Опорно-рухова система. Скелет
Опорно-рухова
система притаманна всім тваринам. У різних тварин різні органи опори й
руху, які зумовлюють певну форму та розміри тіла. Особливості будови
опорно-рухової системи тварин залежать від їхніх умов існування.
ОсноВні функції опорно-рухової системи
Опорно-рухова система тварин дає їм можливість рухатися. Вона також захищає всі або найбільш важливі внутрішні органи від пошкоджень. Ця система впливає й на просторове розміщення внутрішніх органів тварин, які прикріплюються до її елементів. Окрім того, м’язи як складові опорно-рухової системи беруть участь у роботі внутрішніх органів. Вони забезпечують просування їжі травною системою, рухають кров по судинах та беруть участь у роботі дихальної системи.
ОсоблиВості будоВи опорно-рухоВої системи
Опорно-рухова система складається з великої кількості опорних і рухових елементів. Здебільшого рухові елементи у тварин представлені м’язами, хоча в деяких (наприклад, у морських зірок) для руху використовується система трубочок з рідиною під високим тиском. Тварини рухаються завдяки скороченням м’язів. Однак для забезпечення руху м’язи повинні бути прикріплені до опорних елементів скелета (мал. 35.1-35.2), інакше просто зміниться довжина м’яза і все. Саме тому обов’язковою складовою будь-якої опорно-рухової системи є наявність і м’язів, і опорних елементів.
Дуже важливими елементами опорно-рухової системи є місця прикріплення м’язів до елементів скелета. Так, у хребетних у місцях прикріплення м’язів кістки мають складний рельєф поверхні із горбиків і западин. Саме вивчаючи рельєф кісток вимерлих тварин, учені відтворюють розмір і форму їхніх м’язів. І відтворюють дуже точно. Це складна робота, але завдяки їй ми можемо дізнатися, як виглядали й рухалися вже давно вимерлі тварини.
Різноманітність опорно-рухоВих систем
Залежно від розташування й структури опорних елементів виділяють кілька основних типів скелета тварин (мал. 35.3, с. 142), які розглянуті в таблиці.
Типи скелета тварин
Дива гідростатики
Ефективність гідростатичного скелета можна продемонструвати на прикладі пластикової пляшки з газованою водою. Поки пляшка закрита й тиск у ній значний, вона дуже міцна. На неї можна поставити доволі важкий предмет, і вона витримає. Якщо ж цю пляшку відкоркувати й вилити з неї воду, то навіть не дуже важкий предмет легко її сплющить.
Ліквідація пошкоджень
І тварини із зовнішнім, і тварини із внутрішнім скелетом можуть отримувати пошкодження. Але їхня опорна система досить непогано відновлюється. Хоча й відбувається це по-різному. Наприклад, рак може втратити свою клешню під час нападу хижака, але він відновить її після кількох линянь. Після першого линяння вона буде ще маленька, а потім швидко наздожене за розміром уцілілу клешню.
Деякі тварини із внутрішнім скелетом (наприклад, тритони) теж можуть відрощувати втрачені кінцівки. Але більшість із них здатна тільки зарощувати переломи та інші пошкодження. Вони можуть робити це тому, що їхній скелет складається із живої танини.
Фантастична мрія про їздових жуків
Розмір тіла тварин із зовнішнім скелетом обмежують закони фізики. Їхні м'язи повинні розміщуватися всередині трубчастих кінцівок, а великі кінцівки повинні мати товсті стінки, щоб витримати вагу тварини. Через це всередині трубчастих кінцівок не можна розмістити м'язи з великою площею поперечного перерізу — вона обмежується діаметром кінцівки. А саме площа перерізу визначає силу м'яза. У такому разі опорно-руховій системі не вистачить сили, щоб забезпечити рухи тіла з великою масою. Саме тому жуки розміром з коня так і залишаться лише на сторінках фантастичних романів.
Як літають комахи?
Політ комах забезпечується рухом їхніх крил. Для того щоб їх піднімати та опускати, комахи використовують два способи.
У першому випадку м'язи прикріплюються безпосередньо до виступів крил (мал. 35.4). Їхнє скорочення та розслаблення разом із рухами пластинок сегмента тіла й приводить до підйому чи опускання крил. Так літають бабки.
У другому випадку м'язи до крил не приєднуються (мал. 35.5). М'язи, які прикріплені до верхньої та нижньої пластин грудного сегмента тіла комахи, під час скорочення опускають верхню пластину, яка тисне на виступ крила, що знаходиться всередині сегмента. Унаслідок цього крило піднімається. Скорочення поздовжніх м'язів приводить до підйому цієї ж пластини, у результаті чого крила піднімаються. Так літають метелики.
Запам'ятайте найВажлиВіше
Опорно-рухова система необхідна для підтримання тіла й окремих його частин, для руху організму і його органів, для захисту м’яких частин тіла. В опорно-руховій системі розрізняють скелет і м’язи. Скелет — це сукупність твердих і опорних утворів опорно-рухової системи
ОсноВні функції опорно-рухової системи
Опорно-рухова система тварин дає їм можливість рухатися. Вона також захищає всі або найбільш важливі внутрішні органи від пошкоджень. Ця система впливає й на просторове розміщення внутрішніх органів тварин, які прикріплюються до її елементів. Окрім того, м’язи як складові опорно-рухової системи беруть участь у роботі внутрішніх органів. Вони забезпечують просування їжі травною системою, рухають кров по судинах та беруть участь у роботі дихальної системи.
ОсоблиВості будоВи опорно-рухоВої системи
Опорно-рухова система складається з великої кількості опорних і рухових елементів. Здебільшого рухові елементи у тварин представлені м’язами, хоча в деяких (наприклад, у морських зірок) для руху використовується система трубочок з рідиною під високим тиском. Тварини рухаються завдяки скороченням м’язів. Однак для забезпечення руху м’язи повинні бути прикріплені до опорних елементів скелета (мал. 35.1-35.2), інакше просто зміниться довжина м’яза і все. Саме тому обов’язковою складовою будь-якої опорно-рухової системи є наявність і м’язів, і опорних елементів.
Дуже важливими елементами опорно-рухової системи є місця прикріплення м’язів до елементів скелета. Так, у хребетних у місцях прикріплення м’язів кістки мають складний рельєф поверхні із горбиків і западин. Саме вивчаючи рельєф кісток вимерлих тварин, учені відтворюють розмір і форму їхніх м’язів. І відтворюють дуже точно. Це складна робота, але завдяки їй ми можемо дізнатися, як виглядали й рухалися вже давно вимерлі тварини.
Різноманітність опорно-рухоВих систем
Залежно від розташування й структури опорних елементів виділяють кілька основних типів скелета тварин (мал. 35.3, с. 142), які розглянуті в таблиці.
Типи скелета тварин
|
Тип скелета |
Особливості будови |
Хто з тварин має |
|
Зов нішній |
Зовнішній
скелет представлений твердим панциром, який укриває все тіло тварини
ззовні. Найчастіше основою цього панцира є речовина хітин.
М’язи прикріплюються до нього зсередини |
Ракоподібні, павукоподібні, комахи та інші членистоногі |
|
Вну- тріш- ній |
Внутрішній
скелет представлений кістками й розташований усередині тіла тварини. У
його основі лежить жива кісткова або хрящова тканина, багата на сполуки
Фосфору, що дозволяє йому безперешкодно рости |
Риби, амфібії, рептилії, птахи, ссавці |
|
Гідро- статич ний |
Гідростатичний
скелет представлений порожнинами, які заповнені рідиною під тиском. Ці
порожнини й використовуються як місця опори м’язами червів під час руху |
Кільчаки, деякі молюски |
|
Зміша ний |
Поєднує в
собі елементи скелетів різних типів. Наприклад, черевоногі
молюски мають як елементи гідростатичного скелета (порожнини в тілі,
заповнені гемолімфою), так і елементи зовнішнього скелета (черепашка) |
Черевоногі молюски, деякі головоногі молюски (на-утилуси) |
Дива гідростатики
Ефективність гідростатичного скелета можна продемонструвати на прикладі пластикової пляшки з газованою водою. Поки пляшка закрита й тиск у ній значний, вона дуже міцна. На неї можна поставити доволі важкий предмет, і вона витримає. Якщо ж цю пляшку відкоркувати й вилити з неї воду, то навіть не дуже важкий предмет легко її сплющить.
Ліквідація пошкоджень
І тварини із зовнішнім, і тварини із внутрішнім скелетом можуть отримувати пошкодження. Але їхня опорна система досить непогано відновлюється. Хоча й відбувається це по-різному. Наприклад, рак може втратити свою клешню під час нападу хижака, але він відновить її після кількох линянь. Після першого линяння вона буде ще маленька, а потім швидко наздожене за розміром уцілілу клешню.
Деякі тварини із внутрішнім скелетом (наприклад, тритони) теж можуть відрощувати втрачені кінцівки. Але більшість із них здатна тільки зарощувати переломи та інші пошкодження. Вони можуть робити це тому, що їхній скелет складається із живої танини.
Фантастична мрія про їздових жуків
Розмір тіла тварин із зовнішнім скелетом обмежують закони фізики. Їхні м'язи повинні розміщуватися всередині трубчастих кінцівок, а великі кінцівки повинні мати товсті стінки, щоб витримати вагу тварини. Через це всередині трубчастих кінцівок не можна розмістити м'язи з великою площею поперечного перерізу — вона обмежується діаметром кінцівки. А саме площа перерізу визначає силу м'яза. У такому разі опорно-руховій системі не вистачить сили, щоб забезпечити рухи тіла з великою масою. Саме тому жуки розміром з коня так і залишаться лише на сторінках фантастичних романів.
Як літають комахи?
Політ комах забезпечується рухом їхніх крил. Для того щоб їх піднімати та опускати, комахи використовують два способи.
У першому випадку м'язи прикріплюються безпосередньо до виступів крил (мал. 35.4). Їхнє скорочення та розслаблення разом із рухами пластинок сегмента тіла й приводить до підйому чи опускання крил. Так літають бабки.
У другому випадку м'язи до крил не приєднуються (мал. 35.5). М'язи, які прикріплені до верхньої та нижньої пластин грудного сегмента тіла комахи, під час скорочення опускають верхню пластину, яка тисне на виступ крила, що знаходиться всередині сегмента. Унаслідок цього крило піднімається. Скорочення поздовжніх м'язів приводить до підйому цієї ж пластини, у результаті чого крила піднімаються. Так літають метелики.
Запам'ятайте найВажлиВіше
Опорно-рухова система необхідна для підтримання тіла й окремих його частин, для руху організму і його органів, для захисту м’яких частин тіла. В опорно-руховій системі розрізняють скелет і м’язи. Скелет — це сукупність твердих і опорних утворів опорно-рухової системи
Опорно-рухова система хребетних тварин
ЯКИЙ
ТИП ОПОРНО-РУХОВОЇ СИСТЕМИ ХАРАКТЕРНИЙ ДЛЯ ХРЕБЕТНИХ ТВАРИН? Усім
хребетним тваринам притаманний внутрішній скелет, що виконує захисну
функцію і слугує місцем прикріплення м’язів. Під час ембріонального
розвитку в цих тварин закладається хорда (див. мал. 92). У хребетних
тварин хорду заступає хрящовий (хрящові риби, осетрові риби) або
кістковий (кісткові риби, земноводні, плазуни, птахи, ссавці) хребет.
Хребет побудований з хребців (мал. 200). Кожен хребець складається з
тіла та дуги. Отвори верхніх дуг, накладаючись одна на одну, утворюють
хребтовий канал, у якому розташований спинний мозок.
• Скелет кісткової риби складається із черепа, хребта та скелета плавців. Череп - скелет голови - утворений великою кількістю кісток, які нерухомо з’єднані між собою (мал. 201. А). Рухливо сполучається із черепом лише нижня щелепа, що дає змогу тварині активно захоплювати здобич, та зяброві кришки, які забезпечують дихальні рухи. Череп захищає головний мозок. До складу черепа входять і зяброві дуги, на яких розміщені зябра.
У хребті риб є два відділи: тулубовий і хвостовий. Тулубові хребці несуть ребра, хвостові ребер не мають.
Скелет плавців кісткових риб представлений кістковими променями. Скелет парних плавців (грудних і черевних) включає ще й пояси кінцівок. До їхніх кісток приєднуються м’язи, що рухають плавці. Мускулатура краще розвинена на спинному боці тіла та у хвостовому відділі (мал. 201. Б). М’язи тулуба мають вигляд широких стрічок. Також є спеціалізовані м’язи, які рухають нижню щелепу, зяброві кришки, плавці тощо.
Рухи риб насамперед забезпечують плавці: хвостовий плавець - активний поступальний рух, а парні (грудні та черевні) - повільний рух, зупинки та повороти. Непарні плавці забезпечують стійкість тіла під час плавання. У русі бере участь і хребет: м’язи згинають тіло, а хребет, при їхньому розслабленні, - розгинає його.
ЯКІ ОСОБЛИВОСТІ ОПОРНО-РУХОВОЇ СИСТЕМИ НАЗЕМНИХ ХРЕБЕТНИХ ТВАРИН? • Хребет амфібій (мал. 202) має шийний, тулубовий, крижовий і хвостовий відділи. Єдиний шийний хребець з’єднує голову з тулубом. Тому рухливість голови в цих тварин обмежена. До єдиного крижового хребця приєднуються кістки тазового поясу. Амфібії зазвичай не мають ребер, лише у тритонів, саламандр вони недорозвинені. Череп в амфібій переважно хрящовий.
Скелет кінцівок включає кістки вільних кінцівок (передніх і задніх) та їхніх поясів. Він має типову для наземних хребетних тварин будову. Передню кінцівку утворюють кістки плеча, передпліччя та кисті. Пояс передніх кінцівок (плечовий пояс) складається з парних кісток: лопаток, воронячих кісток і ключиць. У місці сполучення воронячих кісток приєднується грудина. Задня кінцівка складається з кісток стегна, гомілки та стопи. Пояс задніх кінцівок утворений трьома парами зрослих між собою кісток -кістками тазу. Кінцівки закінчуються пальцями (переважно п’ятьма).
Мускулатура амфібій порівняно з рибами краще диференційована. Це пов’язано з виходом на суходіл та появою парних кінцівок. Тому в амфібій найкраще розвинені м’язи кінцівок та їхніх поясів.
Завдяки парним кінцівкам хвостаті амфібії можуть переповзати з одного місця на інше, червоподібно вигинаючи тіло (наведіть приклади хвостатих амфібій). У безхвостих амфібій задні, добре розвинені кінцівки забезпечують пересування стрибками (наве-
діть приклади безхвостих амфібій). Між пальцями задніх кінцівок жаб є перетинки, завдяки яким ці тварини можуть плавати.
* Хребет рептилій (мал. 203) складається з п’яти відділів: шийного, грудного, поперекового, крижового та хвостового. Шийний відділ утворений кількома хребцями, які забезпечують значну рухомість голови. До грудних і поперекових хребців приєднуються добре розвинені ребра. У рептилій є справжня грудна клітка, утворена грудними хребцями, ребрами та грудною кісткою (знайдіть її на мал. 203). Череп рептилій майже повністю кістковий.
З появою справжньої грудної клітки в рептилій з’являються міжреберні м’язи (пригадайте їхні функції). Кінцівки плазунів розташовані під тулубом, тому під час пересування їхнє тіло наче плазує по субстрату. Плазуни можуть не тільки пересуватися по суходолу, а й плавати у воді. Так, між пальцями задніх кінцівок крокодилів є плавальні перетинки, а кінцівки черепах - мешканців водойм - перетворені на ласти.
Особливі варіанти руху притаманні зміям. У них відсутні кінцівки, але збільшене число хребців (їх може бути понад 430) та відсутня грудина,
тому в них немає жорсткої грудної клітки.
Найбільш поширений спосіб пересування змій - хвилеподібні вигинання тіла. Водяні вужі, морські змії можуть вправно плавати у воді.
• Скелет птахів (мал. 204) характеризується легкістю, оскільки частина кісток має порожнини, заповнені повітрям (мал. 205).
Він поділяється на скелет голови (череп), тулуба (хребет та грудна клітка), кінцівок та їхніх поясів. Характерною особливістю черепа птахів є те, що більшість його кісток зростаються між собою, а не сполучаються за допомогою швів, як у рептилій. Великий об’єм мозкової коробки пов’язаний з прогресивним розвитком головного мозку. Привертають увагу і великі очні западини. Щелепи птахів видовжені і, як ви вже знаєте, вкриті роговими чохлами. Завдяки цьому створюється досконалий апарат для захоплення їжі, адже зуби у птахів відсутні.
Хребет має низку особливостей, пов’язаних з польотом. Шийний відділ складається з великої кількості хребців (від 11 до 25). Це надає голові значної рухливості. Хребці грудного, поперекового, крижового відділів сполучені між собою нерухомо. Так створюється міцна основа для роботи крил під час польоту. Складний криж створює надійну опору для задніх кінцівок, оскільки на них припадає вся маса його тіла. Частина хвостових хребців залишаються вільними, а останні хребці - зростаються між собою, утворюючи куприкову кістку (мал. 204), до якої прикріплюються пера хвоста.
Ви вже знаєте, що в більшості видів птахів грудина має плаский виріст - кіль. До нього прикріплюються м’язи, що забезпечують рухи крил під час польоту. У поясі передніх кінцівок ключиці зрослися між собою, утворюючи так звану вилку (мал. 204). Вона надає пружності поясу передніх кінцівок. Скелет крила складається з трьох відділів: плеча, передпліччя та кисті. На передніх кінцівках птахів залишається лише три пальці. Скелет задньої кінцівки складається із стегна, гомілки та стопи. Більшість кісток стопи зростаються між собою та утворюють довгу кістку -цівку, яка разом з пальцями вкрита роговими лусочками (мал. 204). Цівка надає нозі міцності і збільшує її рухомість.
Основним способом пересування більшості птахів є політ. Під час зльоту птахи можуть використовувати зустрічні потоки вітру. Політ, за якого постійно по черзі працюють великі та малі грудні м’язи, називають махальним, або активним (мал. 206, 1). Він потребує значних витрат мускульної енергії. Великі хижі птахи - орли, шуліки, грифи - протягом тривалого часу можуть у пошуках здобичі кружляти у повітрі, майже не рухаючи крилами. Це ширяючий, або пасивний, політ (мал. 206, 2), який здійснюється завдяки висхідним потокам теплого повітря, що підіймаються від поверхні землі, нерівномірно нагрітої сонцем. Ширяючий політ, на відміну від махального, не потребує значних витрат енергії.
• Розгляньте малюнок 207. А і знайдіть на ньому всі складові скелета ссавця. Порівняйте його будову зі скелетами амфібій, рептилій і птахів. Характерною рисою будови скелета більшості ссавців є те, що шийний відділ їхнього хребта представлений сімома хребцями (й у миші, й у жирафи). Мускулатура ссавців добре розвинена і диференційована (мал. 207. Б). Для ссавців характерна наявність діафрагми, що бере участь у дихальних рухах: завдяки її скороченню змінюється об’єм грудної порожнини. Добре розвинені також м’язи спини, кінцівок та їхніх поясів, а також жувальні м’язи, які приводять у рух нижню щелепу.
Ссавцям притаманні різні способи пересування (мал. 208). Багато мешканців наземного середовища, такі як копитні, барси, гепарди, вовки, лисиці (мал. 208, 1), здатні бігати. Зайцеподібні (зайці, кролі) можуть пересуватися стрибками: тому в них видовжені задні ноги (мал. 208, 2). Ссавці-зем-лериї прокладають свої ходи у ґрунті: кроти риють за допомогою передніх риючих кінцівок (мал. 208, 3), а сліпаки - за допомогою потужних різців.
Мал. 207. А. Будова скелета ссавця: 1 - череп; 2 - шийні хребці; 3 - грудні хребці; 4 - поперекові хребці; 5 - крижові хребці; 6 - тазові кістки; 7 - хвостові хребці; 8 - стегнова кістка; 9 - мала і велика гомілкові кістки; 10 - кістки стопи; 11 - ребра; 12 - грудина; 13 - кістки кисті; 14 - променева кістка; 15 - ліктьова кістка; 16 - плечова кістка; 17 - лопатка. Б. М'язова система ссавця (зверніть увагу, наскільки добре вона диференційована)
Є ссавці, здатні до пасивного або активного польоту. На малюнку 208, 4 зображено гризуна - летягу звичайну. Цей вид до початку XX ст. мешкав і на території України. Більшу частину життя летяга проводить на деревах, зрідка спускаючися з них на землю. Між передніми та задніми ногами в неї є шкірна перетинка, яка дає змогу пасивно планерувати з дерева на дерево, долаючи відстань до 50 м. Змінюючи натяг шкірної перетинки, летяга здатна змінювати напрямок польоту, а довгий пухнастий хвіст слугує для гальмування.
Активний політ притаманний рукокрилим. Пригадайте, у цих тварин від верхівки другого пальця передніх кінцівок до хвоста вздовж тулуба тягнеться складка шкіри, що слугує крилом (мал. 208, 5). Подібно до птахів, у рукокрилих утворюється кіль грудини та добре розвинені грудні м’язи, які забезпечують рухи крил.
Мешканці водойм, наприклад китоподібні, здатні вправно плавати та пірнати (мал. 208, 6). У них обтічна форма тіла, передні кінцівки перетворилися на ласти. Основний орган руху - хвостовий плавець.
Ф Біологічний словничок: активний та пасивний політ, кіль, цівка.
УЗАГАЛЬНЕННЯ ЗНАНЬ
Усім хордовим тваринам притаманний внутрішній скелет. У хребетних тварин формується скелет голови (череп), тулуба (хребет, а в плазунів, птахів і ссавців - ще й грудна клітка), кінцівок (включає скелет поясів кінцівок та скелет вільної кінцівки).
Серед хребетних тварин найменш диференційовані м'язи в риб, краще диференційовані - у наземних тварин. Це пов’язано з появою парних кінцівок.
Різним групам хордових тварин притаманні різні способи пересування. Мешканці водойм плавають у товщі води, наземні тварини - повзають, бігають, стрибають, мешканці ґрунту риють ходи. До активного польоту здатні птахи та рукокрилі.
ПЕРЕВІРТЕ ЗДОБУТІ ЗНАННЯ
1. Що спільного та відмінного в будові опорно-рухової системи риб і амфібій?
2. Які особливості будови опорно-рухової системи рептилій характеризують їх як мешканців наземного середовища? 3. Які особливості опорно-рухової системи птахів пов'язані з пристосуванням до польоту? 4. Що спільного та відмінного в будові скелета птахів і кажанів? 5. Які ви знаєте пристосування ссавців до різних способів руху?
ОБГОВОРІТЬ У ГРУПАХ
Як ускладнювався скелет хребетних тварин у процесі історичного розвитку? ДЛЯ ДОПИТЛИВИХ І КМІТЛИВИХ
1. У китоподібних відсутні задні кінцівки. Але інколи народжуються дитинчата з недорозвиненими задніми кінцівками. Чим це можна пояснити? 2. Порівняйте особливості польоту комах і птахів, а також особливості будови їхньої опорно-рухової системи.
ПРАКТИЧНА РОБОТА 5
Тема: Порівняння будови скелетів хребетних тварин
Мета: розглянути скелети різних представників хребетних тварин, знайти риси подібності і відмінності.
Обладнання, матеріали та об’єкти дослідження: скелети риби, жаби, ящірки, птаха, ссавця; лінійки, малюнки скелетів хребетних тварин.
Хід роботи
1. Розгляньте скелет риб. Зверніть увагу на скелет голови (череп), скелет тулуба (хребет), кінцівки (парні плавці та їхні пояси).
2. Розгляньте скелет жаби. Знайдіть скелет голови (череп ), скелет тулуба (хребет), парні кінцівки та їхні пояси. Які головні ускладнення будови скелета жаби порівняно з рибами? Із чим це пов’язано?
3. Розгляньте скелет ящірки. Знайдіть відділи скелета: скелет голови (череп), скелет тулуба (хребет), парні кінцівки та їхні пояси. Яка форма і довжина хребта ящірки? Із чим пов’язана така будова хребта? Як розміщені кінцівки?
4. Розгляньте будову скелета птаха. Знайдіть відділи: скелет голови (череп), скелет тулуба (хребет), парні передні кінцівки (крила), задні кінцівки та їхні пояси. Яких видозмін зазнав скелет передніх і задніх кінцівок птаха? Із чим це пов'язано?
5. Розгляньте будову скелета ссавця. Знайдіть відділи скелета: скелет голови (череп), скелет тулуба (хребет), парні кінцівки та їхні пояси. До скелета якої тварини найбільш подібний скелет ссавця?
6. Зробіть висновки, як будова скелета залежить від способу життя тварини, які ускладнення в будові скелетів тварин ви побачили.
• Скелет кісткової риби складається із черепа, хребта та скелета плавців. Череп - скелет голови - утворений великою кількістю кісток, які нерухомо з’єднані між собою (мал. 201. А). Рухливо сполучається із черепом лише нижня щелепа, що дає змогу тварині активно захоплювати здобич, та зяброві кришки, які забезпечують дихальні рухи. Череп захищає головний мозок. До складу черепа входять і зяброві дуги, на яких розміщені зябра.
У хребті риб є два відділи: тулубовий і хвостовий. Тулубові хребці несуть ребра, хвостові ребер не мають.
Скелет плавців кісткових риб представлений кістковими променями. Скелет парних плавців (грудних і черевних) включає ще й пояси кінцівок. До їхніх кісток приєднуються м’язи, що рухають плавці. Мускулатура краще розвинена на спинному боці тіла та у хвостовому відділі (мал. 201. Б). М’язи тулуба мають вигляд широких стрічок. Також є спеціалізовані м’язи, які рухають нижню щелепу, зяброві кришки, плавці тощо.
Рухи риб насамперед забезпечують плавці: хвостовий плавець - активний поступальний рух, а парні (грудні та черевні) - повільний рух, зупинки та повороти. Непарні плавці забезпечують стійкість тіла під час плавання. У русі бере участь і хребет: м’язи згинають тіло, а хребет, при їхньому розслабленні, - розгинає його.
ЯКІ ОСОБЛИВОСТІ ОПОРНО-РУХОВОЇ СИСТЕМИ НАЗЕМНИХ ХРЕБЕТНИХ ТВАРИН? • Хребет амфібій (мал. 202) має шийний, тулубовий, крижовий і хвостовий відділи. Єдиний шийний хребець з’єднує голову з тулубом. Тому рухливість голови в цих тварин обмежена. До єдиного крижового хребця приєднуються кістки тазового поясу. Амфібії зазвичай не мають ребер, лише у тритонів, саламандр вони недорозвинені. Череп в амфібій переважно хрящовий.
Скелет кінцівок включає кістки вільних кінцівок (передніх і задніх) та їхніх поясів. Він має типову для наземних хребетних тварин будову. Передню кінцівку утворюють кістки плеча, передпліччя та кисті. Пояс передніх кінцівок (плечовий пояс) складається з парних кісток: лопаток, воронячих кісток і ключиць. У місці сполучення воронячих кісток приєднується грудина. Задня кінцівка складається з кісток стегна, гомілки та стопи. Пояс задніх кінцівок утворений трьома парами зрослих між собою кісток -кістками тазу. Кінцівки закінчуються пальцями (переважно п’ятьма).
Мускулатура амфібій порівняно з рибами краще диференційована. Це пов’язано з виходом на суходіл та появою парних кінцівок. Тому в амфібій найкраще розвинені м’язи кінцівок та їхніх поясів.
Завдяки парним кінцівкам хвостаті амфібії можуть переповзати з одного місця на інше, червоподібно вигинаючи тіло (наведіть приклади хвостатих амфібій). У безхвостих амфібій задні, добре розвинені кінцівки забезпечують пересування стрибками (наве-
діть приклади безхвостих амфібій). Між пальцями задніх кінцівок жаб є перетинки, завдяки яким ці тварини можуть плавати.
* Хребет рептилій (мал. 203) складається з п’яти відділів: шийного, грудного, поперекового, крижового та хвостового. Шийний відділ утворений кількома хребцями, які забезпечують значну рухомість голови. До грудних і поперекових хребців приєднуються добре розвинені ребра. У рептилій є справжня грудна клітка, утворена грудними хребцями, ребрами та грудною кісткою (знайдіть її на мал. 203). Череп рептилій майже повністю кістковий.
З появою справжньої грудної клітки в рептилій з’являються міжреберні м’язи (пригадайте їхні функції). Кінцівки плазунів розташовані під тулубом, тому під час пересування їхнє тіло наче плазує по субстрату. Плазуни можуть не тільки пересуватися по суходолу, а й плавати у воді. Так, між пальцями задніх кінцівок крокодилів є плавальні перетинки, а кінцівки черепах - мешканців водойм - перетворені на ласти.
Особливі варіанти руху притаманні зміям. У них відсутні кінцівки, але збільшене число хребців (їх може бути понад 430) та відсутня грудина,
тому в них немає жорсткої грудної клітки.
Найбільш поширений спосіб пересування змій - хвилеподібні вигинання тіла. Водяні вужі, морські змії можуть вправно плавати у воді.
• Скелет птахів (мал. 204) характеризується легкістю, оскільки частина кісток має порожнини, заповнені повітрям (мал. 205).
Він поділяється на скелет голови (череп), тулуба (хребет та грудна клітка), кінцівок та їхніх поясів. Характерною особливістю черепа птахів є те, що більшість його кісток зростаються між собою, а не сполучаються за допомогою швів, як у рептилій. Великий об’єм мозкової коробки пов’язаний з прогресивним розвитком головного мозку. Привертають увагу і великі очні западини. Щелепи птахів видовжені і, як ви вже знаєте, вкриті роговими чохлами. Завдяки цьому створюється досконалий апарат для захоплення їжі, адже зуби у птахів відсутні.
Хребет має низку особливостей, пов’язаних з польотом. Шийний відділ складається з великої кількості хребців (від 11 до 25). Це надає голові значної рухливості. Хребці грудного, поперекового, крижового відділів сполучені між собою нерухомо. Так створюється міцна основа для роботи крил під час польоту. Складний криж створює надійну опору для задніх кінцівок, оскільки на них припадає вся маса його тіла. Частина хвостових хребців залишаються вільними, а останні хребці - зростаються між собою, утворюючи куприкову кістку (мал. 204), до якої прикріплюються пера хвоста.
Ви вже знаєте, що в більшості видів птахів грудина має плаский виріст - кіль. До нього прикріплюються м’язи, що забезпечують рухи крил під час польоту. У поясі передніх кінцівок ключиці зрослися між собою, утворюючи так звану вилку (мал. 204). Вона надає пружності поясу передніх кінцівок. Скелет крила складається з трьох відділів: плеча, передпліччя та кисті. На передніх кінцівках птахів залишається лише три пальці. Скелет задньої кінцівки складається із стегна, гомілки та стопи. Більшість кісток стопи зростаються між собою та утворюють довгу кістку -цівку, яка разом з пальцями вкрита роговими лусочками (мал. 204). Цівка надає нозі міцності і збільшує її рухомість.
Основним способом пересування більшості птахів є політ. Під час зльоту птахи можуть використовувати зустрічні потоки вітру. Політ, за якого постійно по черзі працюють великі та малі грудні м’язи, називають махальним, або активним (мал. 206, 1). Він потребує значних витрат мускульної енергії. Великі хижі птахи - орли, шуліки, грифи - протягом тривалого часу можуть у пошуках здобичі кружляти у повітрі, майже не рухаючи крилами. Це ширяючий, або пасивний, політ (мал. 206, 2), який здійснюється завдяки висхідним потокам теплого повітря, що підіймаються від поверхні землі, нерівномірно нагрітої сонцем. Ширяючий політ, на відміну від махального, не потребує значних витрат енергії.
• Розгляньте малюнок 207. А і знайдіть на ньому всі складові скелета ссавця. Порівняйте його будову зі скелетами амфібій, рептилій і птахів. Характерною рисою будови скелета більшості ссавців є те, що шийний відділ їхнього хребта представлений сімома хребцями (й у миші, й у жирафи). Мускулатура ссавців добре розвинена і диференційована (мал. 207. Б). Для ссавців характерна наявність діафрагми, що бере участь у дихальних рухах: завдяки її скороченню змінюється об’єм грудної порожнини. Добре розвинені також м’язи спини, кінцівок та їхніх поясів, а також жувальні м’язи, які приводять у рух нижню щелепу.
Ссавцям притаманні різні способи пересування (мал. 208). Багато мешканців наземного середовища, такі як копитні, барси, гепарди, вовки, лисиці (мал. 208, 1), здатні бігати. Зайцеподібні (зайці, кролі) можуть пересуватися стрибками: тому в них видовжені задні ноги (мал. 208, 2). Ссавці-зем-лериї прокладають свої ходи у ґрунті: кроти риють за допомогою передніх риючих кінцівок (мал. 208, 3), а сліпаки - за допомогою потужних різців.
Мал. 207. А. Будова скелета ссавця: 1 - череп; 2 - шийні хребці; 3 - грудні хребці; 4 - поперекові хребці; 5 - крижові хребці; 6 - тазові кістки; 7 - хвостові хребці; 8 - стегнова кістка; 9 - мала і велика гомілкові кістки; 10 - кістки стопи; 11 - ребра; 12 - грудина; 13 - кістки кисті; 14 - променева кістка; 15 - ліктьова кістка; 16 - плечова кістка; 17 - лопатка. Б. М'язова система ссавця (зверніть увагу, наскільки добре вона диференційована)
Є ссавці, здатні до пасивного або активного польоту. На малюнку 208, 4 зображено гризуна - летягу звичайну. Цей вид до початку XX ст. мешкав і на території України. Більшу частину життя летяга проводить на деревах, зрідка спускаючися з них на землю. Між передніми та задніми ногами в неї є шкірна перетинка, яка дає змогу пасивно планерувати з дерева на дерево, долаючи відстань до 50 м. Змінюючи натяг шкірної перетинки, летяга здатна змінювати напрямок польоту, а довгий пухнастий хвіст слугує для гальмування.
Активний політ притаманний рукокрилим. Пригадайте, у цих тварин від верхівки другого пальця передніх кінцівок до хвоста вздовж тулуба тягнеться складка шкіри, що слугує крилом (мал. 208, 5). Подібно до птахів, у рукокрилих утворюється кіль грудини та добре розвинені грудні м’язи, які забезпечують рухи крил.
Мешканці водойм, наприклад китоподібні, здатні вправно плавати та пірнати (мал. 208, 6). У них обтічна форма тіла, передні кінцівки перетворилися на ласти. Основний орган руху - хвостовий плавець.
Ф Біологічний словничок: активний та пасивний політ, кіль, цівка.
УЗАГАЛЬНЕННЯ ЗНАНЬ
Усім хордовим тваринам притаманний внутрішній скелет. У хребетних тварин формується скелет голови (череп), тулуба (хребет, а в плазунів, птахів і ссавців - ще й грудна клітка), кінцівок (включає скелет поясів кінцівок та скелет вільної кінцівки).
Серед хребетних тварин найменш диференційовані м'язи в риб, краще диференційовані - у наземних тварин. Це пов’язано з появою парних кінцівок.
Різним групам хордових тварин притаманні різні способи пересування. Мешканці водойм плавають у товщі води, наземні тварини - повзають, бігають, стрибають, мешканці ґрунту риють ходи. До активного польоту здатні птахи та рукокрилі.
ПЕРЕВІРТЕ ЗДОБУТІ ЗНАННЯ
1. Що спільного та відмінного в будові опорно-рухової системи риб і амфібій?
2. Які особливості будови опорно-рухової системи рептилій характеризують їх як мешканців наземного середовища? 3. Які особливості опорно-рухової системи птахів пов'язані з пристосуванням до польоту? 4. Що спільного та відмінного в будові скелета птахів і кажанів? 5. Які ви знаєте пристосування ссавців до різних способів руху?
ОБГОВОРІТЬ У ГРУПАХ
Як ускладнювався скелет хребетних тварин у процесі історичного розвитку? ДЛЯ ДОПИТЛИВИХ І КМІТЛИВИХ
1. У китоподібних відсутні задні кінцівки. Але інколи народжуються дитинчата з недорозвиненими задніми кінцівками. Чим це можна пояснити? 2. Порівняйте особливості польоту комах і птахів, а також особливості будови їхньої опорно-рухової системи.
ПРАКТИЧНА РОБОТА 5
Тема: Порівняння будови скелетів хребетних тварин
Мета: розглянути скелети різних представників хребетних тварин, знайти риси подібності і відмінності.
Обладнання, матеріали та об’єкти дослідження: скелети риби, жаби, ящірки, птаха, ссавця; лінійки, малюнки скелетів хребетних тварин.
Хід роботи
1. Розгляньте скелет риб. Зверніть увагу на скелет голови (череп), скелет тулуба (хребет), кінцівки (парні плавці та їхні пояси).
2. Розгляньте скелет жаби. Знайдіть скелет голови (череп ), скелет тулуба (хребет), парні кінцівки та їхні пояси. Які головні ускладнення будови скелета жаби порівняно з рибами? Із чим це пов’язано?
3. Розгляньте скелет ящірки. Знайдіть відділи скелета: скелет голови (череп), скелет тулуба (хребет), парні кінцівки та їхні пояси. Яка форма і довжина хребта ящірки? Із чим пов’язана така будова хребта? Як розміщені кінцівки?
4. Розгляньте будову скелета птаха. Знайдіть відділи: скелет голови (череп), скелет тулуба (хребет), парні передні кінцівки (крила), задні кінцівки та їхні пояси. Яких видозмін зазнав скелет передніх і задніх кінцівок птаха? Із чим це пов'язано?
5. Розгляньте будову скелета ссавця. Знайдіть відділи скелета: скелет голови (череп), скелет тулуба (хребет), парні кінцівки та їхні пояси. До скелета якої тварини найбільш подібний скелет ссавця?
6. Зробіть висновки, як будова скелета залежить від способу життя тварини, які ускладнення в будові скелетів тварин ви побачили.
Немає коментарів:
Дописати коментар