Особенности скелета земноводных

Оборудование: таблицы «Тип Хордовые. Класс Земноводные. Лягушка», скелет земноводных, скелет костистой рыбы, мультимедийное приложение Биология. Многообразие живых организмов. 7 класс, интернет-ссылки:

• http:\\biology.asvu.ru\page.phpid=132,
• http:\\w.w.w.floranimal.ru\classes\2207.html,
• http:\\w.w.w.ecosystema.ru\07referats\zemnovod.htm,
• http://narod.ru/disk/15067624000.c0a5e5994955138911da4248c8c7875c/%D0%A1%D0%BA%D0%B5%D0%BB.%D0%B5%D1%82%20%D0%BB%D1%8F%D0%B3%D1%83%D1%88%D0%BA%D0%B8.swf.htm (скелет земноводных)

Ход урока

I. Организационный момент

II. Проверка знаний

а) Работа по карточкам:

№ 1. В умеренном поясе насчитывается несколько десятков видов земноводных, а в тропиках их 1,5тыс. видов. Назовите природные условия, способствующие неравномерности распространения земноводных в разных климатических зонах.

№ 2. В процессе эволюции у земноводных сформировались вместо плавников конечности рычажного типа. В чем биологическое значение такого способа передвижения.

№ 3. Земноводные получили название за способность жить в воде и на суше. Чего в них больше земного или водного.

б) Устная проверка знаний по вопросам:

1. Характерные черты организации класса земноводные.
2. Где обитает травяная лягушка.
3. В какое время суток она активна и почему.
4. Из каких отделов состоит ее тело.
5. Почему на теле лягушки не могут жить микроорганизмы.
6. Черты приспособления земноводных к среде обитания.

III. Изучение нового материала

Скелет земноводных

Рыба плавает в воде
Лягушка скачет по земле,
Новые движения -
В скелете изменения.

Создание проблемной ситуации:

1. Выяснить, какие особенности строения скелета лягушки появились в связи с переходом к наземному образу жизни?

Многие из изобретений земноводных оказались настолько совершенными, что сохранились и далее в неизменном виде у всех наземных позвоночных. Примеры именно таких изобретений мы найдём в скелете земноводных.

2. Назовите отделы скелета рыб.

Скелет земноводных разделён на отделы:

• осевой скелет (позвоночник);
• скелет головы (череп);
• скелет парных конечностей;
• пояс конечностей.

Скелет земноводных по сравнению с рыбами имеет ряд изменений. В осевом скелете позвоночник земноводных в связи с полуназемным образом жизни более расчленен. Он включает шейный, туловищный, крестцовый и хвостовой отделы. Шейный отдел представлен одним позвонком его тело невелико и несет две сочленовные ямки, при помощи которых позвонок сочленяется с черепом. Число туловищных позвонков различно. Наименьшее число их у бесхвостых (обычно 7), наибольшее - у безногих (более 100). Единственный крестцовый позвонок (у безногих отсутствующий) несет длинные поперечные отростки, к которым причленяются подвздошные кости таза. Хвостовой отдел наиболее типично выражен у хвостатых, у безногих он очень мал, а бесхвостых представлен косточкой - уростилем: во время эмбрионального развития он закладывается в виде ряда отдельных позвонков, впоследствии срастающихся.

Форма позвонков у разных представителей в пределах класса земноводных чрезвычайно вариабельна. У низших амфибий (безногие, низшие хвостатые) она бывает амфицельной; в этом случае между позвонками пожизненно сохраняется хорда. У бесхвостых позвонки уроцельные, т.е. вогнутые спереди и выгнутые сзади; у высших хвостатых - опистоцельные, т.е. выгнутые спереди и вогнутые сзади. Вариантов отступления от данной характеристики много, к примеру, у крайне примитивной новозеландской лягушки леопельмы (Leopelma) позвонки амфицельные. Настоящие ребра у бесхвостых не развиваются, очень короткие есть у безногих амфибий; у хвостатых развиваются короткие верхние ребра.

Вывод: По сравнению с рыбами для земноводных характерна большая дифференцировка позвоночного столба на отделы, изменение формы тел позвонков и более сильное развитие сочленовных отростков. Эти преобразования связаны с наземным образом жизни и обеспечивают большую прочность осевого скелета при сохранении его подвижности, прочное соединение с ним тазового пояса и допускают некоторую подвижность черепа в вертикальной плоскости относительно туловища (возможность поднимать и опускать голову).

Мозговой череп. Мозговая коробка в значительной своей части пожизненно остается хрящевой. Это обусловливается слабым развитием хондральных и накладных окостенении. В первичном мозговом черепе развиваются следующие хондральные кости. В затылочной области только две боковые затылочные кости; места, соответствующие основной и верхней затылочным костям рыб, остаются хрящевыми. В области слуховой капсулы формируется одна небольшая ушная кость, большая же часть капсулы остается хрящевой. В передней части глазницы у бесхвостых развивается дангтлинообонятельная кость; у хвостатых эта кость парная. Обонятельная капсула хрящевая. Покровных костей также немного. Крышу черепа составляют теменные и лобные кости, которые у бесхвостых срастаются в лобно-теменные кости. Впереди от них находятся носовые кости, у безногих они срастаются с предчелюстными костями. По бокам задней части черепа расположены чешуйчатые кости, особенно сильно развитые безногих. Дно черепа выстилает большой парасфеноид, а впереди от него лежат парные сошниковые кости. В формировании дна черепа принимают участие и кости висцерального скелета - небные и крыловидные. Первые прилегают к сошникам, вторые - к чешуйчатым костям. Они развиваются на нижней поверхности нёбно-квадратного хряща. Функции верхних челюстей выполняют, как у костных рыб, предчелюстные, (или межчелюстные) и верхнечелюстные кости. Нижняя челюсть представлена меккелевым хрящом, который прикрыт снаружи зубной и угловой костями. Череп амфибий, т.е. небно-квадратный хрящ непосредственно прирастает к мозговому черепу. В связи с аутостилией черепа подъязычная дуга не принимает участия в прикреплении челюстнво аппарата к черепу. Верхний элемент этой дуги - подвесок (гиомандибуляре) - превращен в маленькую кость - стремя которая проксимальным концом упирается в слуховую капсулу, а наружним (дистальным) - в барабанную перепонку. В связи с формированием полости среднего уха эта кость находится внутри указанной полости и выполняет роль слуховой косточки. Таким образом, гиомандибуляре (подвесок) выходит из системы четвертой (подьязычной) висцеральной дуги. Нижние элементы подъязычной дуги и жаберных дуг видоизменяются в подъязычную пластинку и ее рожки. Эта пластинка расположена между ветвями нижней челюсти. Передние ее рожки загибаясь вверх и охватывая с боков кишечную трубку, прикреплены к слуховым капсулам. Изменения в висцеральном скелете сопровождаются утратой жаберных крышек.

Таким образом, череп амфибий отличается от черепа большинства костных рыб:

• слабым развитием хондральных и кожных окостенении;
• аутостилией;
• видоизменением подъязычной и жаберных дуг, превращенных частью в слуховой, частью в подъязычный аппарат;
• редукцией жаберной крышки.

Пояса конечностей. Плечевой пояс имеет вид дуги, обращенной вершиной к брюшной поверхности животного. Каждая половина дуги (левая и правая) состоит из следующих основных элементов. Верхняя (спинная) часть представлена лопаткой с широким надлопаточным хрящом. Нижняя (брюшная) часть включает коракоид и лежащий впереди него прокоракоид. У бесхвостых между пред грудиной и лопаткой расположена тонкая палочковидная ключица. Перечисленные элементы пояса сходятся в точке прикрепления плечевой кости и формируют сочленовную ямку. Впереди от места соединения левого и правого коракоидов находится предгрудина а сзади - грудина. Обе эти кости заканчиваются хрящами. Плечевой поясов отличие от костных рыб лежит свободно в толще мускулатуры и не связан с черепом. В связи с отсутствием или неполным развитием ребер грудной клетка у амфибий нет.

Тазовый пояс образован тремя, парными элементами, сходящимися в области вертлужной впадины, которую они и образуют. Длинные подвздошные кости своими проксимальными (передними) концами прикреплены к поперечным отросткам единственного крестцового позвонка. Направленный вперед и вниз лобковый элемент пояса у лягушек остается хрящевым. Сзади него расположена седалищная кость. Такое расположение элементов тазового пояса характерно для всех наземных позвоночных.

Скелет свободных конечностей типичен для наземных позвоночных и существенно отличен от скелета конечностей рыб. В то время как конечности рыб представляют в схеме простые одночленные членные рычаги, перемещающиеся только относительно корпуса тела и не несущие мускулатуры, конечности наземных позвоночных представляют собой многочленные рычаги с достаточно мощными мышцами. В этом случае не только вся конечность перемещается относительно тела, но и отдельные элементы конечности перемещаются друг относительно друга. Пятипалая конечность состоит из трех основных отделов I - плечо в передней конечности, бедро - в задней; этот отдел всегда состоит из одной кости, которая проксимальным концом причленена к поясу; II - предплечье в передней конечности, голень в задней. В типичном случае отдел состоит из двух параллельно расположенных костей: предплечье - из локтевой и лучевой, голень - из большой берцовой и малой берцовой; III - кисть в передней конечности и стопа в задней; отдел состоит из трех подотделов: 1) запястье - в передней конечности, предплюсна - в задней; этот подотдел представлен в типичном случае 9-10 мелкими косточками, расположенными в три ряда; 2) пясть - в передней конечности, плюсна - в задней; в типичном случае подотдел состоит из 5 удлиненных костей, расположенных в один ряд, как бы веером, от запястья или предплюсны; 3) фаланги четырехпяти пальцев представляют как бы продолжение пясти или плюсны и включают три - пять рядов косточек в каждом.

У лягушек наблюдаются некоторые отклонения. Основные из них следующие: оба элемента предплечья и голени срастаются в одну кость, срастается между собой и большая часть костей запястья и предплюсны, перед первым пальцем задней конечности имеется рудимент добавочного пальца. Эти особенности имеют вторичный характер и связаны, видимо, с приспособлением лягушек к передвижению прыжками.

Вывод: Наземный образ жизни обеспечивается рядом особенностей строения: большая дифференцировка позвоночного столба на отделы и более прочное соединение тел позвонков друг с другом (замена амфицельных позвонков процельными или опистоцельными); появление парных конечностей наземного типа; усложнение строения и большая прочность поясов конечностей (при этом уже устанавливается достаточно прочное соединение тазового пояса с осевым скелетом);

«Водные» черты строения проявляются в целом ряде особенностей: относительно слабое развитие окостенений скелета.

3. Выполнение лабораторной работы. «Изучение скелета лягушки».

Изучается глава «Особенности скелета земноводных», рисунки текста учебника, при изучении вопроса используется скелет.

Изучение скелета лягушки

Инструктивная карточка

• Найдите в скелете лягушки основные отделы: череп, позвоночник, пояса передних и задних конечностей, кости передних и задних конечностей.
• Рассмотрите череп, определите его форму. Найдите мозговую часть черепа и кости верхней и нижней челюстей.
• Найдите позвоночник, подсчитайте число позвонков в нём. Обратите внимание на то, что многие из них прочно соединены между собой.
• Найдите плечевой пояс – опору передних конечностей. Он состоит из вороньих костей, лопаток, ключиц и грудины, которые полукольцом охватывают туловище.
• Рассмотрите кости передних конечностей, плечо, предплечье, которое состоит из двух костей, и кисть с четырьмя пальцами.
• Найдите пояс задних конечностей – таз. Он состоит из сросшихся костей и очень плотно примыкает к позвоночнику.
• Обратите внимание на длинные кости задних конечностей: бедро, голень, стопу.
• Заполните таблицу: «Особенности строения и значения скелета лягушки»

Особенности строения и значение скелета лягушки

Сделайте вывод. Особенности скелета лягушки связанные с наземным образом жизни.

Вывод: В связи с жизнью на суше и передвижениями с помощью прыжков скелет лягушки отличается относительно широким черепом, коротким позвоночником, наличием поясов конечностей, длинными задними и короткими передними конечностями.

Мышечная система земноводных

Мышечная система земноводных отличается от мышечной системы рыб несколькими особенностями строения. В основном они связаны с передвижением животных на пятипалых конечностях по твердой почве. В связи с движением по земле у земноводных развилась сложная и одновременно мощная мускулатура на свободных конечностях у лягушки, например, более 350 мускулов.

В отличие от рыб, мускулатура имеет более дифференцированный характер. Свойственная рыбам сегментация нарушена. Метамерия мышечной системы особенно выражена у безногих и хвостатых земноводных. Однако у бесхвостых ее можно наблюдать в немногих местах тела у взрослых особей и в состоянии личинки.

Мускулатура туловища частично сохранила метамерное строение. Она дифференцирована и отчетлива в местах, где обособившиеся сегменты мышц сливаются в лентовидные мышцы.

Особенно выражена мышечная система конечностей. Она представлена сложнейшей системой мышц-антагонистов. Разгибающиеся и сгибающиеся суставы приводят конечности туловища в движение.

Мускулатура ротовой полости земноводных отличается усложнением, ведь она теперь участвует не только в захвате добычи и ее проглатывании. С ее помощью у земноводных происходит вентиляция легких и ротовой полости.

Вывод: Все выше описанные особенности дают возможность земноводным спокойно жить и перемещаться по суше. Бесхвостые земноводные передвигаются по земле прыжками, что способствовало развитию мускулатуры их туловища.

IV. Закрепление знаний

• Составьте таблицу: « Сравните скелет рыбы и лягушки?»

Интернет-ссылка: http://narod.ru/disk/15067624000.c0a5e5994955138911da4248c8c7875c/%
D0%A1%D0%BA%D0%B5%D0%BB.%D0%B5%D1%82%20%D0%BB%D1%8F%D0%B3%
D1%83%D1%88%D0%BA%D0%B8.swf.htm (скелет земноводных)

Домашнее задание: изучить параграф и записи в тетради, повторить внешнее строение лягушки.