§ 57. Обеспечение организма птиц веществами и энергией. Теплокровность

Определения и обозначения

Обмен веществ — поступление в организм необходимых веществ, их преобразование и использование, а также удаление продуктов обмена. Иначе говоря, организм получает нужное из окружающей среды, использует это и избавляется от ненужного. Благодаря обмену веществ клетки могут работать, а организм — поддерживать жизнедеятельность.

Энергетический обмен — получение энергии при расщеплении питательных веществ. Энергия нужна птице для работы органов, движения и поддержания температуры тела. Поэтому поступившая с пищей энергия не запасается целиком: значительная её часть расходуется на текущие потребности организма.

Теплокровность — способность поддерживать сравнительно постоянную температуру тела независимо от температуры окружающей среды. Это помогает птице сохранять активность при изменениях погоды. Однако постоянство температуры не означает, что она никогда не меняется: организму приходится регулировать теплообмен и тратить на это энергию.

Терморегуляция — процессы, с помощью которых организм сохраняет подходящую температуру тела, регулируя образование и отдачу тепла. Тепло образуется в ходе обмена веществ, а его потерю помогает ограничивать перьевой покров. Терморегуляция позволяет согласовать теплообразование и теплоотдачу, чтобы температура оставалась в подходящих пределах.

Как это устроено

Пища сначала проходит через пищеварительную систему. Там сложные вещества расщепляются на более простые, потому что крупные частицы не могут всасываться и попасть к клеткам напрямую. Получившиеся питательные вещества всасываются и поступают в кровь, откуда могут быть доставлены тканям. Так пища становится доступным для организма материалом и источником энергии.

Кислород поступает в организм через дыхательную систему. Он нужен клеткам для процессов, при которых питательные вещества используются с высвобождением энергии. Без кислорода клетки не могли бы получать энергию тем же способом, который обеспечивает интенсивные потребности организма птицы. При этом кислород сам не является источником энергии: её поставляют питательные вещества.

Кровеносная система связывает органы, в которых вещества поступают в организм, с клетками, где они используются. Кровь доставляет клеткам кислород и питательные вещества, потому что клеткам необходимо получать их для обмена веществ. От клеток она переносит углекислый газ и другие продукты обмена к органам, которые обеспечивают их удаление. Сердце и кровообращение помогают поддерживать постоянную доставку веществ при активной работе организма.

У птиц обмен веществ идёт интенсивно, поэтому в организме образуется значительное количество тепла. Это тепло помогает поддерживать температуру тела, а подходящая температура нужна для нормальной работы органов и активности. Если бы тепло образовывалось недостаточно или терялось слишком быстро, организму было бы сложнее сохранять нужный уровень температуры. Следовательно, образование тепла связано с работой клеток и общими потребностями птицы.

Поддержание температуры требует непрерывных энергетических затрат, поскольку организм расходует энергию и на работу органов, и на терморегуляцию. Поэтому птице нужно регулярно получать пищу, чтобы пополнять поступление питательных веществ. Перьевой покров замедляет потерю тепла и помогает сохранить уже образовавшееся тепло. Он не заменяет обмен веществ: без теплообразования организм не получил бы тепло, которое перья помогают удерживать.

Как организм птицы получает вещества и энергию и поддерживает температуру

Читайте таблицу как последовательность взаимосвязанных процессов: поступление пищи и кислорода обеспечивает клетки необходимыми веществами, а кровь связывает эти процессы с работой тканей. Затем сопоставьте последнюю строку с обменом веществ: тепло образуется внутри организма, а перья помогают его сохранить. Так проще различить источники веществ, их перенос и значение для температуры тела.

Разбор задач

Задача 1. Объясните, почему птице необходимо регулярно получать пищу. В ответе нужно связать пищу не только с насыщением, но и с работой клеток. Проследим, что происходит с питательными веществами после еды, и выясним, на что организм расходует полученную энергию. Это позволит объяснить, почему одного разового поступления пищи недостаточно для постоянной работы организма.

1. Пища переваривается, а питательные вещества всасываются и поступают в кровь. Значит, клетки получают из пищи вещества, которые могут использовать.
2. При расщеплении питательных веществ высвобождается энергия. Она расходуется на работу органов и поддержание температуры тела.
3. Поскольку эти процессы идут постоянно, организм регулярно тратит энергию. Новые порции пищи пополняют поступление питательных веществ.

Ответ: птице нужно регулярно питаться, потому что она непрерывно расходует энергию на работу организма и поддержание температуры. Пища поставляет питательные вещества, при расщеплении которых высвобождается энергия.

Задача 2. Проследите путь кислорода от дыхательной системы до клеток и объясните, зачем он нужен. Здесь важно не перепутать поступление кислорода с его доставкой по организму. Сначала выясним, какая система обеспечивает его поступление, а затем — как кислород достигает клеток. В конце свяжем его присутствие с получением энергии из питательных веществ.

1. Кислород поступает в организм через дыхательную систему. Так он оказывается внутри тела птицы.
2. Кровь принимает кислород и переносит его по кровеносной системе к клеткам. Кровообращение позволяет доставить кислород не только к органам дыхания, но и к тканям.
3. В клетках кислород необходим для процессов энергетического обмена. Энергия при этом получается из питательных веществ, а не из кислорода самого по себе.

Ответ: кислород поступает через дыхательную систему, а кровь доставляет его к клеткам. Там он участвует в процессах, при которых питательные вещества обеспечивают организм энергией.

Задача 3. Птица находится в холодной среде. Объясните, какие особенности помогают ей сохранять температуру тела и почему это требует энергии. Нужно различить образование тепла и уменьшение его потери: это разные стороны поддержания температуры. Сначала укажем, откуда организм получает тепло, затем объясним роль перьев. Наконец, свяжем оба процесса с потребностью птицы в пище.

1. При обмене веществ в организме образуется тепло. Для этого клетки используют питательные вещества, а процессы обмена требуют энергии.
2. Перьевой покров замедляет потерю тепла во внешнюю среду. Перья помогают удерживать тепло, но сами его не создают.
3. В холоде организму по-прежнему нужно обеспечивать работу органов и терморегуляцию. Поэтому птице важно получать пищу, питательные вещества которой обеспечивают энергетические затраты.

Ответ: тепло образуется при обмене веществ, а перья уменьшают его потерю. Поддержание температуры требует энергии, поэтому птице необходимо регулярно питаться.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что теплокровность означает неизменную температуру при любых условиях. Такое представление возникает из-за слова «постоянная», но речь идёт о поддержании температуры в определённых пределах. Организм регулирует образование и отдачу тепла, затрачивая энергию. Проверьте себя вопросом: нужно ли птице поддерживать температуру и тратить на это энергию? Если да, температура не остаётся неизменной сама собой.

Ошибка: полагать, что птица получает энергию непосредственно из кислорода. Кислород участвует в процессах энергетического обмена, поэтому его роль легко принять за роль источника энергии. Источником служат питательные вещества, поступающие с пищей. Чтобы проверить ответ, спросите себя, что расщепляется в клетках: кислород или питательные вещества?

Ошибка: смешивать пищеварение и кровообращение. Путаница возникает потому, что обе системы связаны с поступлением веществ к клеткам. Но пища расщепляется и всасывается в пищеварительной системе, а кровь переносит вещества по организму. Для самопроверки разделите этапы: сначала питательные вещества получают из пищи, затем кровь доставляет их клеткам.

Ошибка: считать, что перья сами производят тепло. Перьевой покров заметно помогает птице сохранять тепло, поэтому его функцию иногда принимают за теплообразование. На самом деле тепло возникает в ходе обмена веществ, а перья лишь уменьшают его потерю. Проверьте себя: перья обеспечивают клетки энергией или помогают удерживать уже образовавшееся тепло?

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, как устроены пищеварительная, дыхательная и кровеносная системы птиц и как кровь переносит вещества. Эти знания связывают строение органов с обменом веществ и клеточным дыханием: становится понятно, откуда клетки получают питательные вещества и кислород. Теплокровность показывает, как работа организма помогает приспосабливаться к условиям среды. Это пригодится при сравнении птиц и млекопитающих с животными, температура тела которых зависит от температуры окружающей среды.

Что запомнить

• Питательные вещества поступают в организм с пищей и после переваривания всасываются.
• Кислород необходим клеткам для процессов энергетического обмена.
• Кровь доставляет клеткам кислород и питательные вещества.
• Обмен веществ обеспечивает образование энергии и тепла.
• Птицы поддерживают сравнительно постоянную температуру тела.
• Теплокровность связана с большими затратами энергии и необходимостью регулярно питаться.
• Перьевой покров помогает уменьшать потерю тепла.