Vlasová Z. | Lekce na téma Důvod a význam teplokrevnosti ptáků | Noviny Biologie č. 4/2000

Při studiu tématu „Ptačí třída“ se děti poprvé seznamují s tak důležitým pojmem, jako je teplokrevný. Je velmi důležité, aby žáci pochopili, že udržování stálé tělesné teploty je zajištěno souhrou řady fyziologických systémů v těle. Dobrá znalost tohoto materiálu je nezbytná pro vysvětlení složitých evolučních a ekologických problémů.

– Chlapi, proč je v lese v zimě méně ptáků než v létě?
(Navrhované odpovědi: málo nebo žádné jídlo (pro hmyzožravé ptactvo), hodně sněhu, zima.)
– Může péřová pokrývka chránit ptáky před mrazem v zimě? (Možná, ale jen částečně.)
Hlavní otázky, na které si musíme v dnešní lekci odpovědět, jsou: Co zahřívá ptačí tělo? Jak udržují stálou teplotu? Kde berou energii na let?
– Jak obecně vzniká teplo? (Navrhované odpovědi: při spalování organických látek, ke kterému dochází za přítomnosti kyslíku.)
– Co pohání auto? Jak se organismy pohybují? (Vzhledem k energii vznikající také při spalování (oxidace) organické látky za účasti kyslíku.)
Kolik energie potřebují ptáci? Koneckonců, mohou létat na velké vzdálenosti a dosahovat vysokých rychlostí. (Práce s tabulkami.)

Tabulka 1. Překonané vzdálenosti během letů

Tabulka 2. Plocha křídel a jejich zatížení

Pro srovnání, model větroně má zatížení křídla 2,5 kg/m2.

Tabulka 3. Frekvence mávání křídly

Tabulka 4. Maximální rychlost letu

Čím menší pták, tím více potravy na gram tělesné hmotnosti potřebuje. Jak se velikost zvířete zmenšuje, jeho hmotnost klesá rychleji než plocha povrchu těla, kterou dochází ke ztrátám tepla. Malá zvířata proto ztrácejí více tepla než velká zvířata. Malí ptáci sní denně množství potravy rovnající se 20–30 % jejich vlastní hmotnosti, velcí ptáci 2–5 %. Sýkora dokáže sníst tolik hmyzu, kolik za den váží, a malý kolibřík dokáže vypít množství nektaru, které je 4-6krát větší než jeho vlastní hmotnost.

Opakováním fází rozpadu potravy a rysů dýchacího systému ptáků vyplňujeme diagram č. 1 krok za krokem.

Postup prací při vyplňování diagramu

Intenzivní motorická aktivita ptáků vyžaduje velké množství energie. V tomto ohledu má jejich trávicí systém řadu funkcí zaměřených na efektivní zpracování potravy. Zobák slouží jako orgán pro zachycování a držení potravy. Jícen je dlouhý, u většiny ptáků má kapsovitý nástavec – obilí, kde dochází ke změkčení potravy vlivem tekutiny obilí. Žlázový žaludek má ve své stěně žlázy, které vylučují žaludeční šťávu.
Svalnatý žaludek je vybaven silným svalstvem a je zevnitř lemován silnou kutikulou. Dochází v něm k mechanickému mletí potravin. Trávicí žlázy (játra, slinivka) aktivně vylučují trávicí enzymy do střevní dutiny. Rozložené živiny jsou absorbovány do krve a distribuovány do všech buněk ptačího těla.
Jak dlouho ptákům trvá, než stráví potravu? Malé sovy (puštíci) stráví myš za 4 hodiny, rejsek šedý za 3 hodiny, šťavnaté bobule projdou střevy pěvců za 8–10 minut. Hmyzožraví ptáci si plní žaludek 5–6krát denně, ptáci zrní – třikrát.
Vstřebávání potravy a vstup živin do krve však není výdej energie. Živiny je třeba „spálit“ v tkáňových buňkách. Jaký systém je v tom zapojen? (Lehké, vzdušné tašky.)
– Svaly musí být dobře zásobeny kyslíkem. Ptáci však nemohou poskytnout potřebné množství kyslíku kvůli velkému množství krve. Proč? (Zvýšení množství krve by zvýšilo hmotnost ptáka a ztížilo let.)
Intenzivní zásobování tkáňových buněk u ptáků kyslíkem je způsobeno „dvojitým dýcháním“: vzduch bohatý na kyslík prochází plícemi jak při nádechu, tak při výdechu a ve stejném směru. To je zajištěno systémem vzduchových vaků pronikajícím do těla ptáka.
Aby se krev pohybovala rychleji, je nutný zvýšený krevní tlak. Ptáci jsou skutečně hypertenzní. Aby se vytvořil vysoký krevní tlak, srdce ptáků se musí stahovat velkou silou a vysokou frekvencí (tabulka 5).

Tabulka 5. Srdeční hmotnost a srdeční frekvence

V důsledku oxidace (spalování) živin vzniká energie. Za co se utrácí? (Dokončujeme vyplňování schématu č. 1).

Výstup. Aktivní oxidační proces pomáhá udržovat stálou tělesnou teplotu.
Vysoká tělesná teplota zajišťuje vysokou úroveň metabolismu, rychlou kontrakci srdečního svalu a kosterního svalstva, která je nezbytná pro let. Vysoká tělesná teplota umožňuje ptákům zkrátit vývojové období embrya v inkubovaném vejci. Koneckonců, inkubace je důležitým a nebezpečným obdobím v životě ptáků.
Ale stálá tělesná teplota má své nevýhody. Který? Vyplňujeme schéma č. 2.

Udržování stále vysoké tělesné teploty je tedy pro tělo prospěšné. K tomu je ale potřeba zkonzumovat hodně jídla, které potřebujete někam dostat. Ptáci si museli vyvinout různé adaptace a rysy chování, které jim umožnily získat dostatek potravy. Zde jsou nějaké příklady.
Dále studenti vytvoří zprávy na téma „Jak různí ptáci získávají potravu“ (jejich příprava může být domácím úkolem pro tuto hodinu).

Pelikánští rybáři

Pelikáni někdy loví společně. Najdou mělkou zátoku, ohraničí ji v půlkruhu a začnou mávat s vodou křídly a zobáky, postupně zužují oblouk a přibližují se ke břehu. A teprve poté, co ryby zaženou ke břehu, začnou lovit.

Lov sov

Je známo, že sovy loví v noci. Oči těchto ptáků jsou obrovské, se značně rozšířenými zorničkami. Přes takovou zornici i za zhoršených světelných podmínek vstupuje dostatek světla. Ve tmě však není zdaleka možné spatřit kořist – různé drobné hlodavce, myši a hraboše. Sova proto létá nízko nad zemí a dívá se ne do stran, ale přímo dolů. Pokud ale poletíte nízko, šelest křídel zastraší kořist! Proto má sova měkké a volné opeření, díky kterému je její let zcela tichý. Hlavním orientačním prostředkem pro noční sovy však není zrak, ale sluch. S jeho pomocí se sova pomocí pískání a šelestu dozví o přítomnosti hlodavců a přesně určí polohu kořisti.

Ozbrojený kamenem

V Africe, v přírodní rezervaci Serengeti, biologové pozorovali, jak si supi získávají potravu pro sebe. Tentokrát bylo jídlem pštrosí vejce. Aby se dostal k pamlsku, vzal pták zebákem kámen a hodil ho silou na vejce. Pevná skořápka, která odolala úderům zobáku i tak velkých ptáků, jako jsou supi, praskla od kamene a na vajíčku se dalo pochutnávat.
Pravda, supa hned z hostiny odstrčili supi a on začal pracovat na novém vejci. Toto zajímavé chování bylo později opakovaně zaznamenáno v experimentu. Házeli supům vejce a čekali, co se bude dít. Ptáček, který si všiml pochoutky, okamžitě zvedl vhodný kámen, někdy vážící až 300 g. Sup ho vláčel v zobáku desítky metrů a házel s ním na vejce, dokud neprasklo.
Jednoho dne dostal sup falešná slepičí vejce. Vzal jeden z nich a začal ho házet na zem. Pak vzal vejce na velký kámen a hodil ho proti němu! Když to nepřineslo kýžený výsledek, začal sup zoufale mlátit jedno vejce o druhé.
Četná pozorování ukázala, že ptáci se snažili rozdělit kameny jakýkoli předmět ve tvaru vejce, i když byl obrovský nebo malovaný v neobvyklých barvách – zelené nebo červené. Bílé kostce ale nevěnovali žádnou pozornost. Vědci také zjistili, že mladí supi nevědí, jak rozbíjet vejce, a naučili se to od starších ptáků.

Rybář orlovců

Výlov říční je vynikající rybář. Když vidí rybu, rychle se vrhne do vody a ponoří své dlouhé ostré drápy do těla oběti. A bez ohledu na to, jak moc se ryba snaží uniknout z drápů dravce, téměř nikdy se jí to nepodaří. Někteří pozorovatelé poznamenávají, že pták drží chycenou rybu hlavou ve směru letu. Možná je to náhoda, ale je pravděpodobnější, že se orel snaží chytit ryby tak, aby se později snáze přenesly. Ve skutečnosti je v tomto případě odpor vzduchu menší.

Závěr na základě zpráv studentů – progresivní vývoj mozku a předních smyslových orgánů (zrak, sluch) je spojen s intenzivním metabolismem, vysokou pohyblivostí a složitými vztahy s podmínkami prostředí.
Nyní vysvětlete, proč se ptáci rozšířili ve všech klimatických pásmech. Jaké jsou důvody migrace ptáků? (Teplokrevnost umožňuje ptákům nebát se mrazu a zůstat aktivní i při velmi nízkých okolních teplotách. Nedostatek potravy v zimě je však nutí migrovat do lepších krmných oblastí.)