Тема 7. Особенности внешнего и внутреннего строения птиц в связи с приспособленностью к полету

Материал и оборудование: случайно погибший голубь или постоянный влажный препарат вскрытого голубя; чучела и коллекционные тушки птиц; перья разных типов; таблицы и спиртопрепараты (внешнее строение птиц разных экологических групп; схемы кровеносной, дыхательной, пищеварительной и мочеполовой систем); препаровальный инструмент; ванночка; микроскоп.

З а д а н и е: 1. Познакомиться с особенностями внешнего вида птицы, произвести ее вскрытие и рассмотреть особенности строения основных систем и органов в связи с приспособленностью к полету. 2. Рассмотреть под микроскопом структуру бородок пера птицы. Сравнить строение различных типов пера между собой. 3. Произвести вскрытие, рассмотреть топографию и особенности строения внутренних органов и систем птицы.

Внешний осмотр

Тело птиц четко расчленено на голову, шею, туловище, конечности и хвост (рис. 12, А); последний развит слабо, скрыт под оперением и представляет собой небольшой конический выступ, который можно увидеть только после ощипывания перьев надхвостья.

Рис. 12. Голубь: А – внешний вид; Б – голова: 1 – глаз; 2 – ушное отверстие; 3 – надклювье; 4 – подклювье; 5 – язык; 6 – ноздря; 7 – перьевой покров; В – внутреннее строение: 1 – пищевод; 2 – зоб; 3 – железистый желудок; 4 – мускульный желудок; 5 – печень; 6 – двенадцатиперстная кишка; 7 – поджелудочная железа; 8 – тонкая кишка; 9 – толстая кишка; 10 – слепая кишка; 11 – селезенка; 12 – трахея; 13 – легкие; 14 – сердце; 15 – почки; 16 – клоака

Кожа птиц тонкая, сухая, практически лишена желез. Единственная железа – копчиковая – лежит на хвостовых позвонках. Секрет железы служит для смазки перьев, что способствует сохранению их эластичности и повышает водоотталкивающие свойства. Эпидермальный слой кожи образует роговой покров клюва, цевки, а иногда и части голени, последние фаланги пальцев покрыты роговыми когтями. У самцов некоторых птиц (например, фазановых) на цевке есть костный вырост, покрытый роговым чехлом – шпора.

Оперение птиц – производное (также роговое) эпидермального слоя кожи. Перо состоит из очина (часть, погруженная в кожу), стержня и опахала. Стержень представляет собой плотную роговую трубку с рыхлой роговой сердцевиной. Опахало образовано отходящими от боковых сторон стержня бородками первого порядка, от них отходят бородки второго порядка с мелкими крючочками (рис. 13). Бородки сцепляются крючочками друг с другом, образуя легкие пластинки опахала пера. Нежные пуховые перья не имеют крючочков, у них стержень отсутствует, и бородки отходят пучком от общего основания. Функция пуховых перьев – удерживать у кожи слой воздуха и сохранять тепло.

Рис. 13. Строение махового пера: А – общий вид; Б – схема строения опахала (сильно увеличено): 1 – очин; 2 – стержень; 3 – бородки; 4 – бородочки; 5 – крючочки; 6 – наружное опахало; 7 – внутреннее опахало; 8 – пуховая часть опахала

Крупные упругие контурные перья, образующие основную часть несущей плоскости крыла, называются маховыми. Самые крупные маховые перья, опирающиеся на кости крыла, называются первостепенными маховыми перьями, а меньшие по размеру и не столь упругие, связанные с костями предплечья, – второстепенными маховыми (рис. 13, Б). Рулевые перья, образующие хвост, направляют полет, отличаются большими размерами, упругостью и асимметрией опахал, как и первостепенные маховые. Перья, прикрывающие их основания сверху, называются надхвостьем, а соответствующие им снизу – подхвостьем.

Более мелкие перья, покрывающие тело птиц, называются контурными. У многих птиц, особенно водных, между контурными перьями расположены пуховые перья, согревающие тело. Перья птиц часто имеют разнообразную окраску за счет пигментов, повышающих прочность пера. Окраска имеет и сигнальное значение. Основные пигменты – меланины и липохромы. Меланины обусловливают черную, бурую и серую окраску, а липохромы – красную, желтую и зеленую.

Перьевой покров, придавая телу птиц обтекаемую форму, помогает полету, сохраняет тепло, защищает от механических повреждений. Периодически (один или два раза в год) перьевой покров птиц обновляется путем линьки: старые перья выпадают и на их месте развиваются новые, иногда другой окраски. Линька часто протекает медленно, и птицы могут летать, но у водоплавающих она идет быстро, и птицы временно не могут летать.

Голова голубя – небольшая, округлая; верхняя и нижняя челюсти вытянуты и одеты роговым чехлом (рамфотекой), образующим клюв. Верхняя его часть называется надклювьем, нижняя – подклювьем (рис. 12, А–Б). Основание надклювья у голубя (как и у некоторых других видов птиц) одето вздутой беловатой кожицей – восковицей, выполняющей функцию органа осязания.

Над восковицей лежат парные щелевидные наружные ноздри. Глаза, помимо верхнего и нижнего века, снабжены мигательной перепонкой, помещающейся в переднем углу глаза. Если ее оттянуть пинцетом, то можно убедиться, что она может затягивать всю поверхность глаза.

Книзу и позади глаза находится округлое слуховое отверстие, ведущее в неглубокий наружный слуховой канал, – наружное ухо птицы. Чтобы рассмотреть это отверстие и канал, нужно ощипать закрывающие их перья. В глубине наружного слухового канала лежит барабанная перепонка, отделяющая наружное ухо от среднего.

Шея – цилиндрической формы, гибкая и довольно длинная.

Туловище – овальное и негибкое, плотное, компактное. На его брюшной стороне прощупывается киль грудины, благодаря которому поверхность груди приобретает обтекаемую форму; на спинной стороне у основания хвоста лежит копчиковая железа; чтобы ее рассмотреть, надо раздвинуть закрывающие ее перья (особенно хорошо она развита у водоплавающих птиц).

Передние конечности превращены в летательные органы – крылья. Если раскрыть крыло и попробовать согнуть его, то отделы крыла окажутся подвижными по отношению друг к другу лишь в одной и той же плоскости. Следовательно, при подъеме и опускании крыла его отделы представляют прочную, жесткую систему.

При рассматривании раскрытого крыла необходимо обратить внимание на взаимное расположение маховых перьев, черепитчато налегающих друг на друга своими опахалами (наружная, узкая часть опахала одного пера налегает на внутреннюю, широкую часть опахала другого пера, лежащего впереди), а также на свойства основания пера вращаться в месте своего прикрепления и изменять горизонтальное положение опахала на косое (рис. 13, Б). В силу этих особенностей строения крыло при опускании представляет собой сплошную поверхность и давление воздуха, действующее на эту поверхность снизу, заставляет опахала маховых перьев еще плотнее налегать друг на друга, при поднимании же крыла, когда в интересах меньшей затраты мускульной энергии площадь сопротивления должна быть уменьшена давлением воздуха, действующим сверху, опахала маховых перьев становятся в косое положение и образуют между собой промежутки, через которые свободно проходит воздух.

Коленный сустав задних конечностей скрыт под оперением. Нижний их отдел, в том числе цевка у большинства птиц и пальцы, покрыты роговыми щитками. Пальцев обычно четыре. Задний палец является первым по счету, т.е. соответствует большому пальцу; из остальных внутренний палец соответствует второму, средний – третьему, наружный – четвертому. Пятый палец у птиц всегда отсутствует. Первый палец у многих птиц рудиментарен, а иногда вовсе отсутствует. У африканского страуса не развивается также второй палец (ноги у него двухпалые).

Сгибая и разгибая в коленном суставе ногу птицы, можно увидеть, что пальцы будут то сжиматься (и плотно обхватывать карандаш, если его подставить к основаниям пальцев), то разжиматься. Это – действие обходящей мышцы, соединенной с помощью сухожилий со сгибателем пальцев; сев на ветку и согнув ноги в коленном и интертарзальном суставах, птица автоматически удерживается на ней.

На постоянном влажном препарате вскрытого голубя рассмотреть: коракоиды. Под большой грудной мышцей, прикрепляясь к грудине и к ее килю, лежит значительно меньшая по размерам подключичная мышца; при ее сокращении крыло поднимается. Соотношение размеров этих мускулов показывает, что подъем крыла, требует значительно меньшего усилия, чем его опускание.

По средней линии тела, почти в центре туловища, лежит относительно крупное по величине сердце, заключенное в тонкую околосердечную сумку (рис. 12, В). Вершина сердца расположена среди лопастей печени. Отодвинув в сторону сердце, можно увидеть легкие – парные губчатые тела розовато-красного цвета, прилегающие к дорзальной стенке грудной клетки. К ним от нижнего конца трахеи отходят два бронха. Позади сердца лежит буро-красная печень, состоящая из двух неравных лопастей. Из под края левой лопасти печени видна часть мускульного желудка, с правой стороны от которого лежит двенадцатиперстная кишка (ее передняя часть покрыта правой лопастью печени) (рис. 210 в). В петле двенадцатиперстной кишки находится красноватое плотное тело поджелудочной железы. Здесь же, на правой стороне полости тела, расположены петли тонкой кишки. Тонкая кишка переходит в короткую толстую, или прямую, кишку, открывающуюся в клоаку.

В задней части полости тела на спинной стороне, можно увидеть половые органы – парные, беловатые, овальной формы семенники или непарный (левый) гроздевидный яичник. В глубине брюшной полости, ниже органов размножения, залегают трехдольчатые темно-красные почки.

 

Тема 8. Особенности внешнего и внутреннего строения млекопитающих

Материал и оборудование: случайно погибшие крыса (или кролик) или постоянный влажный препарат вскрытого животного; спиртопрепараты и таблицы (кровеносная, пищеварительная, дыхательная, мочеполовая системы, тотальный препарат головного мозга кролика); препаровальный инструмент; ванночка; микроскоп.

З а д а н и е: 1. Познакомиться с особенностями внешнего облика кролика (или белой крысы), произвести вскрытие животного, рассмотреть и последовательно изучить особенности строения основных систем органов. 2. Рассмотреть под микроскопом срез кожи млекопитающего.  

Внешний осмотр

Тело млекопитающего состоит из головы, шеи, туловища, хвоста и двух пар конечностей (рис. 14, А–Б). Голова условно подразделяется на два отдела: задний – черепной и передний – лицевой. На голове находятся наружные уши, которые впервые встречаются только у млекопитающих. Наружные ушные раковины позволяют лучше улавливать звуки.

Ротовое отверстие окружено мягкими и подвижными губами, служащими для захватывания и удержания пищи. Губы – характерная особенность млекопитающих. Между губами и зубами образуется предротовая полость. По бокам рта она увеличивается, образуя у ряда видов защечные мешки. Защечные мешки сильно развиты у некоторых грызунов (хомяков, бурундуков, сусликов). В них животные переносят пищу, делая запасы на зиму. Во рту млекопитающих имеется подвижный язык, помогающий захватывать добычу, переворачивать ее при пережевывании. Почти у всех млекопитающих (за небольшим исключением) имеются зубы, служащие для удержания и механической переработки пищи.

Рис. 14. Крыса: А – внешний вид; Б – голова: 1 – глаза; 2 – ноздри; 3 – наружное ухо; 4 – вибриссы (органы осязания); 5 – резцы; 6 – волосяной покров; В – внутреннее строение: 1 – сердце; 2 – гортань; 3 – трахея; 4 – легкое; 5 – диафрагма; 6 – околоушная слюнная железа; 7 – пищевод; 8 – желудок; 9 – двенадцатиперстная кишка; 10 – поджелудочная железа; 11 – тонкая кишка; 12 – толстая кишка; 13 – слепая кишка; 14 – прямая кишка; 15 – анальное отверстие; 16 – печень; 17 – селезенка; 18 – почка; 19 – мочеточник; 20 – мочевой пузырь; 21 – яичник; 22 – яйцевод; 23 – матка; 24 – влагалище; 25 – выделительное отверстие; 26 – половое отверстие

На конце морды находится покрытый голой кожей нос, заканчивающийся

парой щелевидных носовых отверстий (наружные ноздри). Кзади и кнаружи от основания носа расположены глаза, закрывающиеся подвижными верхними и нижними веками, которые по краям усажены длинными волосками – ресницами (рис. 212 Б). Третье веко (мигательная перепонка) рудиментарно.

Шея у млекопитающих хорошо выражена, хотя обычно невелика. Конечности пятипалые. У некоторых представителей может быть большее (крот) или меньшее (лошади) количество пальцев.

За исключением лишь кончика носа, все тело млекопитающих покрыто волосами. Волосяной покров состоит из волос разного типа: пуховые волосы, ости и чувствующие волосы, или вибриссы. Рассматривая ось под микроскопом, можно увидеть утолщенное основание волоса – его луковицу (луковицы волос помещаются в углублениях кожи, называемых волосяными сумками). В дно волосяной сумки вдается сосочек кориума с кровеносными сосудами и нервами (волосяной сосочек, причем ствол волоса – мертвое образование, неспособное к росту) (рис. 14). У большинства животных развиты пуховые волосы (подшерсток, или пух), у некоторых (олени, кабаны, тюлени) подшерсток редуцирован, и волосяной покров представлен остями. Подземные животные (крот, слепыш и др.), наоборот, имеют только пуховые волосы. Наблюдается периодическая смена покрова млекопитающих – линька. Она может происходить дважды в году – осенью и весной (белки, зайцы, песцы, лисицы и др.), суслики и сурки линяют раз в году, а кроты – три раза. Вибриссы выполняют осязательную функцию и располагаются у разных животных в различных местах – на голове, шее, груди, брюхе.

Рис. 15. Схема поперечного среза кожи собаки: 1 – эпидермис; 2 – ороговевшие слои эпидермиса; 3 – дерма; 4 – подкожная клетчатка; 5 – стержень волоса; 6 – корень волоса; 7 – направляющий волос; 8 – остевой волос; 9 – пуховой волос; 10 – сальная железа; 11 – потовая железа; 12 – мышца, поднимающая волос

Волосяной покров играет важную роль в терморегуляции млекопитающих, как и кровеносные сосуды, расположенные в коже.

Кожа млекопитающих, как и у других позвоночных, состоит из двух слоев: наружного – эпидермиса и внутреннего – кутиса, или собственно кожи (рис. 213). Эпидермис также состоит их двух слоев: глубинного, росткового (мальпигиев слой), состоящего из живых, делящихся клеток, и наружного, клетки которого вследствие рогового перерождения постепенно слущиваются в виде перхоти или целых лоскутов (некоторые тюлени). Из клеток эпидермиса образуются волосы, ногти, когти, копыта, рога (кроме оленьих), роговые чешуи и кожные железы. Собственно кожа состоит из волокнистой ткани, в ней откладывается жир (подкожная жировая клетчатка). Она сильно развита у водных зверей – тюленей и китов, играет термоизолирующую роль и уменьшает плотность тела. Большую роль кожа играет в испарении с ее поверхности пота, выделяемого потовыми железами. Потовые железы имеют трубчатое строение (глубинные части имеют вид клубка). Их функция – выделение воды с растворенными в ней мочевиной и солями. Потовых желез мало у собак и кошек, у многих грызунов они расположены только на лапах, в паховой области и на губах. Китообразные и некоторые другие животные лишены потовых желез.

Шерсть млекопитающих покрыта выделениями кожных сальных желез, которые имеют гроздевидное строение, и их протоки открываются в волосяную сумку. Выделения сальных желез предохраняет эпидермис и волосы от снашивания и смачивания, придают специфический запах каждому виду животных. Пахучие железы – видоизмененные сальные или потовые железы или их комбинация (нужны для мечения территории, распознавания особей разного пола, защиты от врагов): таковы мускусные железы кабарги, выхухоли, выдры, анальные железы хищных и зароговые железы коз, серн и других парнокопытных. Хорошо известны анальные железы скунса, секрет которых чрезвычайно едок.

У большинства видов при наружном осмотре можно определить пол животного. У взрослых самцов большинства млекопитающих семенники находятся вне полости тела, они заключены в особые мешочки – мошонку – и хорошо заметны в задней части тела у основания хвоста. Мочеполовое отверстие у самцов сильно удалено от анального. У самок все три отверстия (выделительное, половое и анальное) открываются самостоятельно и лежат близко одно к другому. Кроме того, у самок часто заметны соски млечных желез, которые являются видоизменениями потовых желез. У низших однопроходных млекопитающих они имеют простое трубчатое строение, и их протоки открываются на определенном участке кожи брюшной поверхности, сосков нет. У сумчатых и плацентарных млечные железы имеют гроздевидное строение, и их протоки открываются в сосках, расположение желез и сосков различно. У большинства копытных железы и соски расположены в паховой области, у других – на брюхе и груди.

На постоянном влажном препарате рассмотреть:

характерные для зверей подкожные жировые отложения. Кроме этого, у половозрелых самок обычно заметны млечные железы.

диафрагму, перегородку, разделяющую грудную и брюшную полости (рис. 14, В).

Внутренние органы грудной полости окружены грудной клеткой. Чтобы их обнаружить, подрежем ребра по бокам тела, разрежем плечевой пояс и снимем грудную клетку. Делать это надо осторожно, чтобы не повредить сердце и легкие – занимающие большую часть внутреннего объема грудной клетки.

В шейном отделе млекопитающих хорошо заметна трахея; параллельно ей идет пищевод. У основания шеи лежит щитовидная, несколько ниже – зобная железа – железы внутренней секреции.

Внутренние органы брюшной полости прикрыты сверху мышечной брюшной стенкой, которую необходимо разрезать и отвести в стороны. В брюшной полости, сразу под диафрагмой, находится темно-красная печень, имеющая форму купола. Под левой ее частью расположен желудок, от которого отходят петли кишечника. Тонкая кишка переходит в слепую кишку, она имеет форму мешка или слепого отростка разной величины. Далее следует толстая кишка (рис. 14, В).

Отбросив кишечные петли влево, можно обнаружить на спинной стороне брюшной полости тела пару бобовидных буро-красных почек, из которых мочеточники направляются в мочевой пузырь, лежащий близ лонного сращения в виде грушевидного, довольно тонкостенного мешка. Между почками по средней линии проходят: нижняя полая вена (темного цвета) и рядом с ней – аорта (менее заметная белая трубка).

У самцов можно обнаружить семенники, лежащие в мошонке. Обычно заметен половой член – пенис. У молодых самок матка обычно незаметна, у взрослых беременных самок в рогах матки могут быть видны эмбрионы.

ЛИТЕРАТУРА

Гапонов С.П. Позвоночные. Особенности строения: Учеб. Пособие/

С.П.Гапонов. – Воронеж: Изд-во Воронеж.ун-та, 1995. – 52 с.

Ромер А. Анатомия позвоночных: Учебник/ А.Ромер, Т.Парсонс: В2 т. /

Пер. с англ. А.Н.Кузнецова, В.Б.Никитина. – М., Мир, 1992. – Т. 2. – 400 с.

Общая зоология: Учебник/ Э.Хадорн, Р.Венер/ Пер. с нем. Д.В.Попова,

Н.В.Хмелевской, А.В.Чесунова, О.И.Чибисовой. – М., Мир, 1989. – 521 с.

Mader S. Biology of Animal Structure and Function. – Edwardsville, KS,

USA, 2001. – Part V. – P. 510-730.

34