З.А. ВЛАСОВА,
учитель биологии школы No 1225

Урок на тему
«Причина и значение теплокровности птиц»

При изучении темы «Класс Птицы» ребята впервые знакомятся с таким важным понятием, как теплокровность. Очень важно, чтобы ученики поняли, что поддержание постоянной температуры тела обеспечивается взаимодействием целого ряда физиологических систем организма. Хорошее знание этого материала необходимо для объяснения сложных эволюционных и экологических проблем.

Учитель.

– Ребята, почему зимой в лесу птиц меньше, чем летом?
(Предполагаемые ответы: мало корма или его совсем нет (для насекомоядных птиц), много снега, холодно.)
– А может перьевой покров защитить птиц зимой от мороза? (Может, но только частично.)
Основные вопросы, на которые мы должны ответить в ходе сегодняшнего урока: что согревает тело птицы? Как они поддерживают постоянную температуру? Откуда берут энергию для полета?
– Как вообще образуется тепло? (Предполагаемые ответы: при сгорании органических веществ, которое происходит в присутствии кислорода.)
– А за счет чего едет автомобиль? За счет чего двигаются организмы? (За счет энергии, также образующейся при сгорании (окислении) органических веществ при участии кислорода.)
Сколько энергии требуется птицам? Ведь они могут пролетать большие расстояния, развивать высокую скорость. (Работа с таблицами.)

Таблица 1. Расстояния, преодолеваемые при перелетах

Таблица 2. Площадь поверхности крыльев и нагрузка на них

Для сравнения – модель планера имеет нагрузку на крылья 2,5 кг/м².

Таблица 3. Частота взмахов крыльями

Таблица 4. Максимальная скорость полета

Чем меньше птица, тем больше пищи на каждый грамм массы тела ей требуется. С уменьшением размера животного его масса убывает быстрее, чем площадь поверхности тела, через которую происходит потеря тепла. Поэтому мелкие животные теряют больше тепла, чем крупные. Мелкие птицы за день съедают количество корма, равняющееся 20–30% их собственной массы, крупные – 2–5%. Синица может за день съесть столько же насекомых, сколько весит сама, а крохотный колибри – выпить количество нектара, в 4–6 раз превышающее собственную массу.

Повторяя этапы расщепления пищи и особенности дыхательной системы птиц, заполняем поэтапно схему № 1.

Ход работы при заполнении схемы

Интенсивная двигательная активность птиц требует больших затрат энергии. В связи с этим их пищеварительная система имеет ряд особенностей, направленных на эффективную переработку пищи. Органом захватывания и удерживания пищи служит клюв. Пищевод длинный, у большинства птиц он имеет карманообразное расширение – зоб, где пища размягчается под влиянием жидкости зоба. Железистый желудок имеет в своей стенке железы, выделяющие желудочный сок.
Мускулистый желудок снабжен сильной мускулатурой и выстлан изнутри прочной кутикулой. В нем происходит механическое перетирание пищи. Пищеварительные железы (печень, поджелудочная железа) активно выделяют пищеварительные ферменты в полость кишечника. Расщепленные питательные вещества всасываются в кровь и разносятся ко всем клеткам тела птицы.
Как долго переваривается пища у птиц? Мелкие совы (домовые сычи) переваривают мышь за 4 ч, серый сорокопут – за 3 ч. Сочные ягоды у воробьиных проходят через кишечник за 8–10 мин. Насекомоядные птицы наполняют свой желудок 5–6 раз в сутки, зерноядные – трижды.
Однако само по себе поглощение пищи и поступление в кровь питательных веществ – это еще не выделение энергии. Питательные вещества нужно «сжечь» в клетках тканей. Какая система принимает в этом участие? (Легкие, воздушные мешки.)
– Мышцы должны хорошо снабжаться кислородом. Однако птицы не могут обеспечить доставку нужного количества кислорода за счет большого количества крови. Почему? (Увеличение количества крови увеличивало бы массу птицы и затрудняло бы полет.)
Интенсивное поступление кислорода к клеткам тканей у птиц происходит за счет «двойного дыхания»: богатый кислородом воздух проходит через легкие и при вдохе, и при выдохе, причем в одном и том же направлении. Это обеспечивается системой воздушных мешков, пронизывающих тело птицы.
Для того чтобы кровь двигалась быстрее, необходимо повышенное артериальное давление. Действительно, птицы – гипертоники. Для того чтобы создать высокое артериальное давление, сердце птиц должно сокращаться с большой силой и высокой частотой (табл. 5).

Таблица 5. Масса сердца и частота сердечных сокращений

В результате окисления (сгорания) питательных веществ образуется энергия. На что она тратится? (Завершаем заполнение схемы № 1).

Вывод. Активный окислительный процесс способствует поддержанию постоянной температуры тела.
Высокая температура тела обеспечивает высокий уровень обмена веществ, быстрое сокращение сердечной мышцы и скелетных мышц, что необходимо для полета. Высокая температура тела позволяет птицам сократить период развития зародыша в насиживаемом яйце. Ведь насиживание – важный и опасный период в жизни птиц.
Но постоянная температура тела имеет свои недостатки. Какие? Заполняем схему № 2.

Итак, поддержание постоянно высокой температуры тела выгодно для организма. Но для этого необходимо потреблять много пищи, которую надо где-то раздобыть. Птицам пришлось развивать различные приспособления и черты поведения, позволяющие добывать достаточное количество пропитания. Вот несколько примеров.
Далее учащиеся делают сообщения на тему «Как разные птицы добывают себе корм» (их подготовка могла быть домашним заданием к данному уроку).

Пеликаны-рыболовы

Пеликаны иногда ловят рыбу сообща. Найдут мелководный залив, оцепят его полукругом и принимаются хлопать по воде крыльями и клювами, постепенно сужая дугу и приближаясь к берегу. И только согнав рыб к берегу, начинают лов.

Совиная охота

Как известно, совы охотятся ночью. Глаза у этих птиц огромные, с сильно расширяющимся зрачком. Через такой зрачок и при скудном освещении попадает достаточно света. Однако увидеть добычу – различных мелких грызунов, мышей и полевок – издалека в темноте невозможно. Поэтому сова летает низко над землей и смотрит не по сторонам, а прямо вниз. Но если летать низко, шелест крыльев распугает добычу! Поэтому сова имеет мягкое и рыхлое оперение, которое делает ее полет совершенно бесшумным. Однако основным средством ориентации у ночных сов служит не зрение, а слух. С его помощью сова по писку и шороху узнает о присутствии грызунов и точно определяет место нахождения добычи.

Вооружившись камнем

В Африке, в заповеднике Серенгети, биологи наблюдали, как добывали себе пищу стервятники. На этот раз пищей были яйца страуса. Чтобы добраться до лакомства, птица брала клювом камень и с силой бросала его на яйцо. Крепкая скорлупа, выдерживающая удары клюва даже таких больших птиц, как грифы, от камня трескалась, и яйцом можно было полакомиться.
Правда, тут же стервятника оттесняли от пиршества грифы, а тот принимался за новое яйцо. Это интереснейшее поведение потом неоднократно отмечали в эксперименте. Стервятникам подбрасывали яйца и ожидали, что произойдет. Заметив лакомство, птица тут же подбирала подходящий камень, иногда весом до 300 г. Стервятник тащил его в своем клюве за десятки метров и бросал на яйцо до тех пор, пока оно не трескалось.
Однажды стервятнику положили поддельные куриные яйца. Он взял одно из них и начал бросать его о землю. Затем отнес яйцо к большой скале и швырнул об нее! Когда и это не принесло желаемого результата, стервятник принялся отчаянно колотить одно яйцо о другое.
Многочисленные наблюдения показали, что птицы старались расколоть камнями любой предмет яйцевидной формы, даже если он был огромного размера или окрашен в необычные цвета – зеленый или красный. А вот на белый куб они совершенно не обращали внимания. Ученые выяснили, кроме того, что молодые стервятники не умеют разбивать яйца и учатся этому у старших птиц.

Скопа-рыболов

Птица скопа – прекрасный рыболов. Увидев рыбу, она стремительно бросается в воду и вонзает в тело жертвы свои длинные острые когти. И как ни пытается рыба вырваться из когтей хищницы, это ей почти никогда не удается. Некоторые наблюдатели отмечают, что пойманную рыбу птица держит головой по направлению полета. Может быть, это случайность, но вероятнее, что скопа старается так ловить рыбу, чтобы потом ее легче было нести. Ведь в таком случае сопротивление воздуха бывает меньше.

Вывод по сообщениям учащихся – прогрессивное развитие головного мозга и ведущих органов чувств (зрения, слуха) связано с интенсивным обменом веществ, высокой подвижностью и сложными взаимоотношениями с условиями среды обитания.
А теперь объясните, почему птицы получили распространение во всех климатических зонах. С чем связаны перелеты птиц? (Теплокровность позволяет птицам не бояться морозов, оставаться активными даже при очень низких температурах окружающей среды. Однако недостаток корма в зимнее время вынуждает их мигрировать в более кормные места.)