§ 45. Внутреннее строение птиц

Определения и обозначения

Воздушные мешки — тонкостенные выросты дыхательной системы, соединённые с лёгкими. Они запасают и перемещают воздух, поэтому помогают вентилировать лёгкие при разных фазах дыхания. Однако кислород в кровь поступает не в мешках, а в лёгких.

Двойное дыхание — прохождение воздуха через лёгкие и при вдохе, и при выдохе. Такое движение поддерживают воздушные мешки: они направляют свежий воздух через лёгкие даже тогда, когда птица выдыхает. Благодаря этому дыхание остаётся эффективным во время полёта.

Малый круг кровообращения — движение крови от сердца к лёгким и обратно к сердцу. В лёгких венозная кровь отдаёт углекислый газ и насыщается кислородом. Затем она возвращается в сердце и направляется в большой круг.

Киль — выступ грудины, к которому прикрепляются мощные грудные мышцы. Их сокращения двигают крылья при полёте. Чем активнее работают крылья, тем больше кислорода и питательных веществ должны получать эти мышцы.

Как это устроено

Пищеварительная система птицы приспособлена к быстрому поступлению и переработке пищи, ведь полёт требует много энергии. Клюв захватывает пищу и заменяет зубы, поэтому птице не нужно носить тяжёлые челюсти с зубами. Далее пища проходит по пищеводу, попадает в желудок и кишечник, где переваривается и всасывается. Такое строение помогает получить энергию без лишнего увеличения массы тела.

Желудок разделён на два отдела, потому что они выполняют разные задачи. В железистом желудке выделяются пищеварительные соки, которые начинают химическое расщепление пищи. В мускульном желудке сильные стенки перетирают пищу, часто с помощью проглоченных камешков. Поэтому даже твёрдые частицы становятся доступными для дальнейшего переваривания.

Воздух проходит через ноздри, дыхательные пути и лёгкие, а затем распределяется между воздушными мешками. При вдохе часть свежего воздуха поступает в лёгкие, а часть заполняет задние мешки. При выдохе воздух из мешков снова проходит через лёгкие, поэтому газообмен продолжается и в эту фазу. Такая вентиляция обеспечивает организм кислородом для работы грудных мышц.

Сердце птицы состоит из двух предсердий и двух желудочков, поэтому потоки артериальной и венозной крови полностью разделены. В малом круге кровь идёт к лёгким и насыщается кислородом, а в большом круге доставляет его тканям. Два круга и четырёхкамерное сердце не позволяют кислородной и бедной кислородом крови смешиваться. Это поддерживает высокий обмен веществ и постоянную температуру тела.

Почки удаляют из крови продукты обмена, которые образуются при работе клеток. У птиц моча поступает в клоаку, а отдельного мочевого пузыря обычно нет, что уменьшает массу тела. У большинства самок развит только левый яичник, тогда как правый недоразвит. Такое уменьшение органов размножения также связано с приспособлением к полёту.

Внутренние системы органов птиц и их особенности

В таблице сначала найдите нужную систему, затем сравните её органы с выполняемой функцией. Особенно полезно сопоставлять строение дыхательной и кровеносной систем: вместе они объясняют высокий обмен веществ птицы. Последний столбец помогает увидеть, как отдельная особенность связана с полётом.

Разбор задач

Задача 1. Проследите путь воздуха у птицы при вдохе и выдохе. Укажите, какую роль играют воздушные мешки.

Нужно не просто перечислить органы, а показать движение воздуха в обе фазы дыхания. Главный признак двойного дыхания — лёгкие получают воздух и во время вдоха, и во время выдоха. Воздушные мешки при этом работают как резервуары и направляющие полости.

1. При вдохе воздух входит через ноздри, проходит по дыхательным путям и частично поступает в лёгкие, а частично — в задние воздушные мешки.
2. В лёгких происходит газообмен: кислород переходит в кровь, а углекислый газ выходит из неё.
3. При выдохе воздух из задних мешков проходит через лёгкие, поэтому газообмен продолжается, а использованный воздух покидает организм.
4. Передний мешок принимает воздух после прохождения через лёгкие и помогает вывести его наружу.

Ответ: воздух движется через дыхательные пути, воздушные мешки и лёгкие так, что лёгкие вентилируются в обе фазы. Воздушные мешки обеспечивают это движение, но сами не являются главным местом газообмена.

Задача 2. Сравните сердце птицы с сердцем пресмыкающегося: назовите число камер и объясните, как строение влияет на состав крови в организме.

Сначала нужно установить количество камер, затем выяснить, разделяются ли потоки крови. У птицы сердце имеет два предсердия и два желудочка. У большинства пресмыкающихся желудочек разделён неполной перегородкой, поэтому кровь может частично смешиваться.

1. У птицы венозная кровь поступает в правое предсердие, а артериальная — в левое.
2. Правый желудочек направляет венозную кровь в лёгкие, а левый желудочек — артериальную кровь к органам.
3. Полная перегородка между половинами сердца не даёт этим потокам смешиваться.
4. У пресмыкающегося неполное разделение желудочка обычно допускает смешивание крови, поэтому снабжение тканей кислородом менее эффективно.

Ответ: сердце птицы четырёхкамерное и полностью разделяет артериальную и венозную кровь. У большинства пресмыкающихся сердце трёхкамерное, поэтому разделение крови неполное.

Задача 3. Объясните, почему особенности дыхательной и кровеносной систем помогают птице поддерживать высокий уровень обмена веществ во время полёта.

Полёт требует постоянной работы крупных грудных мышц и больших затрат энергии. Значит, клеткам нужно непрерывно доставлять кислород и быстро удалять углекислый газ. Для ответа надо объединить действие дыхательной системы с работой сердца.

1. Воздушные мешки поддерживают прохождение воздуха через лёгкие и при вдохе, и при выдохе.
2. В лёгких кровь получает кислород, а углекислый газ удаляется из организма.
3. Четырёхкамерное сердце не допускает смешивания артериальной и венозной крови.
4. Два круга кровообращения направляют насыщенную кислородом кровь к мышцам, где идёт интенсивное получение энергии.

Ответ: двойное дыхание обеспечивает эффективный газообмен, а четырёхкамерное сердце быстро доставляет насыщенную кислородом кровь к тканям. Поэтому мышцы могут долго работать, поддерживая полёт и высокую температуру тела.

Типичные ошибки

Ошибка 1. Считать, что воздушные мешки сами выполняют газообмен. Так происходит из-за их заметной роли в дыхании, но они только перемещают воздух. Проверка: место перехода кислорода в кровь — лёгкие.

Ошибка 2. Путать двойное дыхание с наличием двух лёгких. Число лёгких здесь не является смыслом термина. Проверка: нужно вспомнить, что воздух проходит через лёгкие при вдохе и выдохе.

Ошибка 3. Утверждать, что в сердце птицы смешивается артериальная и венозная кровь. Ошибку вызывает представление о сердце пресмыкающихся. Проверка: у птицы четыре камеры и полная перегородка между половинами сердца.

Ошибка 4. Считать, что у всех самок развиты оба яичника. Обычно функционирует только левый, а правый недоразвит. Проверка: формулируйте правило со словами «у большинства», а не «у всех».

Связь с другими темами

До изучения внутреннего строения птиц нужно знать общие признаки позвоночных и назначение основных систем органов. Эти знания помогают понимать, какую задачу решает каждый орган и как органы работают вместе. Например, дыхательная система снабжает кислородом кровь, а кровеносная переносит его к клеткам.

Тема объясняет приспособленность птиц к полёту и теплокровность. Она также помогает сравнить птиц с пресмыкающимися: у птиц эффективнее разделены потоки крови и вентиляция лёгких. Поэтому различия в строении связаны с разным уровнем активности животных.

Что запомнить

• Пищеварительная система птиц приспособлена к быстрому перерабатыванию пищи.
• Желудок состоит из железистого и мускульного отделов.
• Воздушные мешки участвуют в вентиляции лёгких, но не заменяют их.
• При вдохе и выдохе воздух проходит через лёгкие.
• Сердце птицы четырёхкамерное.
• Артериальная и венозная кровь в сердце птицы не смешиваются.
• У большинства самок птиц развит только левый яичник.