Н.А. ЧЕРАБАЕВА,
учитель биологии средней школы № 40, г. Ульяновск

Внутреннее строение млекопитающих

Оборудование: фотографии собаки, гепарда, тигра (с высунутым языком); одного-двух усатых китов (синий кит, южный кит); таблица «Внутреннее строение млекопитающего»; схема строения легких млекопитающего с выделенными цветом альвеолами и обозначенной диафрагмой.

ХОД УРОКА

После организационного момента и письменного тест-опроса по материалу, изученному ранее, переходим к изучению нового материала.

Актуализация знаний, фронтальная эвристическая беседа. Итак, мы с вами многое уже знаем о млекопитающих – их общую характеристику, особенности внешнего строения, скелета, мускулатуры. Цель сегодняшнего урока – выяснить, каковы особенности внутреннего строения млекопитающих.

Вопрос. Что из того, что нам уже известно, позволит сделать предположения об особенностях систем органов? Какие данные могут служить подсказкой?

(Млекопитающие – высокоорганизованные животные; они теплокровны. Теплокровность и строение систем внутренних органов взаимосвязаны.)

Примечание. Разумеется, приводимые ответы являются примерными – их правильность, четкость и полнота зависят от уровня подготовки класса. В случае затруднений учитель может задать «наводящие» вопросы.

Да, теплокровность – основной показатель высокого уровня обмена веществ животного. С работой каких конкретно систем органов связан уровень обмена веществ и поддержание теплокровности?

(С работой кровеносной, дыхательной и пищеварительной систем, т.к. они обеспечивают поступление к органам и тканям питательных веществ и кислорода.)

Пищеварительная система «отвечает» за поступление в организм питательных веществ и энергии в виде химических связей. Эта энергия используется при мышечной работе и при образовании веществ самого организма (например, из аминокислот строятся белки), «своих» для каждого вида. Часть энергии выделяется в виде тепла, что обеспечивает повышение температуры тела.
Дыхательная система обеспечивает поступление в организм кислорода, который расходуется в клетках при распаде сложных веществ до простых. Именно в таких реакциях выделяется большая часть энергии.
Кровеносная система доставляет питательные вещества от органов пищеварения и кислород от легких к органам и тканям всего организма.

(В некоторых классах дети сами могут рассказать об этом при ответе на вопрос «Почему именно эти системы органов отвечают за теплокровность?»)

Вопрос. Раз млекопитающие теплокровны, какими должны быть у них эти системы органов?

(Совершенными, а также развитыми, дифференцированными – разделенными на специализированные отделы и т.д. Возможны разные варианты ответов.)

Вопрос. Что означают слова «совершенный», «высокоразвитый» применительно к каждой системе органов? Начнем с пищеварительной системы.

(Пищеварительная система должна обеспечивать возможность поступления большого количества пищи и наиболее полного ее усвоения. Следовательно, она должна быть хорошо дифференцированной – на одном участке пища должна измельчаться, на других – разные вещества должны перевариваться; для хорошего усвоения переваренных веществ нужен достаточно длинный кишечник, хорошо развитые пищеварительные железы.)

Вопрос. А можем мы предположить, какие отделы присутствуют в пищеварительной системе млекопитающих, какова их последовательность? Может ли нам помочь информация о том, что млекопитающие – класс типа Хордовые?

(У млекопитающих, как у большинства хордовых, должны иметься рот, глотка, пищевод, желудок, кишечник и пищеварительные железы, в том числе поджелудочная железа.)

Вопрос. А какой должна быть дыхательная система, чтобы обеспечивать поступление достаточного для теплокровности количества кислорода?

(Легкие должны иметь большую поверхность, чтобы площадь соприкосновения воздуха с капиллярами была большой.)

Вопрос. Сравнивая млекопитающих с такими же высокоразвитыми животными (например, с птицами), можем ли мы предположить уже сейчас, не заглядывая в учебник, из каких отделов состоит их дыхательная система?

(Обязательно должны быть воздухоносные пути, в которых воздух согревается или охлаждается (в зависимости от условий), где задерживается пыль. Скорее всего, это носовая полость, гортань, трахея и бронхи, и место, где происходит газообмен, – легкие.)

Вопрос. А какой тип кровеносной системы обеспечивает высокий уровень обмена веществ? По какому классу животных мы можем об этом судить?

(Птицы – теплокровные животные. К тканям и органам у них поступает только артериальная кровь, богатая кислородом. Венозная и артериальная кровь не смешиваются в сердце за счет того, что оно четырехкамерное. А так как есть легкие, то должно быть два круга кровообращения (второй круг кровообращения возник впервые у земноводных именно с появлением легких!). Можно предположить, что у млекопитающих кровеносная система устроена аналогично.)

Итак, мы с вами по сути дела «сконструировали», каким должно быть внутреннее строение млекопитающих.

(Учитель открывает створки доски. На доске – схема.)

Мы пока не говорили еще об одной системе органов – как бы ни был совершенен обмен веществ, все равно в процессе жизнедеятельности образуются продукты распада, которые должны удаляться из организма. Понятно, что эту функцию будут выполнять почки. А вот другие особенности выделительной системы мы с вами «нафантазировать», предположить заранее, не сможем.

Посмотрите еще раз на созданные нами «конструкции» строения систем внутренних органов. Примерно то же строение имеют соответствующие системы органов птиц. Есть сходство в «сочиненном» нами организме и с пресмыкающимися – в пищеварительной системе, отчасти в дыхательной. А ведь мы знаем, что птицы (класс в целом) – животные очень специализированные; все системы органов у них работают очень эффективно в связи с приспособленностью к полету. Между млекопитающими и птицами есть отличия не только во внешнем облике, но и во внутреннем строении. Есть отличия между млекопитающими и пресмыкающимися. В чем же состоят эти отличия?

На партах у вас учебники, у некоторых – дополнительная литература и карточки с заданиями. Каждая пара работает над конкретным заданием, часть заданий одинакова. А в результате у нас с вами должна получиться целостная картина внутреннего строения млекопитающего – каждый внесет в нее свою лепту. На работу вам отводится 6 минут. За это время вы должны четко и кратко ответить на вопросы и дополнить схемы на доске. Тот, кто закончит раньше других, должен перенести схемы с доски в тетради. Тот, кто не успеет этого сделать, восстановит их по памяти дома, они очень простые.

Задания на карточках

1. Чем отличается пищеварительная система зверей (млекопитающих) от пищеварительной системы птиц? Найдите на рисунке органы пищеварительной системы млекопитающих и приготовьтесь показать их по таблице у доски.

Подсказка: учебник Никишов А.И., Шарова И.Х. Биология: Животные. Для 7–8 кл. общеобразовательных учреждений. – М.: Просвещение, 1994. С. 165 (§ 55, п. 1); с. 166 (рис. 237, 238); с. 195 (4-й абзац сверху); § 65, п. 2 (пищеварительная система); с. 197 (рис. 292, 293).

(В отличие от птиц, у млекопитающих нет зоба, нет клоаки. У зверей есть зубы, а у птиц – нет. У млекопитающих появляется прямая кишка. Непереваренные остатки пищи выходят через анальное отверстие. На границе между тонкой и толстой кишкой лежит слепая кишка – там происходит брожение и расщепление растительной клетчатки.)

Дополнение к схеме: прямая кишка, анальное отверстие, слепая кишка.

2. Чем отличается пищеварительная система млекопитающих от пищеварительной системы пресмыкающихся?

Подсказка: Биология. Пособие для поступающих в вузы.// Под ред. В.Н. Ярыгина. – М.: Высшая школа, 2000. С. 352, (статья «Пищеварительная система»).

(В отличие от пресмыкающихся, у млекопитающих зубы делятся на клыки, резцы, коренные, а у пресмыкающихся они одинаковые, недифференцированные. И пресмыкающихся так же, как у птиц, есть клоака, а у млекопитающих – прямая кишка и анальное отверстие. «Только у одной группы, в которую входят ехидна и утконос, сохраняется клоака», – дополняет учитель.)

Дополнение к схеме: прямая кишка, анальное отверстие.

3. Чем отличается дыхательная система зверей (млекопитающих) от дыхательной системы птиц? Найдите на рисунке в учебнике органы дыхательной системы и приготовьтесь показать их по таблице у доски.

Подсказка: учебник, статьи «Дыхательная система» на с. 166, 167, 168*.

(У птиц легкие представляют собой губчатые тела и содержат «перегородки». В легких млекопитающих бронхи ветвятся на большое количество еще более мелких ответвлений (бронхиол), которые заканчиваются пузырьками (альвеолами). Кроме того, в механизме дыхания участвуют не только межреберные мышцы, но и диафрагма.)

Дополнение к схеме: альвеолы, диафрагма.

4. Чем отличается кровеносная система зверей (млекопитающих) от кровеносной системы птиц? Найдите на рисунке органы (отделы) кровеносной системы и приготовьтесь показать их по таблице у доски.

Подсказки:

1. Учебник с. 198 (рис. 295), с. 168 (рис. 243). Внимательно рассмотри схемы строения сердца!

2. Биология: Пособие для поступающих в вузы, т. 1. – М.: ООО Изд. Новая Волна: ЗАО Изд. Дом ОНИКС. Авт. Чебышев, Кузнецов, Зайчикова, Гуленков – с. 373, 5-й абзац сверху (т.е. со слов «Кровеносная система замкнутая...» до слов «...Сердце у птиц крупнее, чем у млекопитающих.»), с. 403, статья «Кровеносная система», 1- и 2-й абзац.)

3. Биология. Пособие для поступающих в вузы. //Под ред. В.Н. Ярыгина. С. 366 и с. 360, статьи «Кровеносная система».

4. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д.   Биология. Пер. с англ. – М.: Мир, 1990. Т. 2. С. 193 (статья «Птицы и млекопитающие). Общий план строения» и статья «Пресмыкающиеся: крокодил».

(Главное различие кровеносной системы млекопитающих и птиц в том, что у птиц дуга аорты отходит вправо; левой дуги аорты нет. У млекопитающих же наоборот, нет правой, но есть левая дуга аорты. У пресмыкающихся есть и правая, и левая дуги аорты.)

Дополнение к схеме: левая дуга аорты.

Дополнительная информация: кроме того, имеется отличие в строении эритроцитов – клеток крови, которые транспортируют кислород к органам и тканям, а от них к легким – углекислый газ. В них содержится гемоглобин (вещество, присоединяющее к себе кислород или углекислый газ). У млекопитающих в эритроцитах нет ядер, что позволяет увеличить в них содержание гемоглобина. В итоге увеличивается кислородная емкость крови, и к органам и тканям поступает больше кислорода.

5. Каковы особенности выделительной системы млекопитающих? Чем она отличается от выделительной системы птиц? Найдите на рисунке в учебнике органы выделительной системы млекопитающих и приготовьтесь показать их по таблице у доски.

Подсказка: учебник, с. 199, с. 197 (рис. 292); с. 168.

(У млекопитающих в выделении продуктов распада принимают участие почки и потовые железы. У птиц нет потовых желез. У млекопитающих есть мочевой пузырь, а у птиц его нет в связи с приспособленностью к полету. Моча у зверей выходит из мочевого пузыря через мочеиспускательный канал. У птиц моча выходит через клоаку.)

После того как учащиеся закончат работать с карточками, они, по выбору учителя, зачитывают задание и отвечают на поставленный вопрос. Учитель комментирует ответы, дополняя схему на доске. В результате она приобретает следующий вид:

Итак, мы уточнили составленные нами схемы строения систем органов млекопитающих. В начале урока мы ставили перед собой цель – выяснить особенности строения систем внутренних органов зверей. Цель мы достигли. Безусловно, каждая из систем органов нужна и важна. Благодаря их совершенству у млекопитающих поддерживается высокий уровень обмена веществ и высокая и постоянная температура тела. Но возникает еще один интересный вопрос: за счет чего она не просто высокая, а именно постоянная. Что позволяет организму не перегреваться и не переохлаждаться? Послушаем сообщение.

«Терморегуляция» – сообщение учащегося

Теплокровностью (по-другому – гомойотермностью, от греческих слов homoios – подобный и therme – тепло) называют способность организма поддерживать постоянную температуру тела вне зависимости от колебаний температуры внешней среды. Теплокровность характерна для птиц и млекопитающих.
На изменения температуры реагируют особые рецепторы – терморецепторы. Они передают сигналы в один из отделов мозга – гипоталамус, а тот «руководит» организмом в нужном направлении: или уменьшать теплоотдачу, сохраняя тепло, или увеличивать ее. От перегрева организм спасает отток крови в расширяющиеся капилляры кожи, где кровь охлаждается и охлажденной вновь поступает внутрь тела. Кроме того, при угрозе перегрева увеличивается потоотделение. У некоторых зверей потовые железы располагаются не по всему телу. Например, у собак они – только на подушечках пальцев. Таким животным помогает так называемая тепловая одышка – влага у них испаряется с высунутого языка. (Демонстрирует фото животных с высунутым языком – собаки, гепарда, тигра.)
От резких колебаний температуры организм млекопитающего защищает, конечно, и шерстный покров. Кроме того, у многих зверей под кожей располагается жир, он выполняет изолирующую функцию, т.к. плохо проводит тепло. Например, у усатых китов толщина слоя жира может достигать полуметра. (Демонстрирует фото какого-нибудь усатого кита.) Существуют и поведенческие механизмы терморегуляции: животные стараются избегать слишком жарких мест (прячутся в тень) и слишком холодных (строят убежища). Во время холодов звери сворачиваются в клубок, уменьшая таким образом поверхность, которая соприкасается с холодным воздухом.
Существует химическая терморегуляция – в результате временного усиления обмена веществ повышается и выработка тепла.
Итак, мы подробно ознакомились с внутренним строением млекопитающих. Тем не менее, это только самый первый взгляд на эту группу животных. Звери очень разнообразны, среди них есть более и менее высокоорганизованные. Разные звери питаются разной пищей. Млекопитающие живут в самых разных районах Земли и освоили разные местообитания. Некоторые, например киты и дельфины, проводят жизнь в воде, другие – в почве. Есть среди зверей и летающие. Естественно, такие разные животные отличаются друг от друга не только внешне, но и деталями внутреннего строения. С разными отрядами млекопитающих мы будем знакомиться на следующих уроках. Но прежде надо обязательно выучить основные черты систем органов зверей.

Домашнее задание. § 65   учебника

Дополнительное задание. Составить тестовые вопросы к § 65.

Индивидуально: доклады «Жизнь утконоса»; «Жизнь кенгуру».

* В указанном варианте «подсказки»(учебнике А.И. Никишова, И.Х.Шаровой) термины «бронхиола» и «альвеола» не приводятся. Для знакомства учащихся с этими понятиями, видимо, необходим комментарий учителя или использование дополнительной литературы. Нет в учебнике и упоминания о «перегородках», под которыми, вероятно, имеются в виду парабронхи – поперечные соединения между вторичными бронхами в легких птиц. Бронхиолы в легких птиц также имеются, но представляют из себя слепые ответвления парабронхов. Кроме того, представляется важным подчеркнуть отсутствие у млекопитающих системы воздушных мешков и «двойного дыхания». – Прим. ред.