"Биология", Шаталова СП., Сухова Т.Е.
Птицы освоили наземно-воздушную среду благодаря сочетанию особенностей строения и работы организма. Обтекаемое тело и оперение помогают летать и сохранять тепло, передние конечности превратились в крылья, а лёгкий скелет не мешает движению. Мощные мышцы приводят крылья в действие, а лёгкие вместе с воздушными мешками обеспечивают интенсивное дыхание. Четырёхкамерное сердце и высокий обмен веществ снабжают организм энергией.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Перо — роговое образование кожи птицы. Оно образует оперение, помогает создавать поверхность крыла и хвоста, сохраняет тепло и защищает тело. Поэтому перья важны не только для полёта, но и для жизни птицы в разных условиях.
Контурное перо — перо с плотным упругим опахалом, то есть широкой плоской частью по обе стороны стержня. Контурные перья плотно прилегают друг к другу и образуют ровную поверхность крыла и хвоста. Такая поверхность помогает птице взаимодействовать с воздухом при полёте и управлять движением.
Киль — выступ грудины, к которому прикрепляются мощные мышцы, приводящие крылья в движение. При сокращении грудных мышц крылья совершают взмахи. Чем сильнее работают эти мышцы, тем больше усилий птица может приложить для полёта.
Воздушные мешки — выросты лёгких, помогающие перемещать воздух через дыхательную систему. Они не заменяют лёгкие: газообмен происходит именно в лёгких. Воздушные мешки делают вентиляцию эффективнее и помогают снабжать организм кислородом во время полёта.
Тело птицы имеет обтекаемую форму: при движении такая форма уменьшает сопротивление воздуха. Перья плотно покрывают тело и помогают сделать его поверхность более гладкой. Контурные перья крыла образуют его рабочую поверхность, а перья хвоста помогают менять направление и тормозить. Поэтому полёт зависит не только от взмахов, но и от формы тела, крыла и оперения.
Передние конечности птицы преобразованы в крылья, потому что именно они создают основную движущую и несущую поверхность при полёте. Задние конечности выполняют другие задачи: птица ходит по земле, цепляется за ветки или передвигается в воде. Форма и расположение пальцев связаны со способом жизни конкретного вида. Например, перепонки между пальцами помогают грести, а цепкие пальцы удерживают птицу на ветке.
Для полёта нужно уменьшить массу тела, но сохранить прочность скелета. Поэтому некоторые кости у птиц полые, а отдельные кости срослись и образуют прочные опоры. К грудины прикреплены грудные мышцы, которые двигают крылья; выступ грудины называется килем. Такая конструкция позволяет передавать мышечное усилие крыльям, не делая скелет слишком тяжёлым.
Во время полёта мышцам требуется много кислорода, поэтому дыхательная система птицы работает интенсивно. Лёгкие осуществляют газообмен, а воздушные мешки служат своеобразными резервуарами и помогают перемещать воздух. Благодаря особенностям системы воздух проходит через лёгкие и при вдохе, и при выдохе. Такое непрерывное прохождение воздуха называют двойным дыханием; оно повышает снабжение организма кислородом.
Полёт и поддержание постоянной температуры тела требуют больших затрат энергии. Интенсивный обмен веществ быстро обеспечивает ткани энергией, а четырёхкамерное сердце эффективно снабжает их кровью. Четыре камеры разделяют потоки крови, богатой кислородом, и крови, в которой кислорода меньше. В результате органы получают достаточно кислорода для активной работы.
Сопоставляйте в таблице устройство каждой особенности с её пользой. Так проще увидеть, что одна и та же часть тела может помогать не только летать, но и передвигаться или сохранять тепло. Приспособления зависят от образа жизни птицы.
| Особенность строения | Как устроена | Значение для жизни и полёта |
|---|---|---|
| Форма тела и оперение | Обтекаемое тело покрыто перьями; контурные перья образуют поверхность крыльев и хвоста. | Уменьшают сопротивление воздуха, помогают летать и управлять полётом; оперение также сохраняет тепло и защищает тело. |
| Передние и задние конечности | Передние конечности преобразованы в крылья, задние приспособлены к ходьбе, сидению на ветках или плаванию. | Крылья обеспечивают полёт, а задние конечности помогают передвигаться подходящим для птицы способом. |
| Скелет и киль | Скелет лёгкий и прочный; некоторые кости полые или сросшиеся. На киле грудины закреплены грудные мышцы. | Небольшая масса облегчает полёт, прочность поддерживает тело, мышцы приводят крылья в движение. |
| Дыхательная система | Лёгкие работают совместно с воздушными мешками, которые перемещают воздух через дыхательную систему. | Газообмен продолжается при вдохе и выдохе, организм получает кислород для интенсивной работы. |
| Кровеносная система и обмен веществ | Четырёхкамерное сердце разделяет потоки крови; обмен веществ протекает интенсивно. | Кислород и энергия быстро поступают к органам, поддерживается постоянная температура тела. |
У голубя передние конечности имеют перья и образуют крылья. Объясните, к какому способу передвижения они приспособлены и какую роль выполняют перья.
Сначала определяем, во что превратились передние конечности птицы: они стали крыльями. Значит, их строение связано прежде всего с передвижением в воздухе. Голубь использует их при полёте.
Затем выясняем роль перьев: контурные перья плотно прилегают друг к другу. Вместе они создают широкую поверхность крыла, которая взаимодействует с воздухом. Такая поверхность участвует в создании подъёмной силы.
Наконец, учитываем, что крылья меняют положение при взмахах. Перья помогают сохранять форму крыла и направлять движение воздуха. Поэтому они важны и для полёта, и для управления им.
Ответ: крылья голубя приспособлены к полёту, а контурные перья образуют их плотную рабочую поверхность, которая помогает создавать подъёмную силу и управлять движением.
У птицы хорошо развиты грудные мышцы и имеется киль. Объясните, как эти особенности помогают ей летать.
Находим связь между килем и мышцами: киль — выступ грудины, к которому прикреплены грудные мышцы. Такое прикрепление помогает мышцам передавать усилие скелету. Грудина служит прочной опорой для работы мышц.
При сокращении грудные мышцы приводят крылья в движение. Взмахи позволяют птице отталкиваться от воздуха и поддерживать полёт. Мощные мышцы нужны, потому что для этого требуется значительное усилие.
Соединяем обе особенности: киль обеспечивает место прикрепления, а мышцы создают силу. Если мышцы развиты хорошо, они способны энергично двигать крыльями. Так строение груди связано с полётом.
Ответ: киль служит местом прикрепления грудных мышц, а их сокращения двигают крылья. Вместе эти особенности помогают птице совершать сильные взмахи.
Представьте, что у птицы удалены воздушные мешки, но лёгкие сохранены. Объясните, почему это затруднит полёт и обеспечит ли сохранение лёгких прежнюю эффективность дыхания.
Вспоминаем, что лёгкие проводят газообмен, а воздушные мешки помогают перемещать воздух через дыхательную систему. Эти органы выполняют разные, но связанные функции. Поэтому наличие лёгких не делает воздушные мешки ненужными.
При отсутствии мешков движение воздуха через лёгкие станет менее эффективным. Кислород будет хуже поступать к тканям, хотя во время полёта потребность в нём особенно велика. Из-за недостатка кислорода мышцы не смогут работать так же интенсивно.
Проверяем вывод: сохранённые лёгкие продолжат газообмен, но дыхательная система лишится эффективной вентиляции. Значит, прежнего снабжения кислородом не будет. Это затруднит продолжительный и активный полёт.
Ответ: удаление воздушных мешков затруднит перемещение воздуха через лёгкие и снизит эффективность дыхания. Сохранение лёгких не обеспечит прежнее снабжение кислородом, необходимое для полёта.
Ошибка — считать, что птица поднимается в воздух только благодаря взмахам крыльев. Так думают, потому что взмахи заметны, а работу формы крыла и оперения увидеть сложнее. Проверьте себя: объясните, какую поверхность создают контурные перья и почему обтекаемое тело уменьшает сопротивление воздуха.
Ошибка — путать воздушные мешки с лёгкими. Их названия могут навести на мысль, что обе части выполняют одну и ту же функцию, но газообмен происходит в лёгких, а мешки помогают вентиляции. Проверьте себя вопросом: где кислород переходит в кровь, а что обеспечивает движение воздуха?
Ошибка — считать, что полые кости делают скелет непрочным. Это кажется логичным, если представить кость пустой и тонкой, однако скелет птицы сочетает малую массу с прочностью благодаря особенностям строения и срастанию костей. Проверьте себя: нужно объяснить не только, как уменьшается масса, но и чем поддерживается прочность.
Ошибка — думать, что все особенности птиц нужны только для полёта. Такое объяснение не учитывает, что задние конечности помогают ходить, плавать или держаться на ветках, а оперение сохраняет тепло и защищает тело. Проверьте себя: для каждой особенности назовите пользу в разных ситуациях, а не только в воздухе.
Для понимания темы пригодятся знания об общих признаках позвоночных, строении скелета и мышц, дыхательной и кровеносной системах. Здесь эти системы рассматриваются как части единого организма, приспособленного к определённой среде. Тема также опирается на представление о связи строения организма с образом жизни. Позже эти знания помогут сравнивать разные группы позвоночных и изучать разнообразие птиц, их поведение и эволюционные приспособления.
Зачем птице киль?
Киль — выступ на грудины, к которому прикрепляются мощные грудные мышцы. Когда они сокращаются, крылья движутся, поэтому киль помогает птице летать.
Почему у птиц лёгкие сочетаются с воздушными мешками?
Лёгкие участвуют в газообмене, а воздушные мешки помогают перемещать воздух через дыхательную систему. Благодаря им воздух проходит через лёгкие и при вдохе, и при выдохе, что особенно важно при полёте.
Всегда ли птицы способны летать?
Нет, некоторые птицы не летают, например страусы и пингвины. Их конечности и другие особенности тела приспособлены к бегу или плаванию.
Как оперение помогает птице?
Плотно прилегающие перья формируют поверхность крыла и хвоста, которые участвуют в полёте и помогают управлять им. Оперение также сохраняет тепло и защищает тело.
Почему птицам нужно много энергии?
Полёт требует значительных затрат энергии, а птицы поддерживают постоянную температуру тела. Интенсивный обмен веществ и эффективная работа кровеносной системы обеспечивают организм кислородом и энергией.
§29. Птицы – покорители наземно-воздушной среды
