§3. Рух як властивість живого. Еволюція опорно-рухового апарату хордових тварин

До змісту

Поміркуйте й обговоріть ситуацію

Чому посидіти 10 хвилин не рухаючись є непростим завданням?

Нашому тілу просто необхідно рухатися. Коли ми змушені сидіти нерухомо, організм починає “протестувати”. М’язам і суглобам потрібне навантаження, тому бездіяльність викликає дискомфорт. Такий стан називається гіподинамією, і він, на жаль, негативно впливає на всі системи організму.

Яке значення має в житті можливість рухатися?

Рух — це буквально життя. Для тварин це спосіб виживати: знаходити їжу, втікати від небезпеки, спілкуватися та будувати домівки. Для нас, людей, рух не менш важливий, адже він допомагає уникнути небезпечної гіподинамії та підтримує все тіло здоровим і сильним.

Робота в групі

Розгляньте схему зі способами пересування організмів. Охарактеризуйте види пересування та наведіть 3-4 приклади тварин, які так рухаються.

• Плавання: рух у воді. Ним користуються риби, кити, дельфіни та медузи.
• Політ: пересування в повітрі за допомогою крил. Це вміють птахи, комахи та кажани.
• Ходьба та біг: рух по землі. Ходять слони й ведмеді, а бігають гепарди, коні та страуси.
• Стрибки: відштовхування від поверхні. Так роблять кенгуру, жаби та коники.
• Повзання: переміщення, торкаючись тілом землі. Притаманне зміям, дощовим черв’якам та равликам.

Порівняйте результати свого дослідження з даними таблиці «Способи пересування (локомоції) тварин» (див. інформацію під QR-кодом).

Мої висновки збіглися з інформацією в таблиці. Там просто наведено більше прикладів тварин для кожного способу руху.

Знайдіть інформацію й виконайте завдання

Медуза, пінгвін і акула спритно рухаються у воді.

Які види руху вони використовують?

Медуза використовує реактивний рух: вона скорочує свій “дзвін” і виштовхує воду, рухаючись уперед. Пінгвін плаває, махаючи крилами, ніби ластами. Акула теж плаває, але робить це, згинаючи тіло і працюючи плавцями.

Хто з них, на вашу думку, краще пристосований до водного середовища?

На мою думку, найкраще пристосована акула. Все її тіло, включаючи скелет, ідеально створене для постійного життя у воді. Пінгвін, наприклад, залежить і від суші, а медуза має значно простішу будову.

Які спільні ознаки є в цих дуже різних за своєю будовою й походженням тварин?

Попри всі відмінності, у них є спільне: обтічна форма тіла, щоб легше розсікати воду, спеціальні органи для руху (плавці, крила-ласти чи дзвоник) та пристосування, що дозволяють їм жити у воді.

Відкритий мікрофон 1

Які рухи дають змогу людині грати у футбол і водне поло?

Для футболу потрібні біг, стрибки, удари ногами та різкі повороти. У водному поло головне — це плавання, кидки м’яча руками, вміння вистрибувати з води та добре координувати свої дії з іншими гравцями.

До яких умов проведення гри людина пристосована краще?

Звісно, людина краще пристосована до футболу. Наше тіло еволюціонувало для руху по твердій землі, а не у воді.

Які проблеми з рухом постають у процесі гри в поло?

У водному поло головна проблема — опір води. Через нього важко швидко рухатись, високо стрибати та тримати рівновагу. До того ж, потрібно постійно перебувати в русі, щоб просто триматися на плаву.

У якій грі треба докладати більше зусиль, щоб дістатися м’яча чи високо підстрибнути?

Однозначно більше зусиль вимагає водне поло. Вода чинить сильний опір, тому, щоб дістати м’яч або підстрибнути, доводиться напружувати м’язи набагато сильніше, ніж на суші.

Поділіться своїми думками 1

Розгляньте світлини. Який скелет, зовнішній чи внутрішній, має кожна із цих тварин?

Равлик має зовнішній скелет — свою черепашку. Краб теж має зовнішній скелет — панцир. А от у жаби скелет внутрішній, як у всіх хордових.

Наведіть свої приклади тварин із зовнішніми та внутрішніми скелетами.

Приклади тварин із зовнішнім скелетом: рак, павук, черепаха.

Приклади тварин із внутрішнім скелетом: риба, ящірка, собака, людина.

Як ви вважаєте, які фактори визначають розміри тварин?

На мою думку, на розмір тварин впливає кілька речей: тип скелета, сила тяжіння, кількість доступної їжі та умови, в яких тварина живе. Наприклад, зовнішній скелет не дає змоги вирости дуже великим, а внутрішній — навпаки.

Дізнайтеся, чому немає комах, які були б завбільшки два метри.

Причина в їхньому зовнішньому скелеті. Якби комаха виросла до двох метрів, її панцир став би неймовірно важким і просто не витримав би власної ваги.

Відкритий мікрофон 2

Пригадайте, хто такий ланцетник.

Ланцетник — це примітивна хордова тварина, у якої замість хребта є хорда, і вона залишається з ним на все життя.

Які переваги йому надає наявність хорди?

Хорда дає йому три головні переваги: слугує опорою для тіла, забезпечує гнучкість і дозволяє активно рухатися.

Розв’язання проблемних питань і завдань із теми

Порівняйте можливості зовнішнього і внутрішнього скелетів.

Зовнішній скелет — це чудова броня, яка захищає ззовні і слугує опорою для м’язів, але він заважає росту (доводиться линяти) і обмежує розмір. Внутрішній скелет дозволяє тварині рости великою, рухатися гнучкіше і точніше, адже м’язи кріпляться до кісток усередині тіла.

Які тварини мають кращий захист: ті, у яких скелет є зовнішнім, чи ті, скелет яких є внутрішнім?

Якщо говорити про зовнішній захист, то тварини із зовнішнім скелетом (наприклад, краби) захищені краще — їхній панцир працює як справжня броня. Тварини з внутрішнім скелетом (як ми) більш вразливі ззовні, хоча шкіра та м’язи теж надають певний захист.

Що буде відбуватися в процесі збільшення розмірів тварини з внутрішнім і зовнішнім скелетом?

Коли тварина із зовнішнім скелетом росте, її панцир стає все важчим, що обмежує і подальший ріст, і рухливість. А у тварини з внутрішнім скелетом кістки просто стають міцнішими, тому вона може рости до значно більших розмірів.

Які тварини будуть за такої умови краще захищеними?

При великих розмірах краще захищені тварини з внутрішнім скелетом. Їхній скелет росте разом з тілом і забезпечує надійну опору, тоді як величезний зовнішній скелет став би не бронею, а слабким місцем через свою вагу.

Порівняйте ваші відповіді

Мої відповіді збігаються з висновками. Коротко кажучи: зовнішній скелет — це хороший захист, але він обмежує ріст і рухливість. Внутрішній скелет дає змогу рости великими, бути гнучкими та рухливими. Тому при збільшенні розмірів тварини з внутрішнім скелетом виграють, оскільки їхня “конструкція” міцніша й надійніша.

Знайдіть інформацію й виконайте завдання

Поясніть, чим відрізняються й чим схожі скелети хрящових і кісткових риб.

Спільне в них те, що скелет складається з однакових частин: черепа, хребта та скелета плавців. І в тих, і в інших є щелепи та захищений спинний мозок. Головна відмінність — у матеріалі: у хрящових риб (акул) скелет повністю з хрящів, а в кісткових — з кісток та хрящів. Також у кісткових риб є зяброві кришки, а у хрящових їх немає.

Як скелет забезпечує адаптацію риб до життя у водному середовищі?

Скелет риб ідеально пристосований до води:

• Гнучкий хребет дозволяє хвилеподібно рухатися.
• Череп захищає мозок, а щелепи допомагають хапати здобич.
• Плавці працюють як кермо та весла для маневрування.
• Зяброві кришки у кісткових риб допомагають ефективніше дихати.
• Хрящовий скелет акул робить їх легшими та ще більш гнучкими.

Поділіться своїми думками 2

Які зміни відбуваються зі скелетом пуголовка в період метаморфозу?

Під час перетворення на жабу скелет пуголовка зазнає кардинальних змін. Його хребет ділиться на відділи (шийний, тулубовий, крижовий, хвостовий). З’являється шийний хребець, що дозволяє рухати головою. Найголовніше — формуються повноцінні кінцівки (передні та задні) разом з їхніми поясами, які кріпляться до тулуба.

Як пристосований до життя на суходолі скелет жаби?

Скелет жаби добре адаптований до життя на суші. Кінцівки дозволяють пересуватися та стрибати, причому задні набагато довші та сильніші саме для стрибків. Шийний хребець дає змогу рухати головою, що важливо для орієнтації. Пояси кінцівок надійно прикріплюють лапи до тулуба, забезпечуючи опору та рухливість.

Відкритий мікрофон 3

Які особливості скелета рептилій сприяють адаптації до життя на суходолі?

Хребет рептилій поділений на п’ять відділів, що робить їхній рух на суші ефективнішим. Особливо важливий шийний відділ — він дозволяє активно крутити головою, що допомагає полювати та помічати небезпеку. Розташування кінцівок також пристосоване для пересування по твердій поверхні.

Яке значення має поява справжньої грудної клітки в скелеті рептилій?

Поява грудної клітки — це величезний крок в адаптації до життя на суші. Вона захищає внутрішні органи і, що найголовніше, дозволяє ефективно вентилювати легені. Завдяки цьому рептилії можуть повноцінно дихати повітрям.

Робота в групі 2

Пригадайте особливості будови скелета птахів і випишіть основні пристосування до польоту.

Скелет птахів у чомусь схожий на скелет рептилій, але він унікально пристосований до польоту. Кістки дуже легкі, бо мають порожнини, а багато з них зрослися між собою для міцності.

Основні пристосування до польоту:

• Порожнисті кістки для зменшення ваги.
• Зрощені кістки для міцності конструкції.
• Великий виріст на грудині (кіль) для кріплення потужних літальних м’язів.
• Дуже гнучка і довга шия.
• Міцний тазовий пояс, що витримує навантаження при зльоті та посадці.

Розкажіть про адаптації скелета птахів до польоту, починаючи відповідь: «Це пристосування зумовлено тим, що…»

«Це пристосування зумовлено тим, що…» порожнисті й легкі кістки значно зменшують загальну вагу тіла, що критично важливо для польоту.

«Це пристосування зумовлено тим, що…» зрощені кістки (наприклад, у хребті та тазі) надають скелету необхідної міцності, щоб витримувати навантаження в повітрі.

«Це пристосування зумовлено тим, що…» кіль на грудині є місцем кріплення сильних м’язів, які рухають крилами.

«Це пристосування зумовлено тим, що…» довга й гнучка шия дозволяє птаху вільно повертати голову в польоті для орієнтації та пошуку їжі.

«Це пристосування зумовлено тим, що…» міцний тазовий пояс допомагає амортизувати удари під час приземлення.

Запитання і завдання

1. Чим скелет кісткових риб відрізняється від скелета хрящових риб? Поясніть, яке значення це має для пристосованості.

Скелет кісткових риб відрізняється від скелета хрящових тим, що він складається з кісткової та хрящової тканин, тоді як у хрящових риб він повністю хрящовий. Також у кісткових риб є зяброві кришки, які відсутні у хрящових. Міцніший кістковий скелет забезпечує кращу опору, а зяброві кришки беруть участь у диханні, забезпечуючи рух води до зябер.

2. Які особливості скелета амфібій сприяли опануванню ними суходолу?

Опануванню суходолу амфібіями сприяли такі особливості скелета:

• Поява чотирьох відділів хребта: шийного, тулубового, крижового та хвостового.
• Наявність одного шийного хребця, що забезпечує рухливість голови.
• Розвиток скелета кінцівок та їхніх поясів для пересування по твердій поверхні.

3. Чим скелет рептилій відрізняється від скелета амфібій? Як ці відмінності сприяють опануванню наземно-повітряного середовища?

Скелет рептилій відрізняється від скелета амфібій тим, що їхній хребет поділений на п’ять відділів: шийний, грудний, поперековий, крижовий і хвостовий. Шийний відділ довший і значно рухливіший, що допомагає в орієнтуванні та добуванні їжі. Ключовою відмінністю є поява справжньої грудної клітки, утвореної ребрами, грудними хребцями та грудиною. Це забезпечує ефективну вентиляцію легень, що є важливим пристосуванням до життя на суходолі.

4. Які особливості має скелет ссавців порівняно з плазунами?

Скелет ссавців має декілька особливостей порівняно з плазунами:

• Кінцівки розташовані під тулубом, а не з боків, що піднімає тіло над землею і робить рухи складнішими та досконалішими.
• У шийному відділі хребта сім хребців.
• Наявне тверде піднебіння, яке відділяє ротову порожнину від носової, що дає змогу дихати під час їжі.

5. Яке значення для пристосування організмів мають такі особливості скелета: а) поява щелеп, б) поява зябрових кришок, в) довга рухома шия, г) тверде піднебіння в ссавців, д) грудна клітка, е) хвіст, ж) кіль?

а) Поява щелеп має значення для захоплення й утримання їжі.

б) Поява зябрових кришок у кісткових риб важлива для захисту зябер та забезпечення руху води до них, що покращує дихання.

в) Довга рухома шия (у рептилій, птахів) має велике значення для добування їжі та орієнтування в просторі.

г) Тверде піднебіння в ссавців дозволяє одночасно дихати й споживати їжу.

д) Грудна клітка захищає внутрішні органи та забезпечує ефективну вентиляцію легень у наземних хребетних.

е) Хвіст (хвостовий відділ хребта) є важливою частиною опорно-рухової системи, що у риб слугує для руху, а в інших тварин — для балансу.

ж) Кіль на грудині у птахів є місцем прикріплення потужних м’язів, що рухають крила під час польоту.