Н.Н. БАРАННИКОВА,
соросовский учитель, ср. шк. № 18,
г. Сергиев Посад
Локомоция у животных
(из серии заключительных уроков по теме «Животные»)
Оборудование: графопроектор, пленки с
изображением способов передвижения представителей различных групп
организмов, песочные часы.
Желательно иметь также микропрепараты с живыми
инфузориями или другими микроорганизмами, микроскопы, любых животных по
теме урока.
Эпиграф на доске: «Смеется ли ребенок при виде
игрушки, улыбается ли Гарибальди, когда его гонят за излишнюю любовь к
Родине, создает ли Ньютон мировые законы и пишет их на бумаге – везде
окончательным фактом является мышечное движение». И.Сеченов
ХОД УРОКА
Звучит музыка «Полет шмеля».
Учитель. Движения, или локомоции (от лат.
locus – место и motio – движение), – адаптивные, т.е.
приспособительные, реакции организма, связанные с активным перемещением.
Способы движения за миллиарды лет прошли долгий эволюционный путь.
Передвигаются стада или стаи животных, перемещаются отдельные организмы,
двигаются бактерии и простейшие в капле воды. Растения поворачивают свои
листья к свету. Наш урок посвящен движению в царстве животных.
(Ученики записывают в тетрадях тему урока и
определение локомоции.)
У всех организмов, от простейших до человека, способы
передвижения связаны с сокращением белковых молекул. Принцип один и тот
же, но в различных средах и разными организмами он используется по
разному.
В процессе работы мы будем заполнять таблицу – запишите названия ее
граф: тип, класс, представитель, характерные особенности передвижения.
Рассказ о движении мы начнем с самых простых его форм, присущих
микроорганизмам, представителям подцарства Простейшие. Кем были открыты
Простейшие?
Ученик. Антони ван Левенгуком (XVII в.).
Учитель. Послушайте отрывок из его письма к
членам Лондонского королевского общества: «...Одни носились по воде как
рыбки, другие – вращались как бы в вихре, числом их было гораздо больше,
третьи – носились туда и сюда, подобно тучам летающих комаров и мушек.
Мне казалось, что их несколько тысяч в рассматриваемой капле, которая
была величиной не более песчинки». То были одноклеточные животные –
простейшие.
(Далее слово предоставляется детям, которые
характеризуют виды движения у различных животных. На каждое сообщение
отводится 2 мин).
1-й ученик. Подцарство Простейшие. Тип
Саркожгутиконосцы. Класс Саркодовые. Представитель – амеба обыкновенная.
Для амебоидного движения одноклеточного организма характерно образование
в клетке временных выступов – пвсевдоподий. Цитоплазма в клетке амебы
состоит из двух слоев: наружного, вязкого, – эктоплазмы и внутреннего,
жидкого, – эндоплазмы, движение происходит из-за изменения вязкости
цитоплазмы. При движении в клетке намечается «передний» конец – место,
где образуются новые псевдоподии. Этим же способом перемещаются и
лейкоциты – белые кровяные клетки (демонстрация схемы 1.)
Схема 1
2-й ученик. Классы Жгутиковые, Инфузории.
Представители этих классов передвигаются с помощью жгутиков и ресничек.
Они имеют одинаковое строение (демонстрация схемы 2), но способы
их работы заметно различаются. Жгутик совершает симметричные движения,
при этом в каждый момент времени по нему проходит несколько
последовательных волн (демонстрация схемы 3). Жгутик может
располагаться на заднем или переднем конце клетки (демонстрация схемы
4). У эвглены жгутик располагается на переднем конце тела. Его
работа заставляет клетку вращаться вокруг своей оси со скоростью один
оборот в секунду и двигаться вперед по спирали. Жгутик как бы ввинчивает
клетку в среду. Такое движение называется эвгленоидным (демонстрация
схемы 5).
Схема 2
Схема 3
Схема 4
Схема 5
У инфузорий активность ресничек координируется
белковыми нитями – нейрофанами, соединяющими базальные тельца. Благодаря
им реснички движутся не беспорядочно, а волнообразно. Они похожи на
гребцов, ритмично погружающих в воду свои весла. Умело ведут они свой
«корабль»-инфузорию, могут разворачивать его, «давать задний ход» (демонстрация
схемы 6).
Схема 6
3-й ученик. Тип Кишечнополостные. Классы
Гидроидные, Сцифоидные. Представитель – гидра. Тело гидры стебельчатое,
с венчиком из 5–12 щупалец вокруг ротового отверстия. Она прикрепляется
к субстрату подошвой, но может и медленно передвигаться, скользя на
подошве или шагая, попеременно схватываясь за субстрат щупальцами и
подошвой.
Медуза – активно плавающее животное. Край ее зонтика сокращается, и вода
с силой выталкивается из-под зонтика назад. Животное при этом получает
реактивный толчок и продвигается вперед (демонстрация схемы 7).
Схема 7
4-й ученик. Тип Кольчатые черви. Класс
Малощетинковые. Представитель – дождевой червь. Полость тела (целом)
дождевого червя окружена стенками, состоящими из двух слоев
мышц-антагонистов: наружного – кольцевого и внутреннего – продольного.
Септы разделяют кольцевую мускулатуру животного на самостоятельные
единицы, в то время как продольные мышцы тянутся через несколько
сегментов. При движении червя вперед сократившиеся кольцевые мышцы в
каждом сегменте давят на целомическую жидкость, которая растягивает
расслабленные продольные мышцы. Сегмент становится длиннее и тоньше.
Благодаря этому передний конец тела продвигается вперед.
Вслед за кольцевыми мышцами сокращаются продольные, и эта волна проходит
по всей длине тела. Таким образом в разное время разные части могут
продвигаться вперед (при сокращении кольцевых мышц) и оставаться
неподвижными (при сокращении продольных мышц).
За счет изменения последовательности сокращения мышц червь способен
ползти и назад (демонстрация схемы 8.)
Схема 8
5-й ученик. Тип Членистоногие. Класс Насекомые.
Ходьба насекомых. Этот способ передвижения обеспечивает
координированная работа трех пар ног – по одной паре на каждом из трех
грудных сегментов. Каждая нога представляет собой систему полых
цилиндров со стенками из твердого хитина. Сгибание и выпрямление ног
осуществляется мышцами-антагонистами – сгибателями и разгибателями,
которые прикреплены к внутренней поверхности наружного скелета. Когда
насекомое начинает ходьбу, три его ноги опираются на землю и
поддерживают тело, в то время как три другие переступают вперед.
У многих насекомых на концах ног имеются коготки и клейкие подушечки.
Подушечки состоят из мельчайших полых трубочек, выделяющих клейкую
жидкость. Благодаря этому такие насекомые способны ходить по гладким
вертикальным поверхностям, а также вниз головой.
6-й ученик. Полет насекомых. Крылья
насекомых представляют собой плоские выросты наружного скелета, которые
поддерживаются сложной сетью жилок. Их движение контролируется двумя
главными группами мышц – прямыми и непрямыми летательными мышцами. У
насекомых с большими крыльями (бабочки, стрекозы) мышцы прикрепляются
непосредственно к основанию крыла. Это прямые мышцы. Они поднимают и
опускают крылья, а также регулируют угол взмаха крыла при полете. У
насекомых с маленькими крыльями главную движущую силу при полете создают
две группы «непрямых» летательных мышц-антагонистов, которые не
прикрепляются непосредственно к крыльям. Это спиннобрюшные мышцы,
которые тянутся от верхней части к основанию груди, и продольные мышцы,
тянущиеся от переднего отдела груди к заднему (демонстрация схемы 9).
Такое устройство представляет собой высокоэффективную систему рычагов,
так как сокращение какой-либо из непрямых мышц приводит к значительному
изменению формы груди, а в результате – к перемещению крыла.
Схема 9
7-й ученик. Рассмотрим локомоции представителей
типа Хордовые.
Плавание у рыб. Плотность воды существенно
превышает плотность воздуха. Вода – вязкая среда, она может обеспечить
опору для тела, а также служит субстратом, от которого рыба может
отталкиваться при плавании. Тело у большинства рыб имеет обтекаемую
форму, заострено с обоих концов. Чешуя у хрящевых и костных рыб покрыта
слизью, что тоже уменьшает трение между телом и водой. Непарные плавники
помогают стабилизировать тело, парные (грудные и брюшные) используются
для руления и балансировки. Хвостовой плавник вместе с парными
обеспечивает продвижение рыбы вперед через толщу воды. Различают три
типа локомоций у рыб (демонстрация схемы 10):
Схема 10
а) кузовковое (у тропической рыбы кузовка, тело
которой заключено в твердый панцирь и поэтому не может изгибаться) – за
счет изгибов хвоста и самого хвостового плавника;
б) скумброидное (у подавляющего большинства рыб с «обычной» формой тела)
– за счет волнообразных движений задней половины тела;
в) угревидное – у рыб с длинным вытянутым телом, по которому пробегает
несколько волн сокращений.
8-й ученик. Локомоции у представителей класса
Земноводные рассмотрим на примере лягушки. Парные конечности лягушки, в
отличие от плавников рыб, не служат более стабилизаторами или рулями.
Они приспособлены для поднятия тела над землей и обеспечивают
передвижение на суше. Передние конечности относительно короткие. Задние
– очень длинные. Когда животное неподвижно, они согнуты в коленном и
голеностопном суставах и поджаты под туловище. Пояса конечностей –
кости, с которыми сочленяются конечности намного крупнее, чем у рыб и
способны выдерживать вес тела.
При медленном движении по субстрату у лягушки одновременно выдвигаются
вперед конечности, расположенные по диагонали (демонстрация схемы 11).
При отрыве от земли во время прыжка благодаря быстрому сокращению
сильных мышц-разгибателей все суставы задней конечности распрямляются.
Во время приземления короткие передние лапы амортизируют удар.
Схема 11
9-й ученик. У птиц различают три основных типа
полета: машущий, парящий (планирующий) и зависание. Остановимся на
машущем полете. У таких птиц, как голубь, крылья которых делают в
среднем два взмаха в секунду, основная мощность развивается при
опускании крыльев – перья опираются о воздух, поднимая тело птицы вверх
и одновременно толкая его вперед. Это происходит благодаря сокращению
сильно развитых больших грудных мышц, которые одним концом прикреплены к
плечевой кости, а другим – к килю грудины. При опускании крыла маховые
перья плотно сомкнуты, что обеспечивает максимальную подъемную силу.
Подъем крыла осуществляют малые грудные мышцы – в это время перья слегка
поворачиваются, без сопротивления пропуская обратный поток воздуха. По
окончании полета птица приземляется, опуская и распластывая хвост (демонстрация
схемы 12).
Схема 12
Разные птицы летают с разными скоростями. Это
обусловлено формой крыльев, а также частотой взмахов.
При планировании крылья располагаются под углом 90° относительно тела и
птица постепенно теряет высоту. В этом положении на тело птицы действуют
различные силы (демонстрация схемы 13). Птицы, обитающие на суше,
используют при планировании восходящие теплые воздушные потоки.
Планирование без потери высоты и даже с падением называется парением.
Схема 13
Зависающий полет. При зависании птица часто машет
крыльями, но при этом остается на одном месте. Птицы, способные
зависать, имеют очень сильно развитые летательные мышцы.
10-й ученик. Локомоции четвероногих
представителей класса Млекопитающие рассмотрим на примере собаки (демонстрация
схемы 14).
Схема 14
При ходьбе позвоночник собаки сохраняет жесткость, и
продвижение вперед обеспечивается за счет работы задних конечностей. Они
перемещаются вперед и назад благодаря сокращению мышц – сгибателей и
разгибателей. Когда сокращаются разгибатели, задняя лапа работает как
рычаг: она выпрямляется и отталкивается от земли, продвигая тело
животного вперед и слегка приподнимая его. При сокращении сгибателей
лапа отрывается от земли и перемещается вперед. В каждый момент времени
приподнята только одна лапа, остальные три служат опорой и удерживают
тело в равновесии.
При беге лапы собаки опираются на землю гораздо меньше времени, чем при
ходьбе, и обычно одна передняя конечность на какую-то долю секунды
опережает другую. Если собака развивает максимальную скорость, движения
ног ускоряются, и тогда все четыре ноги после выпрямления могут
одновременно оказаться в воздухе.
Литература:
Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. Т. 3. –
М.: Мир, 1990.
Энциклопедия для детей. Биология. – М.: Аванта+,
1993.
Дольник В.Р. Зоология. Беспозвоночные. СПб.:
Специальная литература, 1997.
|