Учебник по Биологии. 7 класс. Соболь - Новая программа

Дайте мне точку опоры, и я переверну мир.

Архимед

§ 39. ОПОРА У ЖИВОТНОГО

Основные понятия и ключевые термины: ОПОРА У ЖИВОТНЫХ. СКЕЛЕТ. Гидроскелет. Экзоскелет. Эндоскелет.

Вспомните! Что такое клетки, ткани, органы, системы органов?

Подумайте

Ил. 153. Архимед (287-212 гг. до н. э.)

На значение опоры обращал внимание ещё древнегреческий математик, физик и инженер, один из величайших учёных античности Архимед. Что же такое опора? В механике опорой называют элементы системы, основной функцией которых является передача усилий от одной части конструкции на другие или на фундамент. А какое же значение имеет опора для животных? Или только этим ограничивается значение опорной системы для организма животного?

СОДЕРЖАНИЕ

Каковы особенности опоры у животных?

Для понимания значения опоры для животных ознакомимся с особенностями этой жизненной функции на уровне молекул, тканей, органов животного организма.

Опора организма животных связана с наличием и свойствами неорганических и органических соединений. Это несжимаемость, устойчивость к воздействиям среды, гибкость, упругость и др. Так, вода как опорная жидкость имеет значение для животных, лишённых жёсткого скелета (дождевого червя, пиявок, аскариды). Карбонат кальция, фосфат кальция, сульфат стронция - это минеральные соли, которые укрепляют и образуют скелет коралловых полипов, раковину моллюсков, скелет позвоночных животных. А такие органические соединения, как спонгин, хитин, коллаген, кератин образуют опорные иглы губок, внешний скелет раков, пауков, насекомых, роговые образования позвоночных животных.

В реализации опоры на уровне тканей важное значение имеют эпителиальные клетки покровов, а также хрящевые и костные клетки соединительной ткани. Например, клетки мантии, которые способны выделять на поверхность соединения, образуют раковину, клетки кожно-мышечного мешка у аскариды - соединения для кутикулы. В отличие от растений в животном организме функцию опоры выполняют специализированные органы, обладающие подходящими для этого особенностями строения и свойствами. Основными органами опоры у животных являются упругие хрящи и крепкие кости. Они тесно связаны с мышцами, кровеносными сосудами, нервными окончаниями и вместе формируют скелет в составе опорно-двигательной системы.

Итак, ОПОРА ЖИВОТНЫХ - это функция животного организма, которую выполняют покровы тела и специализированные органы животного организма.

Какие виды скелета различают у животных?

Ил. 154. 1 - гидроскелет дождевого червя; 2 - экзоскелет краба; 3 - костный эндоскелет рыбы

Скелет - совокупность образований, обеспечивающих опору организма. Различные типы скелета у организмов определяются различными способами жизни. Дождевому червю, живущему в почве, жёсткий скелет затруднял бы перемещение, а у гепарда иначе: ему необходим прочный, гибкий и подвижный скелет, который помогает развивать высокую скорость и совершать крутые повороты.

У животных выделяют три вида скелета: гидроскелет, внешний скелет (экзоскелет) и внутренний скелет (эндоскелет).

Гидростатический скелет - жидкостный скелет, в котором опорой для тела служат насыщенные водой мягкие ткани (головоногие моллюски) или полость (круглые черви, кольчатые черви). Полостная жидкость или вода тканей оказывает давление на мышцы тела или кожно-мышечного мешка, которые, сокращаясь, обеспечивают противодействие и, соответственно, размеры и форму тела.

Экзоскелет - наружный скелет, который образуется выделениями цитоплазмы клеток, клетками эктодермы (коралловые полипы) или эпителиальными тканями тела (моллюски). Животные, имеющие экзоскелет, растут только во время линьки (членистоногие с хитиновым экзоскелетом) или постоянно наращивают его (моллюски с раковиной).

Эндоскелет - внутренний скелет, который отличается от экзоскелета тем, что образован живыми тканями (хрящевой или костный скелет позвоночных). Он может непрерывно расти в теле, благодаря чему нет необходимости в линьке.

У позвоночных животных скелет делится на три отдела: скелет головы, скелет туловища (позвоночник и грудная клетка) и скелет конечностей (плечевой пояс, тазовый пояс, скелет свободных передних конечностей и скелет свободных задних конечностей).

Изучение скелетов у различных животных позволяет понять общие закономерности эволюции скелетной системы, которая происходила в следующих направлениях: 1) от внешнего к внутреннему скелету; 2) от мёртвых образований из эпителиальной ткани к образованиям из живых соединительных тканей; 3) дифференциации (разделения) на отделы, что способствовало разнообразию функций.

Итак, в животном мире есть три вида скелета: гидроскелет, экзоскелет и эндоскелет.

Каково значение скелета для животных?

1. Опора. Скелет помогает телу сохранять ту форму, которая для определённых условий существования является наилучшей. Например, для хищных рыб важна обтекаемая форма тела, а для придонных - сплющенная, как у камбалы.

В процессе эволюции в живых системах функция опоры очень тесно соединилась с функцией движения, поэтому разграничить их работу невозможно.

2. Защита. Опорные структуры защищают организм от поедания или внутренние органы - от неблагоприятного воздействия факторов среды. Так, раковина защищает моллюсков от врагов, череп у позвоночных животных защищает головной мозг, а позвоночник - спинной мозг.

3. Движение. Скелет является местом прикрепления мышц. Например, у членистоногих к хитиновому экзоскелету прикрепляются мышцы-сгибатели и мышцы-разгибатели конечностей, а также мышцы крыльев у насекомых; у позвоночных мышцы прикрепляются к костям с образованием рычагов. На эту особенность обратил внимание ещё великий Леонардо да Винчи, который писал: «Мускулы начинаются и оканчиваются всегда в соприкасающихся костях и никогда не начинаются и не оканчиваются на одной и той же кости, так как они ничего не могли бы двигать, разве только самих себя».

4. Источник минеральных веществ. При потребности организма из скелета может поступать кальций. Некоторые растительноядные животные (олени, жирафы) даже могут поедать кости, чтобы обеспечить собственные потребности в этом важном для жизни химическом элементе.

5. Кроветворение. Кости позвоночных животных содержат костный мозг, в котором и происходит образование крови.

Итак, опора животных - это функция животного организма, которая обеспечивает опору, активное перемещение в пространстве, характерную форму и защиту тела.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Практическая работа № 5

СРАВНЕНИЕ СТРОЕНИЯ СКЕЛЕТОВ ПОЗВОНОЧНЫХ ЖИВОТНЫХ

Цель: сравнить строение скелета у разных групп позвоночных животных; закрепить знания об опорной системе животных.

Ход работы

1. Рассмотрите иллюстрации скелета различных позвоночных животных: I - рыбы (окуня); II - земноводного (лягушки); III - пресмыкающегося (ящерицы); IV - птицы (голубя); V - млекопитающего (кролика). Какими цифрами обозначены следующие элементы скелета: череп, позвоночник, плечевой пояс, тазовый пояс, рёбра, скелет непарных плавников, скелет передних конечностей, скелет задних конечностей?

2. Сопоставьте группу позвоночных животных с особенностями скелета.

1 Рыбы
2 Амфибии
3 Рептилии
4 Птицы
5 Млекопитающие
А Череп костный или хрящевой, с челюстями. Позвоночник из двух отделов - туловищного и хвостового. Грудной клетки нет. Скелет парных плавников имеет хрящевые или костные лучи
Б Череп костный с увеличенным мозговым отделом и дифференцированными зубами. В шейном отделе позвоночника 7 позвонков
В Череп костный с твёрдым нёбом. Позвоночник из 5 отделов: шейного, грудного, поясничного, крестцового и хвостового. Грудная клетка есть
Г Череп костный сплошной тонкостенный. В позвоночнике имеется сложный крестец. Грудная клетка образована рёбрами, которые имеют два отдела и крючки, и грудиной, есть киль. Кости конечностей срастаются и уменьшаются
Д Череп костно-хрящевой плоский. Позвоночник из 4 отделов: шейного, грудного, крестцового и хвостового. Грудной клетки нет

Ил. 155. Скелет позвоночных животных

3. Сформулируйте вывод. Какие признаки сходства и различия имеются в строении скелетов позвоночных животных?

Биология + Химия

Карбонат кальция - самое распространённое соединение кальция. В природе он встречается в составе известняка, мела, мрамора. В живой природе это соединение участвует в построении опорных структур различных животных и человека. Что представляет собой это неорганическое соединение? Какие свойства карбоната кальция определяют опорную функцию скелета?

РЕЗУЛЬТАТ

Оценка

Вопросы для самоконтроля

1-6

1. Что такое опора у животных? 2. Назовите основные органы опоры у животных. 3. Что такое скелет? 4. Назовите виды скелета у животных. 5. Назовите основные функции скелета. 6. Какие отделы выделяют в скелете позвоночных животных?

7-9

7. Каковы особенности опоры у животных? 8. Какие виды скелета различают у животных? 9. Каково значение скелета для животных?

10-12

10. Каковы признаки сходства и различия в строении скелетов позвоночных животных?