Особенности строения опорно двигательной системы птиц. Опорно - двигательная система
§ 44. Среда обитания и внешнее строение птиц. Вопросы Какие особенности внешнего строения птиц подтверждают их способность к полету? Охарактеризуйте типы перьев и их назначение в жизни птиц. Назовите общие признаки и различия в строении покровов птиц и пресмыкающихся. На что это указывает?
Скелет. Птицы обладают прочным и легким скелетом (рис. 159). Кости у них легкие: все длинные кости трубчатые, имеют воздушные полости; небольшие воздушные полости есть и в некоторых плоских костях. Прочность скелету придает срастание многих костей. Единую кость представляет собой череп, с ним подвижно соединена только нижняя челюсть.
Позвоночник состоит из пяти отделов: шейного (9 -25 позвонков), грудного (3 -10 позвонков), поясничного (6 позвонков), крестцового (2 позвонка) и хвостового (5 позвонков срослись со сложным крестцом, 6 остались свободными и 4 последних срослись в копчиковую косточку).
Грудные позвонки, срастаясь вместе, образуют единую спинную кость. Она соединена суставом со сложным крестцом. К грудным позвонкам причленяются ребра. Каждое ребро состоит из спинного и брюшного отделов, соединенных подвижно. Брюшные отделы ребер соединяются с грудиной. Грудные позвонки, ребра и грудина образуют грудную клетку, защищающую внутренние органы.
У летающих птиц крупная грудина имеет высокий киль, к которому прикрепляются сильные грудные мышцы, двигающие крылья. С позвоночником срастаются тазовые кости. Поясничные, крестцовые и часть хвостовых позвонков образуют сложный крестец, создающий надежную опору для задних конечностей.
Сохраняются рудименты второго, третьего и четвертого пальцев. Скелет свободной задней конечности состоит из бедренной кости, сросшихся вместе костей голени и стопы. Часть костей предплюсны и все плюсневые кости срослись и образовали единую кость – цевку.
Мышцы. Важное значение для полета птиц имеют большие грудные мышцы, опускающие крыло (рис. 160). Они прикрепляются к килю грудины и заканчиваются сухожилиями на костях крыла. Под большими грудными мышцами располагаются поднимающие крылья подключичные мышцы. Хорошо развиты мышцы шеи и задних конечностей.
Движения задних конечностей обеспечивают более 30 мышц. Они начинаются на костях таза, бедра, голени. К пальцам подходят длинные сухожилия, которые при посадке птицы на ветку натягиваются, сжимая пальцы, поэтому птицы не падают с веток во время сна. Межреберные и другие мышцы стенок тела обеспечивают подвижность грудной клетки. Есть несколько мышц, двигающих перья.
Выводы Опорно-двигательная система наиболее полно отражает приспособления птиц к полету. Скелет легкий и прочный. Легкость обеспечивается пневматичностью (наполнением воздухом) костей, прочность – срастанием их. Кости крыла соединены в крупные отделы. Наиболее крупные и сильные мышцы – летательные, они прикрепляются к килю грудины.
Птицы - это животные, которые не только перемещаются по земле, но и поднялись в воздух, парят в небе. Поэтому в результате эволюционного развития наблюдалось изменение массы и формы их тела. При этом шло накопление жира - энергетического запаса, уменьшалось при движении трение, наращивалась мышечная масса. Вместе с тем изменялись их скелет и мышцы, т.е. опорно-двигательная система птиц.
Во многом он такая же, как и у млекопитающих. Опорно-двигательная система птиц состоит из осевого скелета, черепа, плечевой кости и предплечья, лопатки, грудных позвонков, тазовой и бедренной костей и т.д.
В тоже время она совсем другая, нежели опорно-двигательная система млекопитающих. Например, голова у птиц мелкая, т.к. все кости мозгового черепа срослись, и количество их уменьшилось. Череп сильно облегчен из-за того, что кости в основном полые, и есть беззубый клюв, который покрыт только роговым покровом. У птиц нет изгибов позвоночника, как у человека. Грудная «человеческая» клетка расширена, а у животных и птиц она сжата с боков.
Шейный отдел скелета птиц представлен 11-25 свободными позвонками, а вот позвонки грудного отдела крепко скреплены между собой и заодно с позвонками поясничного отдела. Крестцовый отдел сросся с поясом задних конечностей, и образовался крестец.
Есть отличие и в лицевом скелете, и в поясе конечностей, и в самих конечностях. Например, только у птиц есть киль - хрящевой вырост, который сформировался при срастании ключицы с грудиной. У летающих птиц грудина развита достаточно сильно, а киль - большой.
Опорно-двигательная система птиц включает задние конечности, которыми являются две большие, мощные тазовые кости, сросшиеся со сложным крестцом. И так как птица ходит на двух ногах, то крестец сам тоже мощный. Крестец образован сросшимися крестцовыми, поясничными, хвостовыми позвонками, поэтому считают, что поясничного отдела у птиц нет.
Скелет птицы отличается от скелетов других живых существ тем, что он прочный и лёгкий. Это достигается, во-первых, потому, что кости у птиц трубчатые. Во-вторых, лёгкость объясняется полостью костей. Поэтому масса скелета птицы составляет где-то 5 -15% от массы её тела. За исключением шейного отдела, весь позвоночник неподвижен.
Так как передние конечности в результате эволюционного развития превратились в крылья, то кисть почти не развита. Зато у птиц, которые хорошо летают, крупные грудные мышцы составляют где-то 15-20% массы, и их особое расположение способствует устойчивости птиц в воздухе.
Стоящим ниже по уровню развития, чем птицы и млекопитающие, является класс пресмыкающихся. Тело такой рептилии состоит из головы, шей, туловища и конечностей, кроме змей и безногих ящериц, которые конечностей лишены. По строению опорно-двигательная система пресмыкающихся близка к земноводным, но в отличие от них, имеет более окостеневший скелет. Более прогрессивное строение костного скелета и мускулатуры таких животных определило их подвижность. Скелет пресмыкающихся, как и опорно-двигательная система птиц, тоже состоит их шейного, грудного, крестцового и хвостового отделов. Длинные рёбра соединяются с грудиной, и образуется грудная клетка.
Рептилии, в отличие от других животных, имеют более расчлененные мускулы, в частности, межрёберные мышцы. Они могут регулировать объем грудной клетки, сжимать и расширять её, совершая тем самым процесс дыхания. Так как рёбра рептилий заканчиваются свободно, то это позволяет им заглатывать довольно крупную пищу. У них орошо развит хвостовой отдел.
Подводя итоги, можно отметить, что скелеты всех животных имеют отличительные особенности, но выполняют похожие функции. Они служат опорой тела, защищают внутренние органы и помогают перемещаться всему живому в пространстве.
Актуально
Класс Птицы - теплокровные животные, тело которых покрыто перьями (единственная группа животных), а передние ко-нечности превращены в крылья; pадние конечности - ноги. Птицы прекрасно летают, превосходя в этом отношении всех других позвоночных животных. Также птицы хорошо передвигаются по земле, лазают по деревьям, многие ныряют и плавают в воде. Птицы чрезвычайно разнообразны по величине, формам, окраске, повадкам и приспособились к обитанию в различных климатических условиях. Насчитывается около 9 тыс. видов.
Внешнее строение птицы
У птиц имеется голова, шея, туловище, конечности и хвост. Голова у птиц маленькая, на ней расположены клюв, глаза, ноздри. Клюв образован вытянутыми вперед костными челюстями, которые сверху покрыты роговыми чехлами. Зубов у птиц нет, что облегчает череп. У основания верхней части клюва расположены ноздри. Округлые глаза прикрываются двумя веками и мигательной перепонкой. Ближе к затылку под перьями скрыты ушные отверстия. Подвижная шея соединяет голову с компактным туловищем.
Особенности строение тела птицы
Признаки |
Особенности строения тела птиц |
Форма тела |
Обтекаемая |
Сухая кожа, покрытая роговыми перьями |
|
Виды перьев |
1. Контурное - создает форму тела и помогает при полете; 2. Пуховое перо и пух - сохраняют тепло |
Легкий и прочный за счет: Срастания костей (кости кисти, таза, черепа) Воздушных полостей внутри костей Летательные мышцы крепятся к килю (грудная кость) |
|
Большие грудные (опускают крылья); Подключичные (поднимают крылья) |
|
Пищеварительная система |
Переваривание пищи за 2-3 часа (быстрый обмен ве-ществ для поддержания постянной температуры тела) Клюв --> глотка --> пищевод (с зобом) --> желудок (из двух отделов - мускульного и железистого) --> кишечник --> клоака |
Дыхательная система |
Ячеистые легкие и дополнительные воздушные мешки в полости тела и костей - для улучшения газообмена и защиты от перегрева. Дыхание двойное. |
Кровеносная система |
Четырехкамерное сердце (два предсердия и два желу-дочка), два круга кровообращения |
Нервная система |
Хорошо развит мозжечок; Развиты полушария переднего мозга (слож-ное поведение, инстинкты) |
Размножение |
Оплодотворение внутреннее, самка откладывает яйца, содержащие запас питательных веществ для зародыша и защищенное известковой скорлупой и подскорлуповой оболочкой |
Развитие птиц |
Весной: образование пар --> токование самцов --> гнездо-вание --> откладывание яиц (от 1-2 до 15-20 шт.) --> на-сиживание яиц --> забота о потомстве. Птенцы: 1. Выводковые - появляются одетые пухом, с откры-тыми глазами и могут выйти из гнезда и следовать за матерью. 2. Гнездовые - появляются беспомощными, со сросши-мися веками глаз, долго не покидают гнезда. |
Скелет птиц отличается прочностью и легкостью. Прочность обеспечивается ранним срастанием ряда костей, легкость - наличием в них воздушных полостей.
Строение черепа птиц сходно со строением черепа пресмыкающихся, но отличается большой легкостью, объемной мозговой коробкой, которая заканчивается клювом, а с боков несет огромные глазницы. У взрослой птицы кости черепной коробки срастаются до полного исчезновения швов.
Скелет птицы: 1 -нижняя челюсть; 2 - череп; 3 -шейные позвонки; 4 - грудные позвонки; 5 - плечевая кость; 6 - кости пясти и пальцев; 7 -кости предплечья; 8 -лопатка; 9 -ребра; 10 - таз; 11 -хвостовые позвонки; 12 - копчиковая кость; 13 - бедренная кость; 14 - кости голени; 15 - цевка; 16 - фаланги пальцев; 17 - киль грудины; 18 - грудина; 19 - коракоид; 20 - ключица.
Позвоночник , как и у всех наземных позвоночных, состоит из пяти отделов - шейного, грудного, поясничного, крестцового и хвостового. Большую подвижность сохраняет лишь шейный отдел. Грудные позвонки малоподвижны, а поясничные и крестцовые прочно срастаются друг с другом (сложный крестец) и с костями таза. Срастаются и некоторые кости плечевого пояса: саблевидная лопатка с вороньей костью, ключицы друг с другом, что обеспечивает прочность плечевого пояса, к которому прикрепляются передние конечности - крылья. Они содержат все типичные отделы: плечевую, локтевую и лучевую кости предплечья и кисть, кости которой срастаются. Из пальцев сохраняются только три.
Тазовый пояс обеспечивает надежную опору для задних конечностей, что достигается сращением подвздошных костей на всем протяжении со сложным крестцом. Благодаря тому что тазовые (лобковые) кости не срастаются и широко раздвинуты, птица может откладывать крупные яйца.
Мощные задние конечности образованы типичными для всех наземных животных костями. Для укрепления голени малая берцовая кость приращена к большой берцовой. Кости плюсны срастаются с частью костей предплюсны с образованием свойственной только птицам кости - цевки. Из четырех пальцев чаще всего три направлены вперед, один - назад.
Грудную клетку образуют грудные позвонки, ребра и грудина. Каждое ребро состоит ш двух костных отделов - спинного и брюшного, подвижно сочлененных друг с другом, что обеспечивает приближение или отведение грудины от позвоночника при дыхании. Грудина у птиц велика и имеет большой выступ - киль, к которому прикрепляются грудные мышцы, приводящие крылья в движение.
Мускулатура у птиц хорошо развита. Особенно хорошо развиты мышцы, необходимые для полёта (их вес составляет половину общего веса птицы!): большие грудные мышцы (они опускают крыло) и подключичные мышцы (они поднимают крыло). Опускание крыльев в полёте требует от птицы большего усилия, чем подъем. Поэтому мышцы, которые опускают крылья, гораздо крупнее, чем мышцы, поднимающие их.
Из-за большой подвижности и разнообразия движений мускулатура птиц отличается высокой степенью дифференцированное. Наибольшего развития достигли грудные мышцы (1/5 общей массы птицы), которые прикреплены к килю грудины и служат для опускания крыльев. Расположенные под грудными подключичные мышцы обеспечивают поднимание крыльев. Скорость полета птиц различна: 60-70 км/ч у уток и 65-100 км/ч у сокола-сапсана. Наибольшая скорость отмечена у черного стрижа - 110- 150 км/ч. Мощная мускулатура ног у птиц, утративших способность к полету, позволяет быстро передвигаться по суше (страусы бегают в среднем со скоростью 30 км/ч).
Скелет и мышцы составляют опорно-двигательную систему птиц. По строению птицы схожи с пресмыкающимися. Однако имеются существенные различия, связанные с приспособленностью к полёту.
Скелет
Кости - опора тела, позволяющая совершать движения и защищающая внутренние органы. Лёгкий, но прочный скелет состоит из четырёх отделов и составляет 9-12 % от массы тела.
Рис. 1. Общее строение скелета птицы.
Таблица “Опорно-двигательной системы птиц”
Отдел |
Подотдел |
Описание |
Мозговой |
Отсутствие черепных швов |
|
Глазницы разделены костной перегородкой. Впереди выступает клюв, состоящий их надклювья и подклювья и покрытый рамфотекой - роговым чехлом |
||
Позвоночник |
Содержит 11-25 позвонков, поворачивающих голову на 180-270°. Единственный подвижный отдел позвоночника |
|
Состоит из 3-10 срощенных позвонков, образующих спинную кость, от которой отходят подвижные рёбра (по количеству позвонков), соединяющиеся с грудиной. К ней крепится киль |
||
Поясничный |
Срослись в единую кость - сложный крестец |
|
Крестцовый |
||
Хвостовой |
Малоподвижен, имеет 5-9 свободных позвонков. Последние позвонки образуют пигостиль - копчиковую кость |
|
Скелет грудных конечностей |
Плечевой пояс |
Включает удлинённые коракоиды (вороньи кости), соединённые верхней частью с вилочкой (сросшимися ключицами) и узкими лопатками, нижней - с грудиной |
Скелет передних конечностей |
Состоит из полой плечевой кости, лучевой и локтевой кости (предплечье), редуцированной кисти. Сросшиеся пястья и запястье образуют пряжку, на которой расположены три рудиментарных пальца |
|
Скелет тазовых конечностей |
Тазовый пояс |
Состоит из седалищных и лобковых открытых костей, что позволяет откладывать яйца. Таз соединён со сложным крестцом |
Скелет задних конечностей |
Включает бедренную кость и тибиотарзус (голень), соединённых коленом, цевку (кость между голенью и пальцами) и стопу (пальцы с когтями), соединённых голеностопным суставом |
Некоторые кости птиц пневматические, т. е. полые внутри, заполненные воздухом, поступающим из воздушных мешков. Между полостями находятся костные балки - перегородки, придающие костям прочность.
Рис. 2. Внутреннее строение костей птицы.
Мышцы
Мускулатура характеризуется высокой плотностью и подвижностью. Наиболее развиты:
- мышцы шеи - поворачивают голову в любом положении;
- грудные и подключичные мышцы - поднимают и опускают крылья;
- мышцы хвоста - управляют рулевыми перьями;
- мышцы ног с длинными сухожилиями - перемещают по деревьям, осуществляют взлёт и посадку.
Рис. 3. Мускулатура птицы.
Грудные мышцы птиц условно белые (светлеют после термической обработки) и приспособлены к интенсивной кратковременной работе. Тёмно-красные волокна более сильные, выполняют длительную работу и меньше устают.
Адаптация к полёту
К прогрессивным чертам строения, позволяющим птицам летать, относятся:
- тонкие полые кости, уменьшающие общую массу тела;
- отсутствие зубов;
- преобразование чешуи в лёгкие широкие перья;
- обтекаемая форма головы и тела;
- вилочка, смягчающая движение крыльев;
- срастание позвонков, образующих опору при полёте;
- цевка, смягчающая приземление.