§ 44. Опорно-двигательная система птиц

Определения и обозначения

Пневматические кости — полые внутри кости, связанные с воздушными мешками птицы. Воздух в полостях уменьшает массу скелета, а значит, облегчает полёт. Однако такими являются не все кости: многие сохраняют обычное плотное строение. Полости не означают, что кость совсем лишена опоры и легко ломается.

Киль — вырост грудины на нижней стороне грудной клетки. К нему прикрепляются мощные грудные мышцы, которые приводят в движение крылья. Чем активнее птица летает, тем большее значение имеет развитая мускулатура груди. Киль даёт мышцам широкое место для прикрепления.

Вилочка — парная кость плечевого пояса, образованная сросшимися ключицами. Она укрепляет плечевой пояс, который соединяет крылья с туловищем. При взмахах на эту область действуют значительные нагрузки. Вилочка помогает выдерживать их и передавать усилие от мышц к крыльям.

Сросшиеся кости — костные элементы, объединённые в неподвижное или малоподвижное соединение. Такое соединение делает отдельный участок скелета более устойчивым. Оно особенно полезно там, где при движении важна прочность, а не большая подвижность. У птиц срастание ряда костей помогает скелету выдерживать нагрузки при полёте и передвижении.

Как это устроено

Полёт требует одновременно лёгкости и прочности, поэтому скелет птицы не просто уменьшен в массе. В некоторых костях есть полости, связанные с воздушными мешками, а отдельные костные элементы срослись и образовали устойчивые опоры. Такая конструкция снижает массу и не даёт скелету стать непрочным. Обтекаемая форма тела также уменьшает сопротивление воздуха во время движения.

Осевой скелет включает череп, позвоночник и грудную клетку. Череп птицы сравнительно лёгкий, а позвоночник разделён на отделы, приспособленные к разным нагрузкам. Часть позвонков срастается, в частности в области таза и туловища, поэтому тело получает прочную опору. При этом подвижность сохраняется там, где она необходима, например в шее.

Грудная клетка защищает внутренние органы и служит опорой для мышц, работающих при полёте. Рёбра соединяют её части и делают грудную область устойчивой, а грудина несёт киль. На киле закрепляются мощные мышцы, двигающие крылья, поэтому его размер связан с нагрузкой при полёте. Вилочка и другие кости плечевого пояса укрепляют место соединения крыльев с туловищем.

Передние конечности птицы превратились в крылья, но сохраняют общий план строения конечности позвоночного животного. Кости плеча, предплечья и кисти изменены: некоторые из них уменьшены, а некоторые срослись. Это делает крыло более лёгким и жёстким, а его форма поддерживает маховые перья. В результате конечность служит не для обычной опоры на землю, а для полёта.

Задняя конечность включает бедро, голень и стопу, которая у птиц нередко имеет сросшиеся элементы. Пальцы могут быть длинными, короткими, снабжёнными когтями или соединёнными перепонками. Различия помогают ногам выполнять нужную работу: ходить, бегать, плавать или удерживать добычу. Общий план строения остаётся сходным, но пропорции и устройство пальцев зависят от образа жизни птицы.

Приспособления опорно-двигательной системы птиц к полёту и передвижению

В таблице удобно сначала найти элемент скелета или мышц, а затем сопоставить его строение с выполняемой работой. Так видно, что один признак редко действует сам по себе: например, полёт связан и с крылом, и с мышцами, и с прочным плечевым поясом. Сравнивая строки, можно объяснить, как скелет помогает не только летать, но и передвигаться по земле или воде.

Разбор задач

1. Почему наличие киля на грудины считают признаком приспособления птиц к полёту?

Нужно связать форму грудины с работой мышц, а не просто назвать киль частью скелета. Во время полёта крылья должны многократно и с усилием двигаться. Для этого необходимы мощные мышцы, надёжно прикреплённые к туловищу.

1. Определяем, где расположен киль: это вырост грудины.
2. Вспоминаем, что к килю прикрепляются крупные грудные мышцы.
3. Связываем работу этих мышц со взмахами крыльев и делаем вывод о значении киля.

Ответ: киль служит местом прикрепления мощных грудных мышц, которые двигают крылья. Поэтому он помогает птице совершать взмахи и является приспособлением к полёту.

2. Сравните переднюю конечность птицы и переднюю конечность наземного позвоночного животного и укажите два отличия, связанные с полётом.

Сравнение нужно проводить по строению и функции, а не только по внешнему виду. У наземного животного передняя конечность обычно служит опорой или помогает передвигаться по поверхности. У птицы она стала крылом, поэтому её кости должны работать вместе с перьями и выдерживать нагрузку при взмахах.

1. Первое отличие: передняя конечность птицы преобразована в крыло, тогда как у наземного животного она может быть ногой или лапой.
2. Второе отличие: у птицы некоторые кости крыла уменьшены или срослись, а в кисти изменены пальцы.
3. Объясняем связь с полётом: уменьшение снижает массу, а срастание делает отдельные части крыла более устойчивыми.

Ответ: передняя конечность птицы превратилась в крыло; её кости и пальцы изменены, в том числе уменьшены или срослись. Эти особенности помогают сделать крыло лёгким и прочным.

3. У птицы повреждены вилочка и коракоиды. Как это повлияет на полёт? Обоснуйте ответ.

В задаче важно оценить не только сами повреждённые кости, но и то, с чем они связаны. Вилочка и коракоиды входят в плечевой пояс, соединяющий крылья с туловищем. При полёте через эту область передаются усилия от мышц к крыльям.

1. Определяем роль костей: они укрепляют плечевой пояс и грудную клетку.
2. Учитываем нагрузку: при взмахах крылья и мышцы воздействуют на плечевой пояс.
3. Делаем вывод: повреждение ослабит опору и затруднит передачу усилия, необходимого для движения крыльев.

Ответ: полёт станет затруднённым и менее эффективным. Ослабленный плечевой пояс хуже выдерживает нагрузку и передаёт усилия от мышц к крыльям.

Типичные ошибки

Ошибка — считать все кости птицы полностью полыми. Её допускают, потому что слово «пневматические» связывают со всем скелетом и запоминают только признак лёгкости. На самом деле полости есть лишь в части костей. Проверь себя: формулируй точно — «некоторые кости пневматические».

Ошибка — называть крыло отдельным органом, не связывая его со скелетом передней конечности. Внешняя форма крыла может скрывать кости, поэтому легко забыть о его происхождении. Крыло — видоизменённая передняя конечность. Чтобы проверить себя, назови его костные отделы и сравни их с отделами конечности других позвоночных.

Ошибка — путать киль с позвоночником. Оба термина связаны со скелетом туловища, но киль — вырост грудины, а не часть позвоночного столба. Путаница возникает, если запомнить только, что киль находится на груди. Проверь себя вопросом: к какой кости прикрепляются грудные мышцы? Ответ — к килю на грудине.

Ошибка — объяснять лёгкость птицы только полыми костями. Это кажется достаточным объяснением, потому что пневматизация заметно уменьшает массу отдельных костей. Но полыми бывают не все кости, а облегчение связано также с изменениями отдельных элементов и их срастанием. Проверь объяснение: упомяни и лёгкость, и прочность скелета, не приписывая один признак всему скелету.

Связь с другими темами

Для понимания темы пригодятся знания об отделах скелета позвоночных животных, строении конечностей и способах соединения костей. Нужно также помнить, что мышцы двигают кости, а место их прикрепления влияет на работу конечности. Эти знания помогают связать отдельные элементы птичьего скелета с их функциями.

Дальше строение скелета пригодится при изучении полёта птиц и работы дыхательной системы, связанной с воздушными мешками. Оно также помогает объяснять приспособленность животных к среде обитания и сравнивать классы позвоночных. Сопоставляя скелеты, можно увидеть, как общий план строения меняется в ответ на разные способы движения.

Что запомнить

• Скелет птицы лёгкий, но прочный благодаря пневматизации и срастанию костей.
• Передние конечности птицы преобразованы в крылья.
• Киль грудины служит местом прикрепления мощных грудных мышц.
• Вилочка укрепляет плечевой пояс и грудную клетку.
• Позвоночник и таз птицы имеют участки сросшихся костей.
• Строение задних конечностей связано с ходьбой, бегом, плаванием или хватанием.