Власова З, Урок на тему Причина та значення теплокровності птахів, Газета «Біологія» № 4
При вивченні теми «Клас Птахи» хлопці вперше знайомляться з таким важливим поняттям, як теплокровність. Дуже важливо, щоб учні зрозуміли, що підтримка постійної температури тіла забезпечується взаємодією цілого ряду фізіологічних систем організму. Хороше знання цього матеріалу необхідне пояснення складних еволюційних та екологічних проблем.
– Хлопці, чому взимку у лісі птахів менше, ніж улітку? (Очікувані відповіді: мало корму або його зовсім немає(для комахоїдних птахів), багато снігу, холодно.) – А може пір'яний захист захистити птахів взимку від морозу? (Може, але тільки частково.) Основні питання, на які ми повинні відповісти під час сьогоднішнього уроку: що зігріває тіло птиці? Як підтримують постійну температуру? Звідки беруть енергію для польоту? - Як взагалі утворюється тепло? (Очікувані відповіді: при згорянні органічних речовин, що відбувається в присутності кисню.) – А за рахунок чого їде автомобіль? За рахунок чого рухаються організми? (За рахунок енергії, що також утворюється при згоранні(окисленні)органічних речовин за участю кисню.) Скільки енергії потрібно птахам? Вони можуть пролітати великі відстані, розвивати високу швидкість. (Робота з таблицями.)
Таблиця 1. Відстань, що долаються при перельотах
Переліт із поверненням, км
Лелека Гагара короткохвоста Дрозд співочий Журавель Зозуля Крапка полярна Шпак
10 000 17 500 2 600 6 500 9 500 20 000 1 400
Таблиця 2. Площа поверхні крил та навантаження на них
Площа крила, дм2
Навантаження на крило, кг/м2
Лелека Альбатрос Воробей Ворон Голуб Дрозд чорний Колібрі рубіновогорлий Королек Орел Сип білоголовий Стриж чорний Тетерев'ятник Чайка срібляста
Для порівняння – модель планера має навантаження на крила 2,5 кг/м2.
Таблиця 3. Частота помахів крилами
Число помахів в 1 с
Лелека Голуб будинковий Голуб Колібрі аметистовий Кряква Пелікан Сапсан Шпак Сова Сорока Стриж чорний Чайка срібляста
Таблиця 4. Максимальна швидкість польоту
Швидкість польоту, км/год
Лелека Альбатрос Гороб помешканий Голуб поштовий Гусь сірий Горобок домовий Воронові Горяка сірий Горяка Сокіл Стриж чорний Яструб-перепелятник
Чим менший птах, тим більше їжі на кожний грам маси тіла їй потрібно. Із зменшенням розміру тварини його маса зменшується швидше, ніж площа поверхні тіла, через яку відбувається втрата тепла. Тому дрібні тварини втрачають більше тепла, ніж великі. Дрібні птиці за день з'їдають кількість корму, що дорівнює 20–30% їхньої власної маси, великі – 2–5%. Синиця може за день з'їсти стільки ж комах, скільки важить сама, а крихітний колібрі - випити кількість нектару, що в 4-6 разів перевищує власну масу.
Повторюючи етапи розщеплення їжі та особливості дихальної системи птахів, заповнюємо поетапно схему №1.
Хід роботи під час заповнення схеми
Інтенсивна рухова активність птахів потребує великих витрат енергії. У зв'язку з цим їхня травна система має ряд особливостей, спрямованих на ефективну переробку їжі. Органом захоплення та утримування їжі служить дзьоб. Стравохід довгий, у більшості птахів він має кишеньковоподібне розширення - зоб, де їжа розм'якшується під впливом рідини зоба. Залізистий шлунок має всвоєї стінки залози, що виділяють шлунковий сік. М'язистий шлунок забезпечений сильною мускулатурою і вистелений зсередини міцною кутикулою. У ньому відбувається механічне перетирання їжі. Травні залози (печінка, підшлункова залоза) активно виділяють травні ферменти в порожнину кишечника. Розщеплені поживні речовини всмоктуються в кров і розносяться до всіх клітин тіла птиці. Як довго перетравлюється їжа у птахів? Дрібні сови (будинкові сичі) переварюють мишу за 4 години, сірий сорокопут – за 3 години. Соковиті ягоди у гороб'ячих проходять через кишечник за 8-10 хв. Комахоїдні птахи наповнюють свій шлунок 5-6 разів на добу, зерноїдні - тричі. Однак саме собою поглинання їжі та надходження в кров поживних речовин – це ще не виділення енергії. Поживні речовини потрібно «спалити» у клітинах тканин. Яка система бере у цьому участь? (Легкі, повітряні мішки.) – М'язи повинні добре забезпечуватись киснем. Однак птахи не можуть забезпечити доставку потрібної кількості кисню за рахунок великої кількості крові. Чому? (Збільшення кількості крові збільшувало б масу птиці і утруднювало б політ.) Інтенсивне надходження кисню до клітин тканин у птахів відбувається за рахунок «подвійного дихання»: багате киснем повітря проходить через легені і при вдиху, і при видиху, причому в тому самому напрямку. Це забезпечується системою повітряних мішків, що пронизують тіло птиці. Для того щоб кров рухалася швидше, необхідний підвищений артеріальний тиск. Справді, птахи – гіпертоніки. Щоб створити високий артеріальний тиск, серце птахів повинне скорочуватися з великою силою і високою частотою (табл. 5).
Таблиця 5. Маса серця та частота серцевих скорочень
Відносна маса серця, %
Частота скорочень за 1 хв
Лелека Гороб будинковий Ворон Голуб Гусь Колібрі Страус Стриж чорний
Внаслідок окислення (згоряння) поживних речовин утворюється енергія. На що вона витрачається? (Завершуємо заповнення схеми №1).
Висновок.Активний окисний процес сприяє підтримці постійної температури тіла. Висока температура тіла забезпечує високий рівень обміну речовин, швидке скорочення серцевого м'яза та скелетних м'язів, що необхідно для польоту. Висока температура тіла дозволяє птахам скоротити період розвитку зародка в яйці, що насиджується. Адже насиджування – важливий та небезпечний період у житті птахів. Але постійна температура тіла має недоліки. Які? Заповнюємо схему №2.
Отже, підтримка постійно високої температури тіла є вигідною для організму. Але для цього необхідно споживати багато їжі, яку треба десь роздобути. Птахам довелося розвивати різні пристосування та риси поведінки, що дозволяють добувати достатню кількість їжі. Ось кілька прикладів. Далі учні роблять повідомлення на тему «Як різні птахи добувають собі корм» (їх підготовка могла бути домашнім завданням до цього уроку).
Пелікани-рибалки
Пелікани іноді ловлять рибу разом. Знайдуть мілководну затоку, оточать її півколом і приймаються плескати по воді крилами і дзьобами, поступово звужуючи дугу і наближаючись до берега. І тільки зігнавши риб до берега, починають лов.
Совине полювання
Як відомо, сови полюють уночі. Очі у цих птахів величезні, з зіницею, що сильно розширюється. Через таку зіницю і при мізерному освітленні потрапляє достатньо світла. Проте побачити видобуток – різних дрібних гризунів, мишей та польок – здалеку у темряві неможливо. Тому сова літаєнизько над землею і дивиться не на всі боки, а прямо вниз. Але якщо літати низько, шелест крил розлякає видобуток! Тому сова має м'яке та пухке оперення, яке робить її політ абсолютно безшумним. Однак основним засобом орієнтації у нічних сов є не зір, а слух. З його допомогою сова за писком і шерехом дізнається про присутність гризунів і точно визначає місце знаходження видобутку.
Озброївшись каменем
В Африці, в заповіднику Серенгеті, біологи спостерігали, як добували собі їжу стерв'ятники. Цього разу їжею були страусові яйця. Щоб дістатися ласощів, птах брав дзьобом камінь і з силою кидав його на яйце. Міцна шкаралупа, що витримувала удари дзьоба навіть таких великих птахів, як грифи, від каменю тріскалася, і яйцем можна було поласувати. Щоправда, тут же стерв'ятника відтісняли від бенкету грифи, а той брався за нове яйце. Цю цікаву поведінку потім неодноразово відзначали в експерименті. Стерв'ятникам підкидали яйця і чекали, що станеться. Помітивши ласощі, птах відразу підбирав підходящий камінь, іноді вагою до 300 р. Стерв'ятник тягнув його у своїй дзьобі за десятки метрів і кидав на яйце доти, доки воно не тріскалося. Якось стерв'ятнику поклали підроблені курячі яйця. Він узяв один із них і почав кидати його об землю. Потім відніс яйце до великої скелі і жбурнув об неї! Коли і це не дало бажаного результату, стерв'ятник почав відчайдушно бити одне яйце про інше. Численні спостереження показали, що птахи намагалися розколоти камінням будь-який предмет яйцеподібної форми, навіть якщо він був величезного розміру або забарвлений у незвичайні кольори – зелений чи червоний. А ось на білий куб вони зовсім не звертали уваги. Вчені з'ясували, крім того, що молоді стерв'ятники не вміють розбивати яйця і вчаться цього встарших птахів.