве.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Воздушные мешки — тонкостенные выросты дыхательной системы, связанные с лёгкими. Они расположены между внутренними органами и частично заходят в полости костей. Мешки запасают воздух и помогают проветривать лёгкие, но сами не заменяют их при газообмене.
Двойное дыхание — поступление богатого кислородом воздуха через лёгкие и при вдохе, и при выдохе. Воздушные мешки направляют потоки так, чтобы в лёгких почти непрерывно был свежий воздух. У млекопитающих при выдохе из лёгких удаляется отработанный воздух, поэтому такой вентиляции нет.
Киль — выступ грудины, к которому прикрепляются мощные грудные мышцы. Он увеличивает поверхность для крепления мышц. Чем сильнее развит киль, тем эффективнее мышцы могут двигать крыльями.
Четырёхкамерное сердце — сердце с двумя предсердиями и двумя желудочками, полностью разделяющее артериальную и венозную кровь. Артериальная кровь несёт много кислорода к органам, а венозная возвращается к сердцу. Такое разделение поддерживает интенсивную работу мышц во время полёта.
Скелет птицы должен быть одновременно лёгким и достаточно прочным. Многие кости у птиц полые, а некоторые отделы скелета срастаются, поэтому конструкция становится жёсткой и не теряет прочности при малой массе. Развитая грудина с килем образует опору для мышц, которые создают движения крыльев.
Крылья приводят в движение главным образом большие грудные мышцы и мышцы, расположенные с другой стороны грудины. Их сокращение тянет кости крыла вниз или возвращает их в исходное положение. Киль нужен потому, что без прочного места крепления мощные мышцы не смогли бы эффективно передавать силу костям.
Лёгкие птицы сравнительно плотные и почти не изменяют объём, поэтому сами по себе они не работают как обычные расширяющиеся мешки. Воздух движется благодаря воздушным мешкам, которые при вдохе наполняются, а при выдохе сжимаются. Такая система направляет воздух через лёгкие последовательно в обе фазы дыхания и обеспечивает постоянное поступление кислорода к крови.
Пища захватывается клювом, который у птиц заменяет зубы и губы. По пищеводу она попадает в зоб, где может временно накапливаться и размягчаться, затем поступает в желудок и кишечник, где переваривается и всасывается. Короткий и лёгкий пищеварительный тракт помогает не увеличивать массу тела, но обеспечивает организм энергией.
Четырёхкамерное сердце разделяет два круга кровообращения и не допускает смешивания крови. Кровь быстро переносит кислород к мышцам, а выделительная система удаляет растворённые ненужные вещества преимущественно в составе мочевой кислоты, что уменьшает потерю воды. Развитые отделы мозга, зрение, слух и равновесие позволяют точно управлять движениями и быстро реагировать во время полёта.
| Система органов | Особенности строения | Значение для организма |
|---|---|---|
| Опорно-двигательная система | Лёгкие кости, срастание некоторых костей, грудина с килем, мощные мышцы | Уменьшает массу тела и обеспечивает движение крыльев |
| Дыхательная система | Плотные лёгкие, связанные с воздушными мешками | Поддерживает непрерывный приток кислорода при полёте |
| Пищеварительная система | Клюв, пищевод, зоб, желудок и кишечник | Захватывает, обрабатывает пищу и снабжает организм энергией |
| Кровеносная система | Четырёхкамерное сердце и два круга кровообращения | Быстро доставляет кислород и питательные вещества к тканям |
| Выделительная система | Почки, отсутствие мочевого пузыря у большинства птиц, выделение мочевой кислоты | Удаляет ненужные вещества и уменьшает потерю воды |
| Нервная система и органы чувств | Развитый мозг, хорошее зрение, слух и чувство равновесия | Координирует полёт, ориентацию и поведение |
Таблицу удобно читать по строкам: сначала определить систему органов, затем найти её особенность и связать её со значением. Можно использовать её и для сравнения птиц с другими позвоночными. При ответе на вопрос называйте не только признак, но и пользу, которую он даёт организму.
Нужно распределить два связанных органа по системам организма. Оба органа участвуют в дыхании, но выполняют разные функции. Поэтому нельзя относить воздушные мешки к отдельной системе только из-за их необычного строения.
Ответ: лёгкие и воздушные мешки относятся к дыхательной системе. Лёгкие обеспечивают газообмен, а мешки помогают двигать воздух.
Нужно проследить не только вдох, но и выдох. У птиц движение воздуха поддерживают передние и задние воздушные мешки. Поэтому две фазы дыхания образуют единый поток через лёгкие.
Ответ: воздушные мешки работают как резервуары и насосы, направляя воздух через лёгкие при вдохе и выдохе. Благодаря этому кровь получает кислород почти непрерывно.
Здесь нужно построить причинную цепочку от строения к функции. Каждый названный признак относится к своему этапу полёта: движению крыльев, дыханию или снабжению тканей. Полный ответ должен показать связь всех звеньев.
Ответ: киль и мышцы создают движение, воздушные мешки поддерживают дыхание, а сердце снабжает мышцы кислородом. Вместе эти признаки позволяют птице долго выполнять интенсивную работу в полёте.
Ошибка: считать, что газообмен происходит в воздушных мешках. Её допускают из-за того, что мешки участвуют в движении воздуха, но газообмен происходит в лёгких. Проверка простая: спросите себя, где кислород переходит в кровь.
Ошибка: понимать двойное дыхание как два вдоха или два набора лёгких. На самом деле речь идёт о прохождении воздуха через лёгкие при вдохе и выдохе. Проверьте себя, назвав обе фазы движения воздуха.
Ошибка: считать, что кровь в сердце птицы смешивается. Четыре камеры и перегородки полностью разделяют артериальную и венозную кровь. Если в объяснении появляется смешивание, нужно вспомнить устройство желудочков и предсердий.
Ошибка: приписывать килю самостоятельное движение крыла. Киль не сокращается, а служит местом прикрепления грудных мышц, которые и приводят крылья в движение. Для проверки назовите отдельно опору и действующую мышцу.
До изучения строения птиц нужно знать основные системы органов позвоночных. Особенно важно различать вдох, выдох и газообмен, потому что эти процессы связаны, но не одинаковы.
Сведения о скелете, мышцах и дыхании помогают объяснить приспособленность птиц к полёту. Отдельный признак становится понятнее, если связать его с выполняемой функцией.
Сравнение кровообращения и дыхания птиц с системами других позвоночных пригодится при изучении эволюции животных. Так можно увидеть, какие особенности повышают выносливость и активность организма.
Зачем птицам нужны воздушные мешки?
Воздушные мешки служат резервуарами воздуха и обеспечивают его движение через лёгкие. Благодаря им лёгкие получают воздух и при вдохе, и при выдохе, что особенно важно во время полёта.
Почему дыхание птиц называют двойным?
При вдохе и при выдохе через лёгкие проходит воздух, богатый кислородом. У млекопитающих при выдохе из лёгких удаляется отработанный воздух, поэтому непрерывного прохождения свежего воздуха через лёгкие нет.
Где у птиц происходит газообмен?
Газообмен происходит в лёгких: кислород поступает в кровь, а углекислый газ удаляется из неё. Воздушные мешки сами не являются главным местом газообмена.
Для чего нужен киль на грудине?
Киль — это выступ грудины, к которому прикрепляются мощные грудные мышцы. Сокращаясь, эти мышцы двигают крылья и создают силу, необходимую для полёта.
Почему в сердце птицы не смешивается кровь?
Сердце птицы состоит из двух предсердий и двух желудочков. Перегородки полностью разделяют венозную и артериальную кровь, поэтому органы получают кровь с высоким содержанием кислорода.
§ 46. Особенности внутреннего строения птиц
