Методика изучения млекопитающих в школьном курсе биологии

Методика изучения млекопитающих в школьном курсе биологии

Курсовая работа

Методика изучения млекопитающих в школьном курсе биологии

Введение

Актуальность темы исследования.

Курс биологии на ступени основного общего образования направлен на формирование у учащихся представлений об отличительных особенностях живой природы, ее многообразии и эволюции, человеке как биосоциальном существе. Раздел «Класс Млекопитающие» является обязательным в школьном курсе биологии, что делает актуальным разработку методических подходов к изучению данного раздела. Актуальность изучения млекопитающих в школьном курсе биологии повышается в связи с тем, что млекопитающие являются наиболее сложно устроенными организмами и важным звеном биогеоценозов. Многие виды млекопитающих в настоящее время становятся редкими и исчезающими, что делает актуальным внедрение вопросов охраны животных в изучение данного раздела. Ранее экологизации знаний уделялось мало внимания, поэтому требуется совершенствование методики изучения млекопитающих в этом направлении. Млекопитающие играют большую роль в природных биогеоценозах, оказывая существенное влияние на другие компоненты экосистемы. Они являются высшим классом в животном мире, отличаются от других позвоночных наиболее сложной организацией и поведением. Кроме того, значительное количество представителей данного класса имеют большое хозяйственное значение, что делает важным изучение их в школьном курсе биологии.

Изученность темы. Научные исследования, посвященные изучению млекопитающих в школьном курсе биологии проводились российскими и зарубежными учеными на протяжении многих лет. Особенности жизнедеятельности млекопитающих рассматривали в своих трудах Э.Ярвик, Г.В.Стеллер, П.С.Палос и другие.

Методику организации учебной деятельности школьников в изучении раздела «Млекопитающие» в школьном курсе биологии рассматривали Ю.И.Симашко, Д.С. Михайлов, И.А.Рыков, В.Ф.Шалаев, Н.М. Верзин, М.М. Беляев, С.В.Долгорукова, В.Бабенко, В.Алексев, В.В.Пасечник, О.В.Афанасьева, И.Н.Верещагина, Н.И.Сонина, И.Н.Пономаревой и другие.

Объект исследования: учебно-воспитательный процесс на уроках биологии.

Предмет исследования: методика изучения класса млекопитающих в школьном курсе биологии.

Цель работы - рассмотреть методику изучения млекопитающих в школьном курсе биологии.

Для достижения цели нашей работы необходимо решить следующие задачи:

1.   Рассмотреть морфофизиологические особенности млекопитающих.

2.      Рассмотреть экологические особенности млекопитающих.

.        Сделать систематический обзор класса млекопитающих.

.        Изучить и систематизировать методы биологических исследований млекопитающих.

.        Определить место темы «Млекопитающие» в школьном курсе биологии.

.        Рассмотреть и систематизировать основные методы изучения млекопитающих на уроках биологии.

Методы исследования. При написании выпускной квалификационной работы были использованы такие методы как анализ (литературных источников, собственных наблюдений), обобщение (знаний, умений и навыков, опыта работы), сравнение (различных литературных источников, взглядов и трактовок авторов учебной литературы и ученых), систематизация (ранее полученных знаний), наблюдение (за поведением животных, степени усвоения материала и т.д.).

Структура выпускной квалификационной работы. Данная работа состоит из введения, двух глав, выводов по каждой главе, заключения, списка использованных источников -34 и 9 приложений.

Глава 1. Теоретические основы изучения млекопитающих

.1.     Морфофизиологические особенности класса млекопитающие

Млекопитающие - высокоорганизованный класс хордовых животных, насчитывающий около 4,5 тыс. видов. Его представители разнообразны, они заселили все среды жизни, включая поверхность суши, почву, морские и пресные водоемы, приземные слои атмосферы. Но все млекопитающие объединяются в один класс на основании ряда общих признаков, которые далее будут нами рассмотрены подробно.

Кожа и ее производные. Кожа млекопитающих, как и у всех хордовых, состоит из двух слоев: наружного - эпидермиса и внутреннего - кутиса (дермы). В отличие от других представителей этого типа она богата кожными железами и несет разнообразные роговые и костные образования. Кожа-полифункциональный орган, участвующий в защите, терморегуляции, дыхании, выделении и многих других процессах [4, 10].

Наружный слой кожи -эпидермис. Он отделен от кутиса неклеточной базальной мембраной, выполняющей барьерно-трофическую функцию. Сам эпидермис можно подразделить на два слоя. Более глубокий, лежащий на базальной мембране-мальпигиев, или ростковый. Старея, клетки мальпигиневого слоя погибают и заполняются роговым веществом-кератогиалином. Эти перерождающиеся или мертвые клетки формируют поверхностный роговой слой эпидермиса, который постоянно снашивается и замещается клетками нижележащего слоя. У млекопитающих между двумя слоями клеток эпидермиса слой перерождающихся клеток, как правило, очень тонкий, что создает впечатление резкой границы между мальпигиевым и роговым слоями. Внутренний слой кожи - кутис, или собственно кожа, значительно толще эпидермиса. Он состоит из плотной соединительной ткани с гладкими мышечными волокнами и подкожной клетчатки. Кутис обильно переплетен кровеносными сосудами и нервами.

Кожа млекопитающих в отличие от кожи рептилий и птиц содержит большое количество многоклеточных кожных желез, выполняют различную функцию. Кожные железы имеют эпидермиальное происхождение. Развиваясь, они могут глубоко погружаться в кутис. Различают потовые, сальные, пахучие и млечные железы [21, 34].

Потовые железы имеют вид трубки, конец которой, в виде клубочка, лежит глубоко в кутисе. Наружные отверстия потовых желез открываются на поверхности кожа или волосяных сумках. Продуктом этих желез является пот, состоящий из воды, растворенной в ней мочевины, солей и некоторых других веществ. Основная функция потовых желез-терморегуляторная.

Сальные железы имеют гроздевидное строение и практически всегда открываются в волосяные сумки. Эти железы выцеляют жирный секрет, служащий смазкой для волос и эпидермиса, придавая им эластичность, предохраняя от намокания и защищая от проникновения вредных микроорганизмов.

Пахучие железы млекопитающих развиваются из потовых или сальных желез, а иногда комбинированно-из тех и других. Эти железы вырабатывают вещества, обладающие характерным запахом, и играют важную роль в химической коммуникации животных. К ним следует отнести анальные железы, предглазничные железы, мескусные железы. Секрет паховых желез и продукты жизнедеятельности кожной микрофлоры, разлагающие эти выделения, позволяют животным распознавать на расстоянии не только видовую, возрастную и половую принадлежность особей, но и их индивидуальные черты, а так же общее состояние животных. Этот секрет играет большую роль в территориальных и поведенческих связях животных.

Млечные железы являются видоизмененными потовыми железами и в простейшем виде (у однопроходных) сохраняют трубчатое строение. Наибольшее развитие млечные железы имеют в период беременности и кормления. Число сосков от 2 до 26 и приблизительно соответствует числу детенышей в одном помете. Млечные железы имеют и самцы млекопитающих, но у них они рудиментарны.

Секретом млечных желез является молоко, предназначенное для вскармливания детенышей. В состав молока входит более ста различных компонентов, главные из которых - вода, белки, молочные жиры, сахара и минеральные соли. Молоко содержит гормоны и иммунные тела [16, 53].

Производные эпидермиса представлены разнообразными роговыми образованиями, основными из которых являются волосы и их производные: роговые чешуйки, когти, ногти, копыта, мозоли, рога полорогих и ряд других.

Волосы являются наиболее характерными образованиями эпидермиса млекопитающих. Лишь немногие виды млекопитающих во взрослом состоянии полностью или частично утратили волосяной покров. Потеря волосяного покрова носит вторичный характер [7, 23].

На протяжении жизни млекопитающего большая часть волос так же, как и перья у птиц, периодически или постепенно выпадает и замещается новыми волосами. Этот процесс носит название линьки. Обитатели сезонного климата линяют, как правило, 2 раза в год. Линька у них происходит достаточно быстро.

Волосы млекопитающих представлены несколькими типами. Основу мехового покрова составляют тонкие волнистые пуховые волосы (пух), образующий густой подшерсток (подпушь), который формирует нижний ярус волосяного покрова. Более длинные и жесткие остевые волосы (ость) располагаются между пуховыми и образуют шерсть - верхний ярус мехового покрова, придающий определенные контуры телу животного. Некоторые волосы - виброссы - имеют характер специализированных чувствительных органов. Сумка каждого такого волоса интенсивно иннервирована. Виброс у отдельных видов расположены на голове (усы, брови), на нижней стороне шеи, встречаются и у древесных форм на брюхе, груди и лапах.

Степень развитости разных типов волос у зверей сожжет быть неодинакова. Очень хорошо развит подшерсток и остевые волосы у полуводных млекопитающих (бобр, выхухоль, выдра, котик и др.), а так же у пушных зверей, обитающих в условиях низких температур. У зверьков, перешедших к подземному образу жизни (крот, цокор, слепыш), практически утеряны остевые волосы, у оленей, наоборот, редуцируется подшерсток.

Функции волосяного покрова разнообразны, однако основными из них являются теплоизоляция и теплорегуляция (пух, реже ость).

Окраска меха млекопитающих обусловлена присутствием пигментов волоса в основном черного, коричневого или красноватого цвета. Пузырьки воздуха ослабляют интенсивность окраски. У млекопитающих окраска меха обычно покровительственна. Отсутствие ярких цветов в окраске коррелирует с отсутствием у многих видов животных цветного зрения и их преимущественно сумеречным образом жизни. При сезонной линьке многие звери резко меняют окраску меха (песец, заяц-беляк, ласка и др.).

У некоторых млекопитающих все тело и его отдельные участки (хвост, лапы) покрыты роговой чешуей (ящеры, бобры, ондатры, крысы и т.д.). Чешуя млекопитающих вполне гомологична роговой чешуе рептилий.

Когти, ногти и копыта, покрывающие концевые фаланги пальцев млекопитающих, имеют единое эпидермильное происхождение и представляют собой плотные роговые пластинки, налегающие на тыльную поверхность фаланг пальцев. Они полностью гомологичны когтям всех амниот. Как и волосы, эти образования растут за счет мальпигиева слоя эпидермиса, а питательные вещества получают по кровеносным сосудам кутиса.

У некоторых млекопитающих эпидермис образует роговые утолщения, называемые мозолями (на груди и на подошвах верблюдов, подушечки пальцев у ряда видов зверей), которые выполняют защитную функцию.

Производные кутиса представлены костными образованиями. К ним относятся рога оленей и жирафов.

Строение скелета (Приложение 1, 2, 3, 4)

Скелет млекопитающих по строению в основном сходен со скелетом наземных позвоночных, однако имеются некоторые различия: число шейных позвонков постоянно и равно семи, череп более объемный, что связано с большими размерами головного мозга. Кости черепа срастаются довольно поздно, что обеспечивает возможность увеличения головного мозга по мере роста животного. Конечности млекопитающих построены по пятипалому типу, характерному для наземных позвоночных. Способы передвижения млекопитающих различны - ходьба, бег, лазание, полет, копание, плавание, -что отражается в строении конечностей. Так, у наиболее быстро бегающих млекопитающих число пальцев сокращено: у парнокопытных развиты два (третий и четвертый) пальца, а у непарнокопытных - один (третий). У животных, ведущих подземный образ жизни, например у крота, увеличена и своеобразно устроена кисть. Животные, способные к планированию (белки-летяги, летучие мыши), имеют удлиненные фаланги пальцев и кожистые перепонки между ними.

Череп млекопитающих относительно крупный, что обусловлено увеличением размеров мозговой коробки. Кости тяжелые и толстые, соединены друг с другом швами. Глазницы сравнительно малы. Группы костей срастаются в комплексы, к которым следует отнести, в частности, затылочную и каменистую кость.

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.

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.

Водные млекопитающие характеризуются той или иной степенью связи с водой. Степень эта может быть различна: по сути, наземные животные, обитающие рядом с водоемами и иногда добывающие в нем пищу (норки); полуводные, могущие жить в воде и на суше, пищу добывающие преимущественно в воде, имеющие в качестве приспособлений перепонки на лапах и уменьшенные ушные раковины (выдры); ведущие преимущественно водный образ жизни, на сушу выходящие лишь в период размножения или линьки, имеющие обтекаемое тело и конечности в виде ластов, не позволяющие полноценно ходить (тюлени); исключительно водные, вообще на сушу не выходящие (киты) [11, 103].

Подземные млекопитающие обитают всю или большую часть жизни под землей, питаясь почвенными беспозвоночными. Приобрели специальную форму передних конечностей, приспособленную к рытью туннелей, а глаза за ненадобностью утратили (кроты).

Летающие млекопитающие освоили технику полета, который может быть либо планирующим за счет перепонки между передними и задними конечностями (летяги); либо активным благодаря настоящим крыльям (летучие мыши).

Все это способствует почти повсеместному распространению млекопитающих по Земле, при котором они заселяют все жизненные среды: воздушно-наземную, водную и почвенно-грунтовую.

Распространение. Млекопитающие распространены практически по всей Земле; их нет только на Антарктическом континенте, хотя у его побережья известны тюлени и киты. В районе Северного полюса бывают белые медведи. Широко распространены млекопитающие и по жизненным средам. Достаточно вспомнить, что наряду с наземными видами, которых большинство, ряд видов в той или иной мере связан с водной средой; значительное число зверей обитает в почве, где проходит вся или большая часть их жизни. Ни один класс позвоночных не дал такого разнообразия форм, как млекопитающие. Степень и характер взаимосвязей с жизненными средами различны. Некоторые животные обитают в весьма разнообразной обстановке. Например, обыкновенная лисица распространена в лесах, степях, пустынях и в горных районах. Волки обитают в еще более разнообразных условиях (кроме указанных зон для лисицы, волки встречаются и в тундре).

Существуют млекопитающие, способные перемещаться по воздуху. И в этом случае можно выявить ряд зверей от перепрыгивающих с дерева на дерево до способных к активному полету. У белок в какой-то мере роль парашюта, определяющего начальные элементы планирования, играет распластанное при прыжке тело с вытянутыми конечностями и расчесанное надвое опушение хвоста. Более специализированы летяги и шерстокрылы, обладающие кожистыми складками между передними и задними лапами; у шерстокрыла складки расположены и между задними лапами и хвостом. Такое приспособление не только позволяет планировать при спуске по отлогой линии, но и служит для поворотов в воздухе и даже для незначительного поднятия. Летяги могут планировать на расстояние 30-60 м, а шерстокрылы - на 130-140 м. К активному полету (с помощью крыльев) из млекопитающих способны только рукокрылые. Они подробно охарактеризованы в соответствующей части тома. Здесь же важно подчеркнуть удивительное разнообразие приспособлений млекопитающих к жизни в различных средах и к различным формам поведения. Все это, несомненно, расширило возможность их адаптивного расхождения, приведшего к поразительному многообразию форм зверей.

Размножение млекопитающих имеет общие черты: внутреннее оплодотворение, живорождение (за редким и неполным исключением), выкармливание новорожденных молоком, а также устройство большинством видов специальных гнезд для деторождения. В простейшем случае, у однопроходных, настоящего живорождения нет и самки откладывают яйца. Однако яйца они откладывают после довольно длительного развития в половых путях самки, и длительность инкубации яиц после их откладывания равна менее половины тога срока, который проходит от времени их оплодотворения до откладывания. Таким образом, у однопроходных бывают «преждевременные» роды или незавершенное яйцеживорождение. У сумчатых период беременности короткий и без образования настоящей плаценты. Мелкие виды сумчатых (например, опоссумы) носят детенышей всего 8-13 дней, и новорожденные имеют массу всего 0,003% массы матери. Для сравнения укажем, что у зайцев масса новорожденного составляет 3% массы матери. Недоразвитые детеныши сумчатых завершают развитие, будучи прикрепленными к соскам, чаще открывающимся в полость кожистой сумки. Длительность беременности, а в этой связи и развитость новорожденных у разных видов плацентарных зверей существенно отличны. Минимальная длительность беременности характерна для серого хомячка (11-13 дней), максимальная - для индийского слона (более 500 дней). Продолжительность внутриутробного развития зависит от совокупного действия трех обстоятельств:

. Это связано с величиной животного. Так, крошечная рыжая полевка (длина ее тела около 10 см) носит детенышей всего 18 дней, более крупная обыкновенная серая полевка (длина тела 13 см) - 20 дней, еще более крупная крыса пасюк -22 дня, хомяк (длина тела до 35 см) - 30 дней

. Имеют значение условия деторождения, точнее, условия, в которых оказываются новорожденные. Все указанные выше млекопитающие рождают в надежно устроенных норах, и новорожденные у них голые, слепые, беспомощные. Дикие кролики также котятся в норах, беременность у них всего 30 дней, и детеныши такие же слепые и голые. Сходной величины зайцы (мелкие расы беляка и песчаники), не устраивающие нор гнезд, носят около 50 дней, и рождают зайчат зрячих, покрытых шерстью и способных в первые же дни бегать. Близкая по размерам к сурку нутрия (длина тела до 60 см) приносит детенышей в очень примитивно устроенной норе или в наземном гнезде. Беременность у нее в три раза продолжительнее, чем сурка (около 130 дней), и новорожденные развиты так же хорошо, как и у зайцев. Велика длительность беременности у копытных, не имеющих каких-либо убежищ, У горных баранов она достигает 150 дней, у оленей и лосей - 240-250 дней, у зебры 340-365 дней. Новорожденные у этих видов хорошо развиты и в первые после рождения уже могут следовать за матерями

. Продолжительность беременности зависит от длительности промежутка между оплодотворением яйца и прикреплением зародыша к стенке матки, т. е. образованием плаценты. Есть виды, у которых этот промежуток очень велик, и он в основном влияет на срок беременности. Так, у соболя и куницы начавшееся развитие яйца прерывается фазой покоя, когда развитие почти полностью прекращается (латентная фаза беременности). Период этот длится несколько месяцев, и в итоге у этих сравнительно мелких зверьков (длина тела около 50 см), рождающих в хорошо защищенных гнездах, беременность продолжается в течение 230-280 дней. При этом детеныши рождаются слепыми и беспомощными. Латентная фаза беременности свойственна и другим куньим (горностаю), а также росомахе, барсуку, тюленям, косуле и др. При этом бывает и так, что сложная беременность наблюдается только у части особей данного вида. Например, у барсуков, спаривающихся осенью, беременность длится 150 дней, а у спаривающихся летом -220-240 дней. У горностаев беременность обычно длится 300-320 дней и большая часть этого срока падает на латентную фазу. Но бывают случаи, когда латентная фаза почти или полностью выпадает и период внутриутробного развития длится лишь 42-70 дней [8, 72].

Период размножения у млекопитающих иногда приурочен к определенному сезону, и самка приносит один помет в год (волк <#"733308.files/image001.gif">

Рис.1

Приложение 2

Рис. 2

Приложение 3

Рис. 3 Скелет млекопитающего (кролика): 1 - череп; 2 - шейные позвонки; 3 - атлас; 4 - эпистрофей; 5 - грудные позвонки; 6 - поясничные позвонки; 7 - крестцовые позвонки; 8 - хвостовые позвонки; 9 - первое ребро; 10 - рукоятка грудины; 11 - лопатка; 12 - ость лопатки; 13 - акромион; 14 - грудина; 15 - мечевидный отросток; 16 - ребра; 17 - плечевая кость; 18 - лучевая кость; 19 - локтевая кость; 20 - запястье; 21 - пястная кость; 22 - фаланги пальцев; 23 - подвздошная кость; 24 - седалищная кость; 25 - лобковая кость; 26 - бедро; 27 - коленная чашечка; 28 - большая берцовая кость; 29- малая берцовая кость; 30 - пяточная кость; 31 - плюсна; 32 - предплюсневая кость; 33 - фаланги пальца.

Приложение 4

Рис.4 Мышцы туловища и конечностей млекопитающего (собаки): 1 - ключично-плечевая часть плечеголовной мышцы, 2 - плечеголовная мышца, 3 - трапециевидная мышца, 4 - дельтовидная мышца, 5, 6 - трехглавая мышца плеча, 7 - широчайшая мышца спины, 8 - глубокая грудная мышца, 9 - прямая мышца живота, 10, 11 - большая поясничная мышца, 12 - портняжная мышца, 13 - двуглавая мышца бедра.

Приложение 5

Рис. 5 Анатомия млекопитающего (самки кролика): 1 - длиннейшая мышца спины; 2. - подвздошнореберная мышца; 3 - лестничная мышца первого ребра; 4 - трахея, пищевод; 5 - общая сонная артерия, яремная вена; 6 подмышечная артерия и вена; 7 - дуга аорты; 8 - диaфрагмальный нерв, левая краниальная полая вена; 9 - легочная артерия; 10 - левое сердечное ушко; 11 - левый желудочек сердца; 12 - верхушечная доля легкого; 13 - сердечная доля легкого; 14 - диафрагмальная доля легкого; 15 - V ребро; 16 - XIII ребро, брюшная артерия; 17 - левый надпочечник, левая почечная артерия; 18 - каудальная полая вена, левый мочеточник; 19 - большая поясничная мышца; 20 - левая почка; 21 - печень; 22 - желудок; 23 - селезенка; 24 - тощая кишка; 25 - нисходящая часть ободочной кишки; 26-27 - слепая кишка: 26 - третья извилина слепой кишки, 27 - первая извилина слепой кишки; 28 - восходящая часть ободочной кишки; 29 - левая матка; 30 - яйцевод; 31 - яичник; 32 - средний ягодичная мышца; 33 - напрягатель широкой фасции; 34 - грудные мышцы; 35 - линия прикрепления диафрагмы.

биология стиль педагогический млекопитающие

Приложение 6

Рис.6. Развитие зародышевых оболочек и плаценты у млекопитающих (/--VI-- последовательные стадии): 1-внезародышевая вторичная полость, 2-аллантоис, 3 - амнион, 4-желточный пузырь, 5 - зародыш; а - эктодерма, б - энтодерма, в - мезодерма

Приложение 7

Разработка урока по теме «Класс млекопитающие»

УРОК 61 (36) ТЕМА: «Класс Млекопитающие. Характеристика млекопитающих, их прогрессивная организация, как высших позвоночных животных (на примере строения покровов, скелета, нервной системы и особенностей размножения)»

ЦЕЛИ УРОКА: рассмотреть основные особенности млекопитающих, свидетельствующие о прогрессивном характере их организации (гомотермия, рождение живых детенышей и их выкармливание материнским молоком, совершенное развитие нервной системы, специализация строения скелета в связи с разнообразием условий жизни).

ТИП УРОКА: объяснение нового материала. Комбинированный.

ОБОРУДОВАНИЕ: рисунки, фотографии, таблицы и схемы, отражающие внешний облик и внутреннее строение млекопитающих; фрагменты фильмов об их жизни.

ПЛАН УРОКА:

ХОД УРОКА

Организационный момент

НА ДОСКЕ:Число, месяц.

Тема: «Класс Млекопитающие. Характеристика млекопитающих, их прогрессивная организация, как высших позвоночных животных (на примере строения покровов, скелета, нервной системы и особенностей размножения)».

Проверка знаний наиболее важных положений прошлых уроков

. Каковы наиболее характерные черты организации рептилий? (Строение яйца и особенности развития эмбрионов вне водной среды.)

. Назовите главные особенности организации птиц. (Теплокровность (гомотермия), способность к полету, совершенное развитие органов чувств (особенно зрения) и нервной системы, существенно повышающие активность и возможность расселения по всей территории Земли.)

. Какую перспективу утратили птицы, приобретя способность к полету? (Крайне специализированные крылья не годятся для манипулирования орудиями труда, что исключает появление среди них разумных существ, способных к коренному преобразованию среды жизни.)

Изучение нового материала

Млекопитающие, как и птицы, обладают гомотермией (теплокровностью), обеспечивающей их высокую активность и широкое распространение на планете. Второе важное приобретение млекопитающих - живорождение и выкармливание детенышей молоком (что справедливо отражено в названии класса). Для настоящего живорождения (в отличие от присущего некоторым рептилиям яйцеживорождения) характерен постоянный обмен веществ между зародышевым и материнским организмом, осуществляемый через плаценту, где тесно переплетаются тончайшие капилляры кровеносных сосудов матери и плода. Выкармливание детенышей молоком обеспечивает им полноценное питание, оптимально сбалансированное по всем показателям (белки, жиры, углеводы, витамины, микроэлементы), что повышает выживаемость потомства. Третий признак прогрессивного развития - совершенная работа головного мозга и всей нервной системы, обеспечивающие своевременное приспособление к меняющимся условиям жизни. Исключительно важно специально отметить, что только среди млекопитающих возник единственный в мире вид, обладающий разумом и речью, способный изготавливать и использовать орудия труда, овладевший запасами ископаемых источников энергии (уголь, нефть, газ) и в результате способный преобразовывать природу, искусственно формировать условия своей жизни. Научное имя этого уникального вида - человек разумный.

В отличие от птиц млекопитающие поддерживают терморегуляцию за счет тончайшего меха, где задерживаются мельчайшие пузырьки неподвижного воздуха - надежного теплоизолятора. У морских млекопитающих, потерявших шерстный покров, защиту от переохлаждения обеспечивает жировой слой, облегчающий также плавание в воде.

Строение скелета различается у разных групп, отражая условия их жизни и особенности передвижения. Скелет конечностей четко приспособлен к их функциям. У быстро бегающих копытных и хищных животных скелет ноги прочный, кости удлиненные, число опорных пальцев у некоторых видов сокращается до двух (парнокопытные) и даже одного пальца (копыто у лошадей). Скелет лап умелых землероев (кроты, слепыши) похож на лопату, наиболее специализирован скелет летающих рукокрылых и плавающих китообразных (схемы на с. 224-225), а наименее - гибкой хватающей передней конечности приматов, включая человека (рис. на с. 225). Именно пластичность строения руки человека позволила ему освоить искусство изготовления орудий охоты и труда, обеспечившее его социальный прогресс

Черты совершенной организации млекопитающих позволяют относить их к высшим позвоночным животным.

Закрепление изученного материала

Заполнить таблицу сравнительных характеристик рептилий, птиц и млекопитающих.

Домашнее задание

. Ответить на вопросы 2-7 и 13-15 на с. 236.

. Выделить наиболее существенные особенности млекопитающих.

. Почему в тесте 4 на с. 237 нужно выбрать ответ (а)? (Детеныши всех млекопитающих не способны к самостоятельному существованию отдельно от самки, так как на первом этапе их развития им необходимо материнское молоко (используемые в исключительных случаях питательные смеси для новорожденных имитируют материнское молоко)

Приложение 8

Разработка урока по теме «Класс млекопитающие»

УРОК 62 (37) ТЕМА: «Особенности внутреннего строения млекопитающих (на примере пищеварительной, дыхательной, кровеносной и выделительной систем)»

ЦЕЛИ УРОКА: рассмотреть прогрессивные черты систем органов млекопитающих, обеспечивающих обмен веществ.

ОБОРУДОВАНИЕ: рисунки, фотографии, таблицы и схемы, отражающие внутреннее строение млекопитающих; фрагменты фильмов об их жизни.

ПЛАН УРОКА:

ХОД УРОКА

Организационный момент

НА ДОСКЕ: Число, месяц.

Тема: Особенности внутреннего строения млекопитающих (на примере пищеварительной, дыхательной, кровеносной и выделительной систем).

Проверка усвоения материала прошлого урока

Фронтальный опрос.

. Назовите важнейшие особенности организации млекопитающих как высших позвоночных животных. (Гомотермия, живорождение и выкармливание детенышей молоком, совершенное развитие головного мозга.)

. Какие структуры защищают млекопитающих от переохлаждения? (Меховой покров и подкожный жир (у лишенных шерсти животных)

. Каковы способы защиты млекопитающих от перегрева? (Испарение пота с кожи и слюны с языка (в жару собака его вывешивает из пасти)

. Что представляет собой обмен веществ между матерью и эмбрионом? (Через соприкасающиеся стенки тончайших капилляров от матери к плоду поступают питательные вещества и кислород, а в обратном направлении выводятся продукты обмена (мочевина, углекислый газ)

. Чем ценно материнское молоко для растущего детеныша? (Оно содержит оптимально сбалансированный полный набор всех нужных детенышу питательных веществ.)

. Какие части мозга наиболее развиты у млекопитающих? (Кора больших полушарий.)

. Какие органы чувств млекопитающих развиты лучше, чем у птиц, а какие - хуже? (Обоняние, зрение.)

. У каких млекопитающих наиболее специализирован скелет передних конечностей? (У быстро бегающих (лошадь), плавающих (тюлени, киты), летающих (рукокрылые).

. Сколько позвонков составляют скелет длинной шеи жирафа? (Семь, как у абсолютного большинства видов млекопитающих, включая человека.)

. Что такое диафрагма? (Мышечная перегородка между грудной и брюшной полостью у млекопитающих; при вдохе и сокращении ее мышц она становится плоской, увеличивая объем грудной клетки, при выдохе мышцы диафрагмы расслабляются, желудок выжимает ее вверх, а внутренний объем грудной клетки уменьшается.)

Изучение нового материала

Высокая интенсивность обмена веществ млекопитающих, повышающая их общую и двигательную активность, обеспечивается совершенным развитием пищеварительной, дыхательной, кровеносной и выделительной систем.

Важное значение для питания имеют вооруженные зубами челюсти. Ими млекопитающие схватывают, отрывают, удерживают, умерщвляют (хищники) и измельчают пищу. Зубные системы дифференцированы и приспособлены к характеру питания разных видов. Например, у хищных зверей выделяются мощные клыки, которыми они убивают добычу, а у растительноядных хорошо развиты резцы, чтобы срезать траву, и бугристые коренные зубы для ее перетирания. Во рту имеются железы, выделяющие слюну, которая содержит ферменты, способствующие началу переваривания пищи.

Легкие млекопитающих имеют большую внутреннюю поверхность, где осуществляется газообмен (через стенки капилляров в кровь поступает кислород и выводится углекислый газ), что повышает интенсивность обмена веществ. Совершенная кровеносная система обеспечивает полное разделение потоков крови: артериального (насыщенного кислородом) и венозного (содержащего углекислый газ), а почки и остальные части выделительной системы осуществляют надежное освобождение организма от мочевины - токсичного продукта белкового обмена веществ.

Согласованная работа всех систем внутренних органов гарантирует высокую активность млекопитающих, их приспособленность к быстро меняющимся условиям жизни на Земле.

Закрепление изученного материала

Усвоение новых сведений, полученных на уроке, закрепляется рядом вопросов учащимся.

. Назовите трофические (по характеру питания) группы и приведите соответствующие примеры. (Всеядные (медведи, многие обезьяны) и специализированные: растительноядные (все копытные, слоны, зайцы, грызуны), насекомоядные (ежи, кроты, землеройки, летучие мыши), хищные (волки, лисы, львы, тигры), рыбоядные (выдры, дельфины)

. Чем отличаются зубные системы копытных и хищных зверей? (У хищных зверей выделяются мощные клыки, которыми они убивают добычу, а у растительноядных хорошо развиты резцы, чтоб срезать траву, и бугристые коренные зубы для ее перетирания.)

. Какие млекопитающие не имеют зубов? (Усатые киты (фильтруют большие объемы воды через «усы» - роговые пластинки во рту, отцеживая креветок, моллюсков и мелкую рыбешку), муравьед (ловит муравьев и термитов клейким длинным языком), утконос (как утки, фильтрует воду через роговые зубчики по краям клюва, выцеживая водных беспозвоночных)

. У каких млекопитающих больше всего зубов? (Зубатые киты (кашалоты, касатки, дельфины) имеют до 200 одинаковых конических зубов для схватывания и удерживания рыбы.)

. Какие пищеварительные железы имеются у млекопитающих? (Слюнные, печень, поджелудочная.)

. Где кровеносные сосуды малого круга кровообращения ветвятся на мельчайшие капилляры? (В легких, где осуществляется газообмен.)

. Как зависит частота сокращения сердца от величины животного? Какова она у человека? (Нормальный пульс (частота сердцебиений) человека в состоянии покоя - 60-70 ударов в минуту, при физической нагрузке он возрастает.)

Домашнее задание

. Ответьте на вопросы 8-12 (с. 236) и тесты 2-3 (с. 237).

. Ознакомьтесь с многообразием млекопитающих (с. 230-235).

Приложение 9

Разработка урока по теме «Класс млекопитающие»

УРОК 63 (38) ТЕМА: «Разнообразие млекопитающих. Деление класса Млекопитающие на подклассы и отряды, их характеристика, природное и экономическое значение»

ЦЕЛИ УРОКА: рассмотреть систематику млекопитающих, их многообразие, различия образа жизни и строения, роль в природе и хозяйственное значение.

ТИП УРОКА: объяснение нового материала.

ОБОРУДОВАНИЕ: рисунки, фотографии, таблицы с изображениями представителей разных отрядов млекопитающих; фрагменты фильмов об их жизни.

ПЛАН УРОКА:

ХОД УРОКА

Организационный момент

НА ДОСКЕ:Число, месяц.

Тема: «Разнообразие млекопитающих. Деление класса Млекопитающие на подклассы и отряды, их характеристика, природное и экономическое значение».

Изучение нового материала

Благодаря совершенной организации и высокой активности, млекопитающие освоили все местообитания нашей планеты. Многие из них живут, рождают и выкармливают детенышей на поверхности земли (копытные, слоны, зайцы, львы) или в неглубоких укрытиях (медведи, волки, ежи) и норах (кролики, большинство грызунов, лисы, утконосы). Есть группы, приспособившиеся к жизни на деревьях (обезьяны, белки, летяги) или, напротив, под землей (слепыши, кроты). Среди млекопитающих есть отличные летуны (рукокрылые) и пловцы (ластоногие, китообразные; но если первые нуждаются для размножения в твердой поверхности морского берега или льда, то вторые рождают и выкармливают детенышей в воде). Разнообразие условий жизни (прежде всего особенностей питания и размножения) обусловили широкое многообразие млекопитающих.

Представители примерно половины отрядов млекопитающих изображены на с. 235. Об особенностях жизни одних видов могут рассказать учащиеся, о других - учитель. Например, голубой кит (с. 231) - самое крупное животное планеты (его рекордная длина 33,6 м, максимально известный вес - 190 тонн).

Все виды млекопитающих являются неотъемлемыми компонентами природных экосистем. Отдельные виды грызунов наносят определенный ущерб зерновому хозяйству (мыши, полевки) или являются переносчиками насекомых, представляющих эпидемиологическую опасность (песчанки). Среди млекопитающих много охотничьих видов, а также крупных зверей, привлекающих внимание туристов и обеспечивающих тем самым приток капиталов в некоторые страны Африки, Азии и Америки, где развит экологический туризм.

Закрепление изученного материала

Заполнить таблицу сравнительных характеристик представителей некоторых отрядов млекопитающих.

Домашнее задание

. Повторить материал уроков по млекопитающим.

. Назвать хордовых животных в задании на с. 237. (Окунь, уж, журавль, лисица, зеленая лягушка, дельфин, летучая мышь, ящерица, большая синица.)

. Чтобы подготовиться к завершающему тесту, необходимо повторить краткие сведения по каждому классу типа Хордовые (с. 185, 195, 203, 221, 237 и 239).