МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАБАРДИНО-БАЛКАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Х.М. БЕРБЕКОВА

СРАВНИТЕЛЬНАЯ АНАТОМИЯ ЖИВОТНЫХ

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО СПЕЦКУРСУ

Для специальности: 011600 – Биология

НАЛЬЧИК 2002

УДК 591.4 ББК 28.660

Рецензент:

доктор биологических наук, профессор Кабардино-Балкарской государственной сельскохозяйственной академии

Х. Кушхов

Составители: Дзуев Р.И., Сабанова Р.К., Сухомесова М.В.

Сравнительная анатомия животных. Лабораторный практикум по спецкурсу. – Нальчик: Каб.-Балк. ун-т, 2002. – 68 с.

Лабораторный практикум состоит из2-х разделов: Анатомия позвоночных животных; Филогенез органов позвоночных животных. Содержит перечень работ и методические указания по их выполнению, контрольные вопросы, задания. Приведены требования к оформлению лабораторнопрактических работ и рисунков.

Издание предназначено для студентов4-5 курсов биологического факультета.

Рекомендовано РИСом университета

УДК 591.4 ББК 28.660

ÓКабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова, 2002

2

ПРЕДИСЛОВИЕ

Лабораторный практикум по спецкурсу"Сравнительная анатомия животных" для биологических факультетов университетов написан в соответствии с рабочей программой этого спецкурса и научным направлением кафедры общей биологии, экологии и природопользования КБГУ. Методическое руководство создано на основе более чем20-летнего опыта преподавания и совершенствования курса сравнительной анатомии животных на кафедре.

Большой сравнительный материал по организации и функциональному значению тканей, органов, системы органов и составляющих их элементов у представителей основных классов подтипа позвоночных(Vertebrata) животных излагается в пособии с позиции исторического эволюционного подхода,

основы которого были заложены в отечественной анатомии еще в первой половине XX века. Одним из основных достижений такого подхода и было,

на наш взгляд, создание теории параллелизма тканевых структур и так называемых "Модусов органогенеза". Эти теории объясняли многочисленные уже в этот период факты, свидетельствующие о наличии общих закономерностей

изменения функционально-анатомичных тканей и органов у неоднородных животных. Бурное развитие общей и частной цитологии и сравнительной эмбриологии во второй половинеXX века и большой сравнительноанатомический материал, полученный с использованием комплекса современных методов исследования, показал справедливость основных положений такого эволюционного исторического подхода.

Курс сравнительной анатомии животных должен знакомить студентов

собщими закономерностями организации и изменениями в эволюции тканей и органов, а также системы органов всех позвоночных животных, а не только млекопитающих и человека (хотя для кафедры объектом исследования являются млекопитающие), как это характерно для биолого-медицинского курса гистологии и анатомии. Эта принципиальная особенность сближает наш курс

скурсами зоологии позвоночных и медицинской биологии. С другой стороны, в методическом отношении и по глубине анализа исследуемых структур сравнительная анатомия животных сейчас все теснее оказывается связанной в первую очередь со структурной цитогенетикой и зоологией и целым - ком плексом наук.

Методическое пособие составлено в соответствии с рабочей программой по этому спецкурсу, поставившей задачу дальнейшей профилизации преподавания спецкурса "Сравнительная анатомия животных" на кафедре общей биологии, экологии и природопользования.

Пособие включает разделы: особенности экологии и анатомии подтипа позвоночных (Vertebrata), филогенез систем органов позвоночных животных, вопросы экологии млекопитающих.

Каждая тема включает цель, содержание, оборудование, перечень работ, методические указания к выполнению работ и контрольные вопросы для

3

выявления исходного и итогового уровней знаний. К каждой теме предпослано обоснование ее значимости с точки зрения систематики и эволюции.

Материал разбит на 8 тем, включающих 45 работ.

Впособии содержатся развернутые описания структур объектов, что делает возможным их самостоятельное распознавание студентами. Ряд занятий построен по типу несложных научных исследований, доступных студентам 4-х курсов (цитогенетическое и морфофизиологическое исследования млекопитающих, определение систематического веса посткраниального скелета, статистическая обработка полученных данных и т.).д. Предусмотрено также проведение сопоставлений сравнительно-анатомического характера.

Выбор тем и объектов для практических занятий обусловлен согласованными программами (по разделам "Особенности анатомии позвоночных животных", "Сравнительная цитогенетика животных", "Индивидуальное развитие позвоночных животных", "Филогенез органов"), разработанными соответствующими биологическими кафедрами КБГУ, а также важностью того или иного раздела спецкурса для подготовки специалистов по специализации экологии и сбалансированного природопользования.

На основании многолетнего опыта кафедры авторы считают зарисовку основных объектов необходимым элементом обучения. На наш взгляд, умение правильно зарисовать объекты составляет метод научного исследования и, видимо, одновременно отражает степень усвоения материала. В связи с этим в руководстве особое внимание уделяется требованиям к оформлению лабораторнопрактической работы и рисунка.

Авторы выражают искреннюю благодарность официальным рецензентам - д.б.н., профессору Х. Кушхову и коллективу кафедры анатомии животных и человека и приносят извинения в том, что по техническим и логическим соображениям не все замечания удалось учесть в настоящем издании.

Вруководстве широко использованы результаты научно-исследовате- льских работ сотрудников и студентов кафедры общей биологии, экологии и природопользования и научно-исследовательской лаборатории горной экологии (НИЛГЭ) КБГУ, в частности, посвященных птицам и млекопитающим.

4

РАЗДЕЛ 1. АНАТОМИЯ ПОЗВОНОЧНЫХ ЖИВОТНЫХ

Тема 1. Подтип позвоночные (Vertebrata)

Класс рыбы (Pisces)

Цель: на примере класса рыб изучить характерные черты подтипа позвоночных, а также проследить связь между организацией рыб и средой их обитания (приспособления к условиям существования в водной среде).

Содержание

1.Изучение внешнего вида рыбы (раздаточный материал)

2.Вскрытие рыбы.

3.Изучение внутреннего строения рыб

4.Изучение строения жабры.

5.Зарисовка схемы кровеносной системы рыбы. Оборудование;

1.Таблицы: систематика подтипа позвоночных; строение рыбы; схема кровеносной системы рыбы

2.Скелет рыбы

3.Раздаточный материал: свежая рыба (окунь, плотва, пескарь и т.д.)

4.Набор инструментов для вскрытия: ножницы, пинцеты, булавки, препаровальные иглы и т.д.

5.Микроскопы: МСБ -1 или Лупы 20х40 увелич.

Работа 1. Внешний вид рыбы

При внешнем осмотре рыбы обратите внимание на форму тела, характер сочленения головы с туловищем, расположение чешуи. Найдите жаберные крышки, глаза, ноздри; рассмотрите форму и расположение зубов. Обязательно найдите боковую линию, проходящую вдоль всего тела – от головы до хвостового плавника (рис.1).

Затем рассмотрите плавники. Найдите парные плавники– грудные и брюшные и непарные – спинной, хвостовой, анальный (рис.1).

5

Рис.1. Внешнее и внутреннее строение окуня:

1 – рот с зубами; 2 – жаберная крышка; 3 – костная чешуя; 4 – гомоцеркальный хвостовой плавник; 5 – спинные плавники; 6 – анальный плавник; 7 – глаз; 8 – ноздря; 9 – боковая линия; 10 – анальное отверстие; 11 – половое отверстие; 12 – выделитель-

ное отверстие; 13 – вскрытый желудок с продольными складками; 14 – кишечник; 15 – пилорические выросты; 16 – прямая кишка; 17 – печень; 18 – желчный пузырь; 19 – поджелудочная железа; 20 – жаберные лепестки; 21 – селезенка; 22 – плавательный пузырь; 23 – почки; 24 – мочеточник; 25 – мочевой пузырь; 26 – яичник;

27 – предсердие; 28 – желудочек; 29 – луковица аорты; 30 – брюшная аорта; 31 – жаберные тычинки.

Работа 2. Вскрытие и изучение внутреннего строения рыбы

Возьмите рыбу в левую руку брюшной стороной вверх, головой от себя и ножницами сделайте разрез по брюшной стороне от анального отверстия до жаберных крышек. После этого сделайте второй разрез – от анального отверстия до боковой линии, а затем вдоль боковой линии до жаберной крышки. После

этого соедините оба разреза позади жаберной крышки и снимите вырезанную часть боковой стенки тела вместе с ребрами. Положите рыбу в ванночку и рассмотрите внутренние органы в естественном положении. Найдите плавательный пузырь, половые железы, пищеварительную трубку, сердце (рис.2). Затем переходите к более детальному изучению каждой системы органов.

Начинайте с органов пищеварения. Найдите ротовую полость, которая переходит в глотку, пронизанную жаберными щелями. Глотка без четкой границы переходит в желудок– наиболее широкий отдел пищеварительной трубки. Желудок, постепенно суживаясь, переходит в двенадцатиперстную кишку. Последняя образует короткую петлю, охватывающую селезенку округлой формы и темно-красного цвета. Остальная часть кишечной трубки не дифференцирована на отделы.

У окуня задняя часть желудка четко ограничена от двенадцатиперстной кишки. Последняя начинается от нижней поверхности желудка, и в начальной части окружена шестью пилорическими отростками. Чтобы лучше

6

рассмотреть степень диффереренцировки и длину кишечника, перережьте его брыжейку. Для этого возьмите пинцетом кишку ближе к анальному отверстию и оттяните, а ножницами перережьте натянувшуюся брыжейку. Расправив кишечник, сравните его длину с длиной тела.

Вокруг желудка и двенадцатиперстной кишки располагается печень бурого цвета и мягкой консистенции. Здесь же увидите желчный пузырь темного сине-зеленого цвета(рис.2). Ткань поджелудочной железы у рыб рассеяна диффузно вдоль брыжейки кишечника.

Затем поднимите жаберную крышку, рассмотрите жабры и проследите связь органов дыхания с глоткой. Для этого возьмите пинцет , исомкнув бранши, введите его в ротовое отверстие и затем продвиньте в желудок. Если при этом раздвинуть жабры, сквозь жаберные щели можно видеть пинцет.

Следовательно, жаберные щели действительно прободают стенку глотки. После этого отпрепарируйте половую железу; не удаляя ее полностью,

выведите дистальный конец железы наружу. У самки непарный яичник имеет ярко-оранжевый цвет и зернистую поверхность(рис.2). У самца семенник парный, беловатого цвета, гомогенный.

Рис. 2. Внутреннее строение рыбы:

1– жабры; 2 – сердце; 3 – печень; 4 – плавательный пузырь; 5 – селезенка; 6 – яичник; 7 – желудок; 8 – пилорические придатки кишки; 9 – кишка; 10 – мочевой пузырь;

11 – заднепроходное отверстие; 12 – мочеполовое отверстие.

Плавательный пузырь у плотвы разделен на две части. Осторожно удалите его; после этого можно рассмотреть почки. Они тянутся в виде узкой ленты темно-красного цвета вдоль позвоночника, вплоть до мочевого отверстия. Наибольшее скопление почечной ткани находится на границе, отделяющей туловище от головы. Мочеточники тянутся вдоль почек, но не видны.

Сердце расположено на брюшной стороне на уровне заднего края жаберной крышки. Найдите предсердие, расположенное над желудочком; предсердие – тонкостенное темно-красного цвета, а желудочек – бледно-розового. Затем найдите желудочную луковицу аорты, переходящую в короткую брюшную аорту (рис.3).

7

После вскрытия сделайте зарисовку в альбом. На рисунке должны быть обозначены: 1) глаз, 2) рот, 3) ноздри. 4) спинной, хвостовой плавники, 5) сердце, 6) желудок, 7) двенадцатиперстная кишка, 8) печень, 9) кишечник, 10) селезенка, 11) почки, 12) половая железа (яичник или семенник), 13) желчный пузырь, 14) анальный плавник, 15) брюшной плавник.

Работа 3. Строение жабры костистой рыбы

Вырежьте ножницами одну жабру или ее часть, промойте в воде, положите на чашку петри или часовое стекло с водой и рассмотрите с помощью микроскопа МБС-1. Стекло поставьте на белую бумагу. Жабра состоит из костной пластинки – жаберная дуга, на выпуклой стороне которой расположено множество тонких эпителиальных выростов– жаберные лепестки. Имеющиеся в каждом лепестке кровеносные капилляры, обеспечивают газообмен. На вогнутой, противоположной стороне дуги найдите небольшие зубовидные выросты – жаберные тычинки, защищающие жаберные лепестки от засорения. Зарисуйте в тетрадь (альбом). На рисунке должны быть обозначены: 1) жаберная дуга, 2) жаберные лепестки, 3) жаберные тычинки.

Работа 4. Кровеносная система рыбы

Изучите, используя схему или рис.3, кровеносную систему рыбы.

Рис. 3. Схема кровеносной системы костистой рыбы:

1 - предсердие; 2 – желудочек; 3 – луковица аорты; 4 – брюшная аорта; 5 – приносящие жаберные артерии; 6 – выносящие жаберные артерии; 7 – корни аор-

ты; 8 – спинная аорта; 9 – сонные артерии; 10 – подключичные артерии; 11 – хвостовая вена; 12 – правая задняя кардинальная вена; 13 – левая задняя кардинальная вена; 14 – воротная система почек; 15 – подкишечная вена; 16 – воротная система печени; 17 – кювьеров проток; 18 – печеночная вена; 19 – передние кардинальные вены.

8

Контрольные вопросы

1.Перечислите черты прогрессивной организации позвоночных в строении скелета, кровеносной, дыхательной, выделительной и нервной систем.

2.В чем проявляется активный образ жизни позвоночных?

3.Сколько отделов имеет головной мозг позвоночных?

4.Перечислите органы чувств позвоночных.

5.Назовите классы, относящиеся к подтипу позвоночных. Напишите их латинские названия.

6.Перечислите признаки рыб, связанные с приспособлением к жизни в водной среде.

7.Какие придатки имеет кожный покров рыб?

8.Какую роль играет хвостовой плавник? Роль остальных плавников.

9.Происхождение и функция плавательного пузыря. Каким газом наполнен пузырь у закрытопузырных рыб?

10.Назовите отделы пищеварительной системы рыб; оцените степень

еедифференцировки по сравнению с ланцетником.

11.С чем связано резкое сокращение количества межжаберных перегородок у рыб по сравнению с ланцетником?

12.Как дышит рыба?

13.Какие почки закладываются у рыб в процессе эмбрионального развития?

14.Как устроен орган слуха у рыб?

15.Для чего служит боковая линия?

16.Значение рыб для народного хозяйства, в биогеоценозе и в эпизоотии.

Тема 2. Класс земноводные (Amphibian)

Цель: изучить изменения прогрессивного и приспособительного характера в классе земноводных на примере лягушки.

Содержание

1.Изучение внешнего строения лягушки.

2.Вскрытие лягушки.

3.Изучение внутреннего строения лягушки.

4.Изучение схемы кровеносной системы амфибий.

5.Изучение личиночных стадий лягушки.

6.Составление перечня приспособлений к жизни в водной и наземной среде, а также прогрессивных признаков амфибий.

7.Изучение краниального и посткраниального скелета лягушки.

8.Приготовление микропрепаратов внутренних органов лягушки.

9

Оборудование:

1.Таблицы: строение лягушки; развитие лягушки; схема кровеносной системы амфибий.

2.Микропрепараты: вскрытая лягушка, органы дыхания и пищеварения лягушки; головной мозг лягушки, мочеполовая система лягушки (самец, самка). Приготовить скелет лягушки.

3.Раздаточный материал: лягушки.

4.Эфир для усыпления лягушки.

5.Набор инструментов: ножницы обычные, ножницы глазные, пинцеты обычные и глазные, булавки, препаровальные иглы, ванночки для вскрытия, печка электрическая для варки и приготовления скелета -ля гушки, картон для прикрепления скелета, предметное и покровное стекла для прикрепления микропрепаратов внутренних органов, вата и т. д.

6.Смонтированный на картонных планшетах разобранный скелет лягушки.

Работа 5. Внешнее строение озерной лягушки (Rana ridibunda Рall)

Положите усыпленную эфиром лягушку в ванночку и рассмотрите ее внешнее строение. Голова лягушки, имеющая треугольную форму, постепенно переходит в короткое и широкое туловище. Шейный отдел не выражен, но, благодаря наличию одного шейного позвонка, голова обладает некоторой подвижностью (определите в какой плоскости).

Потрогайте кожу: она влажная от покрывающей ее слизи, мягкая, не имеет чешуйчатого покрова и очень подвижна(легко оттягивается от туловища), благодаря большим подкожным лимфатическим полостям, расположенным практически по всему телу. Найдите на голове выпуклые глаза, снабженные веками и мигательной перепонкой. Кпереди от глаз найдите ноздри, а позади глаз – отверстие среднего уха, затянутое барабанной перепонкой (рис.4).

Рис.4. Внешний вид самца прудовой лягушки:

10

1 – ноздри, 2 – барабанная перепонка, 3 – резонатор, 4 – спинно-боковые складки, 5 – отверстие клоаки.

Затем раскроите лягушке рот и рассмотрите хоаны и отверстия естественных труб (в верхних углах ротовой полости). Проведите пальцем по челюстям и небу. Это позволит обнаружить зубы амфибий. Возьмите пинцетом язык и познакомьтесь с особенностями его прикрепления (рис.5) Рассмотрите передние и задние конечности. Передние конечности имеют только четыре пальца, а задние – пять, между пальцами натянута перепонка.

Рис. 5. Ротовая полость лягушки:

1 – зубы, 2 - язык, 3 - сошник с сошниковыми зубами, 4 - хоаны, 5 - просвечивающееся глазное яблоко, 6 - отверстие евстахиевой трубы,

7 - гортань, 8 - отверстие резонатора.

Отличительным внешним признаком самцов служит строение большого пальца передней конечности, на котором находится утолщение, или «мозоль». В углах рта у самцов зеленых лягушек расположены тонкие складки кожи – голосовые мешки, или резонаторы (рис.4) надувающиеся при кваканье. Сверху у конца туловища расположено отверстие клоаки (рис.4).

Под многослойным эпидермисом (рис.6) лежит кориум – волокнистый соединительно-тканный слой кожи, в котором разбросаны пигментные клетки и многоклеточные железы в виде пузырьков.

Рис.6. Схема строения кожи лягушки (разрез):

1 - эпидермис, 2 - кориум, 3 - железные клетки кожной железы, 4 - мускульный покров железы, 5 - выводной проток кожной железы, 6 - пигментные клетки.

11