Методика изучения млекопитающих в школьном курсе биологии

Позвоночный столб млекопитающих представлен пятью отделами: шейным, грудным, поясничным, крестцовым и хвостовым. Позвонки платицельного типа, поверхность тела позвонков плоская. Между ними располагаются хрящевые прослойки, или мениски.

Пояса конечностей. Плечевой пояс всех тетрапод сформирован парными костями. На ней хорошо заметен гребень. Заканчивающийся акромиальным отростком. Гребень служит для прикрепления мышц [2,204].

Скелет парных конечностей млекопитающих имеет все типичные признаки исходной пятипалой конечности тетрапод. Он представляет собой сложный рычаг, состоящий из трех отделов. В передней конечности – плечо, предплечье, кисть; в задней- бедро, голень и  стопа. Суставы между голенью  и стопой (голеностонный),  а так же предплечьем и кистью (предплечно-запястный) 2амфибирального» типа в отличие от рептилий и птиц,  у которых эти суставы образованы соответственно между костями плюсны и костями запястья [6, 58].

Мышечная система. Мышечная система более развита и дифференцирована, чем у пресмыкающихся. Особенно сильно развиты мышцы, связанные с конечностями: двуглавая, гребенчатая, лобково-бедренная, грушевидная, ягодичные, многочисленные разгибатели и сгибатели пальцев и т. д. Характерно также развитие широкой мышцы спины, трапециевидной, большой и малой грудных мышц и зубчатых, мышц шеи и т. д. (Приложение 4)

В связи с усовершенствованием механизма дыхания у млекопитающих развилась мускульная диафрагма, отделяющая грудную полость от брюшной. Она вдается в грудную полость в виде купола. При вдохе уплощается, в результате чего объем грудной клетки увеличивается за счет брюшной полости. Мышечная система претерпевает существенные изменения в зависимости от образа жизни различных видов млекопитающих.

У представителей этого класса сердце четырехкамерное. Из двух дуг аорты у млекопитающих осталась только одна, но не правая, как у птиц, а левая. Отходит она от левого желудочка и несет чисто артериальную кровь. Следовательно, у млекопитающих, как и у птиц, артериальный ток крови полностью отделен от венозного и все части тела получают кровь, богатую кислородом. Размеры сердца по отношению к величине тела больше, чем у пресмыкающихся. Частота сокращений сердца хотя и меньше чем у птиц, но значительно больше, чем у пресмыкающихся. В связи с большой работой,             выполняемой сердцем, сосуды (венечные), питающие его, сильно развиты. Нервная регуляция сердечной деятельности, как и всей кровеносной системы, очень совершенна. Сеть кровеносных сосудов, особенно капилляров, у млекопитающих более разветвленная, чем у их предков.

Очень характерно строение эритроцитов. Они, как правило, очень малы (у человека диаметр эритроцита 7 мкм), лишены ядер (хотя образуются из клеток, имеющих ядро) и имеют двояковогнутую форму. Количество их в 1 мм крови измеряется миллионами. Благодаря этому поверхность эритроцитов велика и они поглощают огромное количество кислорода. Кровь млекопитающих быстрее свертывается, чем кровь пойкилотермных животных, - это имеет важное значение при различных ранениях, которым часто подвергаются млекопитающие при их активном образе жизни.

Пищеварительная система. Зубы сидят в ячейках челюстных костей и подразделяются на резцы, клыки и коренные- их число и форма различны и служат важным систематическим признаком животных. У насекомоядных большое количество слабо дифференцированных зубов. Для грызунов характерно сильное развитие одной только пары резцов, отсутствие клыков и плоская жевательная поверхность коренных зубов. У хищных сильно развиты клыки, служащие для схватывания и умерщвления добычи, а коренные зубы имеют режущие жевательные вершины. У большинства видов млекопитающих зубы меняются один раз в жизни. Ротовое отверстие окружено мясистыми губами, что свойственно только млекопитающим в связи со вскармливанием молоком. В ротовой полости пища, кроме прожевывания зубами, подвергается химическому воздействию ферментов слюны, а затем последовательно переходит в пищевод и желудок. Желудок у млекопитающих хорошо обособлен от других отделов пищеварительного тракта и снабжен пищеварительными железами. У большинства видов млекопитающих желудок разделен на большее или меньшее число отделов. Наиболее сложен он у жвачных парнокопытных. Кишечник имеет тонкий и толстый отделы. На границе тонкого и толстого отделов отходит слепая кишка, в которой происходит сбраживание клетчатки. Протоки печени и поджелудочной железы открываются в полость двенадцатиперстной кишки. Скорость переваривания пищи высокая. По характеру питания млекопитающие подразделяются на растительноядных, плотоядных и всеядных.

Органы дыхания. Дышат млекопитающие легкими, которые имеют альвеолярную структуру, благодаря которой дыхательная поверхность превосходит поверхность тела в 50 раз и более. Механизм дыхания обусловлен изменением объема грудной клетки за счет движения ребер и свойственной млекопитающим особой мышцы –диафрагмы.

Органы дыхания млекопитающих представлены легкими и проводящими путями. Кожное дыхание у млекопитающих практически отсутствует.

Через наружные ноздри воздух попадает в носовую полость, где сильно развиты носовые раковины, внутри которых находятся многочисленные окончания обонятельных нервов и кровеносные капилляры. В носовой полости  происходит обогрев и очищение поступающего воздуха. Пыль и другие механические примеси осаждаются на слизистой оболочке. Далее воздух через хоаны попадает в ротовую полость,  а затем  в гортань.

Гортань млекопитающих состоит из хрящей. Сверху гортань прикрывает надгортанник, предохраняя от попадания в нее пищи.  В основании гортани лежит перстневидный хрящ, выше - щитовидный и парные черпаловидные хрящи, между которыми натянуты голосовые связки. Надгортанник и щитовидный хрящ свойственны только млекопитающим.

Через гортанную щель воздух попадает в трахею. Трахея у млекопитающих - упругая и не спадающая хрящевым кольцам трубка. Она делиться на два бронха, которые можно заметить, приподняв сердце. Бронхи входят в легкое и далее ветвятся на бронхи низшего порядка, заканчиваясь бронхиолами, которые,  в свою очередь, расширяются в легочные пузыри -авеолы. В авеолах происходит газообмен. Авеолы исчисляются миллионами. Таким образом,  в отличие от губчатых легких птиц легкие млекопитающих -альвсолярные [19, 164].

Кровеносная система тесно связана с хорошо развитой лимфатической. Лимфа постепенно собирается в лимфатические сосуды, а самый крупный сосуд этой системы впадает в нижнюю полую вену.

У млекопитающих по сравнению с их предками - пресмыкающимися - она сильно усложнилась. Воздух, проходя через носовую полость, которая имеет чрезвычайно сложное строение, нагревается и в значительной степени очищается от различных твердых примесей. Благодаря развитию твердого и мягкого нёба воздухоносные пути отделены полностью от ротовой полости и воздух все время беспрепятственно поступает в организм. Длинная трахея разделяется на два бронха, которые входят в легкие и распадаются на множество все более тонких трубочек - бронхов и бронхиол. Последние заканчиваются тонкостенными воздушными мешочками, на стенках которых имеются многочисленные легочные пузырьки - альвеолы. Эти пузырьки густо оплетены кровеносными капиллярами. Количество альвеол велико и измеряется миллионами. Следовательно, поверхность соприкосновения их с капиллярами, через которую происходит обмен газами, весьма обширна. Дыхательная поверхность легких пресмыкающихся в несколько раз меньше.

Легкие млекопитающих по размерам превосходят те же органы птиц и в отличие от них не прирастают к внутренним стенкам грудной клетки. Покрывающая их плевра только соприкасается с плеврой, покрывающей изнутри грудную клетку. Между обоими листками плевры воздуха нет; поэтому при вдохе легкие, давление воздуха внутри которых равно атмосферному, увеличиваются в объеме. При выдохе легкие сжимаются. Изменение объема грудной клетки осуществляется быстро благодаря хорошо развитым мышцам, поднимающим ребра, и диафрагме. Кожное дыхание у млекопитающих вследствие ороговения верхнего слоя кожи существенной роли не играет; через нее поглощается около 1 % кислорода, потребляемого этими животными. Незначительное количество последнего по ступает в организм млекопитающих и через слизистую оболочку верхних дыхательных путей.

В связи с высокой интенсивностью обмена веществ (в результате чего образуется большое количество продуктов диссимиляции) выделительная система значительно сложнее, чем у рептилий. Почки (большие тела, лежащие у позвоночного столба в его поясничной части), как и у пресмыкающихся, тазовые, но строение их отличается рядом прогрессивных особенностей. Количество кровеносных клубочков увеличилось, почечные канальцы значительно удлинились, поверхность соприкосновения их с кровеносными сосудами сильно возросла. Отмеченные особенности почек обусловливают более совершенное удаление из организма продуктов диссимиляции и в то же время сохранение в организме воды и других необходимых организму веществ.

Моча по мочеточникам стекает в мочевой пузырь, а оттуда периодически удаляется из организма через мочеиспускательный канал. У самцов последний пронизывает совокупительный орган. У самок мочеиспускательный канал короткий и открывается около отверстия влагалища. У рептилий удаление мочи происходило через заднюю часть кишечника - клоаку; у млекопитающих совершилось полное отделение мочевыводящих путей от кишки[18, 86].

Часть продуктов диссимиляции выделяется с потом через кожу. Поэтому закупорка всех или значительной части выводных протоков потовых желез может привести к отравлению организма.

Органы выделения. Функцию мочевыделения  у млекопитающих ,как и у всех амниот, выполняют вторичные, или тазовые, почки (метанефрос).

Почки имеют бобовидную форму (исключением являются медведи, киты и некоторые другие звери) и располагаются по бокам от позвоночника, плотно прилегая к спинной стороне полости тела и области таза. Сверху почки покрыты париетальным листком брюшины, т.е. лежат в забрюшинном пространстве [9, 142].

От каждой почки отходит по мочеточнику, впадающему в мочевой пузырь. Последний представляет собой тонкостенный мешок округлой формы, расположенный в самом низу брюшной полости.  В верхней части каждой почки лежат светлые тела-надпочечники, относящиеся к железам внутренней секреции.

Органы размножения. Половыми железами самцов являются парные семенники, вырабатывающие сперматозоиды. У большинства размножающихся самцов млекопитающих семенники лежат вне полости тела -  в мошонке. Мошонка хорошо заметн6а при  наружном осмотре животного. Семенник представляет собой эллипсоидное образование кремового цвета. К каждому семеннику прилегает придаток семенника (эпидидимис), представляющий собой клубок сильно извитых канальцев. Это остаток туловищной почки (мезонефроса), здесь происходит окончательное формирование сперматозоидов. От придатков отходят парные семяпроводы (Вольфы каналы), которые у корня полового члена впадают в мочеполовой канал.  В нижнем отделе семяпроводов формируются крупные железы - семенные пузырьки.  Их секрет является основой жидкой части спермы,  и  у некоторых млекопитающих (у грызунов, насекомоядных) он закупоривает влагалище самки после совокупления. В основании полового члена у самцов развиты предстательная железа (простата) и куперовы железы, секрет которых также учувствует в формировании спермы и обеспечивает подвижность сперматозоидов.

Половая система самок представлена парными яичниками, лежащими  в полости тела. Яичники вырабатывают яйцеклетки, которые, созревая, выпадают в целом,  а затем подхватываются воронкой яйцевода (парный орган). Далее яйцеклетки двигаются по яйцеводам (мюллеровым каналам). Верхний  извитой отдел яйцеводов представлен фаллпиевыми трубами, которые переходят в матку. Матка млекопитающих способна к значительному растяжению. Форма матки отличается у разных отрядов млекопитающих (грызуны имеют двураздельную матку). Оплодотворение яйцеклеток происходит в фаллопиевых трубах. Прикрепление зиготы и развитие эмбриона происходит в матке Оплодотворение у всех млекопитающих внутреннее [20,90].

Центральная нервная система. Головной мозг  у млекопитающих относительно крупный и имеет более сложное строение,  чем у других животных. Наибольшего развития достигает передний мозг и мозжечок.

У млекопитающих головной мозг состоит из пяти отделов. В наибольшей степени развит передний мозг. Крыша переднего мозга сильно разрастается, формируя большое полушарие. Серое мозговое вещество (тела нейрона) лежит  не только на дне, но и на крыше переднего мозга образую вторичную кору-неополлиум, который получает небывалое развитие, хотя впервые он появляется еще у рептилий. Впереди полушарий лежат обонятельные доли, достигающие относительно больших размеров.

За передним мозгом располагается промежуточный, который прикрыт сверху большими полушариями. В задней части можно обнаружить булавовидную мозговую железку-эпифиз, играющую у млекопитающих роль железы внутренней секреции.

Далее следует средний мозг, представленный четыреххолмием.  В этом отделе сконцентрированы центры органов зрения и слуха.

2. Экология млекопитающих

             Экология млекопитающих определяется  средой их обитания.

Среда обитания. Благодаря особенностям строения и физиологии, млекопитающие приобрели возможность адаптироваться к разнообразнейшим условиям обитания и заселили все земные среды наземную, воздушную, водную и почвенную.

Наземные млекопитающие - самые распространенные, обитающие на всех материках, кроме Антарктиды. Среди них выделить можно обитателей леса и открытых пространств, а их, в свою очередь, разбить на ряд групп.

Обитатели леса:

-древеснолазающие - постоянно живущие на деревьях, добывающие там пищу и устраивающие гнезда (например, обезьяны, белки);

-полудревесные, полуназемные - устраивают гнезда и добывают пищу как на поверхности, так и на деревьях (соболи, бурундуки);

-наземные - жилища устраивают и пищу находят исключительно на земле и на деревья вообще не залазят (медведи, лоси).

Обитатели открытых пространств, обитающие в условиях отсутствия естественной защиты:

-копытные имеют довольно крупные размеры, обитают под открытым небом, собираясь группами, образ жизни ведут кочевой, перемещаясь с одного пастбища на другое, а в случае необходимости способны к быстрому бегу;

-суслики и прочие грызуны по размерам невелики, благодаря чему могут спрятаться среди травы, обитают же и детей выращивают в норах.