Класс позвоночных животных, которые занимают промежуточное положение между земноводными и млекопитающими, носит название пресмыкающиеся (рептилии). Большее сходство у них наблюдается с птицами. К такому классу относятся следующие животные по списку:

• крокодилы;
• черепахи;
• змеи;
• ящерицы;
• динозавры (ископаемая форма животных мезозойской эры).

Общая характеристика пресмыкающихся

Подобно земноводным животным, пресмыкающиеся относятся к хладнокровным существам . Другими словами, их температура тела определяется окружающим пространством. В некоторой степени рептилии способны регулировать свою температуру, накрываясь от переохлаждения. К примеру, в зимнее время года животные впадают в спячку, а в периоды сильной жары начинают охоту в ночное время суток.

Рептилии имеют жесткую кожу, покрытую чешуей. Главной задачей которой является защита тела от высыхания. Например, у черепах верхняя защита обеспечивается прочным панцирем , у крокодилов на голове и спине имеются твердые пластины костного происхождения.

Дыхание пресмыкающихся осуществляется только через легкие. У некоторых видов животных легкие имеют одинаковый размер и равную степень развития, а у других, например, у змей и ящериц, правое легкое имеет больший размер и располагается по всей полости тела. Черепахи имеют неподвижные ребра из-за панциря, поэтому вентиляция организма организована другим способом. В легкие воздух поступает при качающихся движениях передних ног или при интенсивном глотании.

Костный скелет рептилий развит достаточно хорошо. Количество и форма ребер зависит от конкретного вида, но они имеются у всех представителей класса. Практически все черепахи имеют сращенные костные пластины панциря и позвоночника. У змей ребра предназначены для активного ползания . Ящерицам ребра служат для поддержки перепонок веерообразной формы для планировки в воздухе.

У большинства пресмыкающихся имеется короткий язык, который не может высовываться. Змеи и ящерицы обладают длинным языком, разделенным надвое, который способен выдвигаться далеко изо рта. Для этого вида животных это наиболее важные органы чувств.

Для защиты от окружающей среды у мелких рептилий наблюдается оригинальная окраска. Черепахи надежно защищены плотным панцирем. Некоторые змеи ядовиты.

По органам размножения у рептилий имеется сходство с птицами. Как правило, пресмыкающиеся относятся к яйцекладущим животным. Но у некоторых видов до момента вылупления яйца остаются внутри на участке яйцевода. К этому типу относятся некоторые виды ящериц и гадюки.

Классификация рептилий и их распространение

Современные пресмыкающиеся разделяются на четыре отряда:

• черепахи (около 300 видов);
• крокодилы (25 видов);
• чешуйчатые (около 5500 видов ящериц и змей);
• гаттерия (туатара).

Последний отряд относится к единственному представителю клювокрылых животных среди рептилий.

Пресмыкающиеся распространены по всему миру . Наибольшая численность замечена в теплых районах. В регионах с холодным климатом и отсутствием древесной растительности, рептилии практически не водятся. Представители этого класса обитают на земле, в воде (пресной и соленой) и в воздухе.

Древние ископаемые рептилии

Пресмыкающиеся известны со времен каменноугольного периода. Наиболее крупных размеров они достигали в пермском и триасовом периодах. В это же время наблюдалась повышенная размножаемость животных, которые заселяли все новые территории. В мезозойскую эру господство пресмыкающихся было подавляющим, причем и на суше, и в воде. Этот период не зря получил название века рептилий.

Черепахи

К одному из самых известных видов рептилий относятся черепахи. Существуют как морские, так и сухопутные представители животных. Вид распространен на территории всего мира. Животных также можно содержать и в домашних условиях . Самые древние представители черепах были обнаружены еще 200 млн лет назад. Ученые считают, что произошли они от примитивного вида котилозавров. Черепахи практически безвредные животные, они не опасны для людей.

У животных этого вида имеется панцирь костной структуры. Снаружи он образован многочисленными отдельными элементами из роговой ткани, которое соединены при помощи пластинок. Для дыхания сухопутных черепах отлично функционируют легкие. Водные представители класса дышат при помощи слизистой оболочки глотки. Главная особенность этих животных - долголетие. Средний возраст черепах превышает продолжительность жизни любых других рептилий.

Крокодилы

Животные относятся к одним из самых опасных видов пресмыкающихся. Происхождение крокодилов связывают с древними рептилиями, размер которых превышал в длину 15 метров . Ученые смогли найти останки древних крокодилов на всех материках земного шара. Современные представители этого класса имеют более привычные размеры. Но среди пресмыкающихся все равно остаются наиболее крупными видами.

Практически все время крокодилы находятся в воде. На поверхности появляются лишь уши, нос и глаза животного. Плавают крокодилы при помощи перепончатых хвостов и лап. Но на большой глубине могут существовать только единичные представители класса - гребнистый вид. Гнезда крокодилов располагаются на суше. В некоторых случая они также выползают из воды, чтобы погреться.

Рептилии имеют сильный мощный хвост, а также характеризуются высокой скоростью перемещения по суше. Поэтому крокодилы крайне опасны для человека. Резкий неожиданный бросок может застать людей врасплох. Наиболее опасными представителями крокодилов считаются аллигаторы.

Хамелеоны

Такой вид ящериц известен практически всем. Пресмыкающиеся известны своей уникальной окраской, которая выполняет маскирующую функцию. Кожа животного может изменять свой цвет в зависимости от условий окружающей среды. Живут хамелеоны на деревьях . Некоторые люди содержат этих милых созданий и дома.

Рептилии довольно прихотливы в уходе. Им необходим просторный террариум, который оснащен специальными лампами. Потребуется дерево, небольшой водоем, подогрев пола и отличная вентиляция. Питаются хамелеоны насекомыми. Поэтому об их наличии тоже придется позаботиться хозяевам.

Игуаны

В настоящее время появляется все больше любителей домашних питомцев - игуан. Этот представитель ящериц также требует особого ухода. Игуаны должны содержаться в специальном террариуме, который может поддерживать определенный режим температуры. Из питания домашние игуаны предпочитают свежие фрукты и овощи, а также зелень. При хорошем уходе и создании оптимальных условий существования, ящерицы в домашних условиях могут вырастать достаточно крупными. Максимальный вес игуан - 5 кг . Содержать такого питомца дома трудно, это потребует большого финансового вливания, а также значительных трудовых затрат.

Игуаны относятся к тем редким видам рептилий, у которых происходит линька. Большинство пресмыкающихся переживают этот период за два дня, а у игуан он растягивается на несколько недель.

Вараны

Существует около 70 видов представителей варанов. Обитают они на различных территориях. Размеры животных весьма впечатляющие. У короткохвостых варанов длина составляет около 20 см, а у других представителей намного больше (около 1 метра). Самыми крупными варанами считаются комодские виды. Их размеры достигают трех метров в длину, а масса - 1500 кг. Не зря таких животных называют современными динозаврами.

Вараны покрыты крупной чешуей. У них сильные лапы с цепкой хваткой и мощный длинный хвост . Язык у животного тоже отличается крупными размерами, на конце он разделен пополам. Ящерицы могут почувствовать запах только языком. В окраске животных преобладают серые и бурые оттенки. Молодые представители класса нередко встречаются с пятнистой или полосатой чешуей. Вараны обитают в регионах с теплым климатом. Наиболее часто встречаются в Австралии, Африке и южной Азии. В зависимости от места обитания вараны разделяются на два типа. Первая из них живет на пустынной местности с сухими деревьями и кустарниками. А вторая располагается ближе к тропическим лесам и водоемам. Некоторые представители варанов обитают на ветках деревьев.

Гекконы

Уникальные представители рептилий, которые способны приклеиваться к любым поверхностям, даже самым гладким. Гекконы могут взбираться по гладким стеклянным стенам, висеть на потолке и многие другие интересные вещи. Ящерица способна удерживаться на поверхности при помощи всего одной лапки.

Змеи

Это известные представители пресмыкающихся. Главное отличие от других видов - форма тела. Змеи имеют длинное туловище, но не обладают парными конечностями, веками и наружным слуховым проходом. Некоторые из этих характеристик присутствуют у отдельных видов ящериц, но все вместе такие признаки наблюдаются только у змей.

Змеиное туловище состоит из трех элементов:

• голова;
• тело;
• хвост.

Некоторые представители сохранили рудиментарные формы конечностей. Большое количество видов змей ядовито. Они имеют бороздчатые или канальчатые зубы, в которых содержится яд. Эта опасная жидкость поступает из слюнных желез животного. Все внутренние органы змеи отличаются от стандартных показателей. Они имеют продолговатую форму. Мочевой пузырь у животных отсутствует. На глазах имеется роговая оболочка , которая образовалась от сросшихся век. Змеи, которые ведут дневной образ жизни, обладают поперечным зрачком, а ночные змеи характеризуются вертикальным расположением зрачка. Т.к. слуховой проход у животных отсутствует, то слышны для них только громкие звуки.

Ужи

Это представители одной из разновидностей змей. Главная их особенность - они не ядовиты. Ужи обладают яркой чешуей с крупной ребристой поверхностью. Распространены животные вблизи водоемов. В качестве питания для них служат амфибии и рыбы. Иногда ужам удается поймать птицу или небольшое млекопитающее. Такие змеи не убивают свою добычу, они проглатывают ее целиком.

Если змея учуяла опасность, то она притворяется мертвой . А при нападении на нее, изо рта выделяется жидкость с крайне неприятным запахом. Ужи размножаются на растительных почвах, покрытыми влажным мхом или природным мусором.

Список современных пресмыкающихся можно продолжать очень долго. Все представители класса имеют определенные сходства, характерные этому типу животных, а также четкие отличия. Такие животные представляют большой интерес для ученых и любителей со всего мира. Их уникальные особенности могут рассказать о многом.

Повторить общую характеристику и классификацию типа Хордовые.

Изучить ароморфозы класса Пресмыкающиеся. Записать в тетради.

Изучить строение пресмыкающихся. Выполнить конспект в тетради.

Рассмотреть сухие и влажные препараты разных видов пресмыкающихся.

Изучить внешнее и внутреннее строение пресмыкающихся на примере Ящерицы (вскрытие ящерицы).

В альбоме выполнить 5 рисунков, обозначенных в печатных методичках V (красной галочкой). Эти печатные методички хранятся в лаборантской кафедры биологии и экологии и с этими методичками вы работаете на практических занятиях. В электронной методичке все необходимые рисунки помещены в конце текста.

В тетради записать и выучить классификацию современных и вымерших пресмыкающихся.

В тетради нарисовать и заполнить таблицу 1.:

Таблица 1. Многообразие современных пресмыкающихся.

Знать ответы на контрольные вопросы темы:

Общая характеристика типа Хордовые. Классификация типа Хордовые.

Особенности организации пресмыкающихся.

Систематическое положение, образ жизни, строение тела, размножение, значение в природе и для человека Ящерицы.

Общая характеристика пресмыкающихся

В современной систематике животных Пресмыкающиеся (Reptilia), или Рептилии, это класс в типе Хордовые (Chordata) подтипа Позвоночные (Vertebrata).

Ароморфозы пресмыкающихся

Основные ароморфозы (ароморфозы – это крупные эволюционные изменения, ведущие к общему усложнению строения и организации организма) Пресмыкающихся следующие:

1. Возникновение зародышевых оболочек, обеспечивающих развитие эмбриона в наземных условиях. Пресмыкающиеся являются амниотами, т.е. позвоночными животными, чьи зародыши имеют зародышевые оболочки, обеспечивающие развитие зародыша в наземно-воздушной среде.

2. Прогрессивные преобразования скелета и формирование грудной клетки.

3. Развитие мозга, появление зачатков коры головного мозга.

4. Дифференцировка мышечной системы (появление межреберной му­скулатуры).

5. Дифференцировка дыхательных путей и появление ячеистых лег­ких.

6. Развитие неполной межжелудочковой перегородки сердца.

7. Формирование тазовой (вторичной) почки с обратным всасыванием веществ.

Пресмыкающиеся - первые наземные позвоночные, утратившие тесную связь с водой. Среди них встречаются виды, вторично вернувшиеся в вод­ную стихию. В современной фауне насчитывают около 6600 видов пресмыкающихся.

Пресмыкающиеся появились еще во второй половине каменноугольного периода палеозойской эры (около 300 млн. лет назад). Они ведут свое происхождение от более сложных древних земноводных, близких к стегоцефалам. Наивысший расцвет и разнообразие пресмыкающиеся имели в юрском периоде мезозойской эры (195-135 млн. л.н.).

Строение пресмыкающихся

Строение пресмыкающихся следует изучать на примере Ящерицы . Различные виды ящериц обитают по всей территории нашей страны, кроме Крайнего Севера. Один из наиболее широко распространенных и обычных видов - Ящерица прыткая – Lacerta agilis (тип Хордовые, подтип Позвоночные, класс Пресмыкающиеся, отряд Чешуйчатые, подотряд Ящерицы). Это небольшое животное, длиной вместе с хвостом 15 - 20 см. Ящерица обитает в сухих, прогреваемых солнцем местах в степях, лесах, горах до высоты 2,5 км. Буроватая или зеленовато-бурая окраска хорошо скры­вает ее среди камней и травы. Живут ящерицы парами, укры­ваясь ночью в норках, под камнями, под корой пней. Здесь же они прячутся с осени на зимовку. Температура тела не постоянна.

Питаются ящерицы насе­комыми и личинками других беспозвоночных. В теплое время года несколько раз за лето ящерицы откладывают в укромных местах от 2 до 12 яиц. Заботы о яйцах не проявляют. Из яиц выходят полностью сформировавшиеся маленькие ящерицы, и все их дальнейшее развитие сводится к физическому росту и половому созреванию.

Итак, тело ящерицы удлиненной формы, состоит из го­ловы, шеи, туловища, хвоста и пятипалых конечностей.

Покров. Кожа сухая, покрыта роговыми чешуями, лишена желез (за­щита от потери воды). На пальцах имеются роговые образования - когти. Рост сопровождается линькой (периодическая смена кожных покровов).

Скелет (рис. 1) полностью окостеневает. Состоит из осевого скелета (позвоночник), скелета головы (череп) и скелета конечностей.

Рис. 1. Скелет Ящерицы прыткой.

1 - череп; 2 - ключица; 3 - лопатка; 4 - плечо; 5 - кисть; 6 - кости предплечья; 7 - ребра; 8 - кости голени; 9 - стопа; 10 - бедро; 11 - ко­сти таза; 12 - позвоночник; 13 - грудина.

Общая характеристика пресмыкающихся

Позвоноч­ник делится на четыре отдела:

1. Шейный - включает восемь позвонков. Подвижность головы обес­печивается двумя первыми шейными позвонками - атлантом и эпистрофеем, образующими сустав. Первый имеет вид кольца и сочленяется с непарным мыщелком черепа, второй представляет собой зубовидный отросток, входящий в кольцо первого позвонка и обеспечивающий поворот головы.

2. Грудно-поясничный - состоит из 22 позвонков. Включает груд­ной отдел, где все позвонки несут хорошо развитые ребра. Первые пять - длинные, прикрепляются к грудине, образуя грудную клетку. Поясничный отдел отличается более развитыми попереч­ными отростками за счет прирастания к ним рудиментарных ре­бер.

3. Крестцовый - включает два позвонка, к которым причленяются подвздошные кости таза.

4. Хвостовой - включает несколько десятков позвонков, уменьшаю­щихся в размере в зависимости от длины хвоста.

В случае опасности ящерица спасается от гибели путем отбрасывания хвоста (аутотомия - рефлекторный акт на боль), при этом один из хвосто­вых позвонков переламывается посередине. Позднее хвост частично отра­стает путем регенерации.

Череп почти полностью окостеневает и состоит из большого количества костей. Челюсти вытянуты, что облегчает захват и удержание добычи. Крупные отверстия глазниц располагаются сверху, а не с боков, как у рыб. Соединяется с позвоночником при помощи двух мыщелков, образованных затылочными костями.

Скелет конечностей включает пояс и скелет свободных конечностей, сходных по строению у земноводных. Плечевой пояс представлен парными костями - лопатками, ключицами, вороньими костями (коракоидами) и непарной костью груди­ны. Плечевой пояс прикреплен к грудине. Скелет передней конечности состоит из плеча (плечевая кость), предплечья (лучевая и локтевая кости) и кис­ти (кости запястья, пясти и фаланги пальцев). Тазовый пояс представлен парными подвздошными, седалищными и лобковыми костями, сросшими­ся между собой в таз. Он прикреплен к двум позвонкам крестцового отдела. Скелет задней конечности состоит из бедра (бедренная кость), голени (большая и малая берцовые кости) и стопы (кости предплюсны, плюсны и фаланги пальцев). Кости конечностей - локтевая и лучевая, а также большая и малая берцовые не срастаются как у земноводных; стопа и кисть короче, пальцы оканчиваются когтями. Плавательная перепонка отсутствует.

Мышечная система развита и более дифференцирована по сравнению с земноводными: появляются зачатки подкожной мускулатуры, мощная жевательная мускулатура (движение челюстей), группы мышц шеи (обеспечивают движения головы), мышцы конечностей. Хорошо развиты межреберные мышцы, кото­рые участвуют в механизме дыхания.

Общая характеристика пресмыкающихся

Внутреннее строение ящерицы представлено на рисунке 2.

Нервная система более развита, чем у земноводных. Головной мозг пресмыкающихся состоит из пяти отделов. Передний мозг представлен боль­шими полушариями, разделенными на правую и левую доли, больших размеров за счет скопления полосатых тел. В мозговом слое различают первичный свод (архипаллиум), занимающий большую часть крыши полушарий, а также зачаток новой коры (неопаллиума). Прогрессивное развитие переднего мозга обеспечивает возникновение сложных форм поведения. Промежуточный мозг спереди прикрыт передним, а сзади - средним мозгом. В крыше хорошо развиты теменной орган и эпифиз. Теменной орган своим строением напоминает глаз. В нем различают уплотненный прозрачный передний отдел (подобный хруста­лику) и бокалообразную заднюю часть, состоящую из чувствующих и пигментных клеток. Он эффективно воспринимает световые раздра­жения и служит рецептором сезонных изменений. Средний мозг увели­чен в размере за счет развития зрительных центров. Мозжечок сильно развит, движения пресмыкающихся более интенсивные и разнообраз­ные. Продолговатый мозг образует изгиб в вертикальной плоскости, также характерный для всех амниот. Центр автоматической двигатель­ной активности и основных вегетативных функций (дыхания, пищева­рения, кровоснабжения). От головного мозга отходят одиннадцать пар черепно-мозговых нервов.

Спинной мозг заключен в спинномозговой канал позвоночника. Спин­номозговые нервы образуют плечевое и поясничное сплетения. Хорошо развита симпатическая нервная система, представленная двумя нервны­ми стволами, расположенными по бокам позвоночника.

Подписи к рисунку 2:

1 - пищевод, 2 - желудок, 3 - тонкая кишка, 4 - толстая кишка, 5 -клоака, 6 - выводное отверстие клоаки, 7 - печень, 8 - желчный пузырь, 9 - поджелудочная желе­за, 10 - трахея, 11 - левое легкое, 12 - желудочек сердца, 13 - правое предсердие, 14 - левое предсердие, 15 - правая дуга аорты, 15 - левая дуга аорты, 16 - правая сон­ная артерия, 17 - левая сонная артерия, 18 - левая дуга аорты, 19 - нисходящая аорта, 20 - соединение дуг аорты в спинную аорту, 21 - правая легочная артерия, 22 - левая легочная артерия, 23 - задняя полая вена, 24 - венозный синус (слабо вы­ражен у ящерицы), 25 - легочная вена, 26 - левый семенник, 27 - придаток семенника, 28 - семяпровод, 29 - левая почка, 30 - впадение семяпровода в клоаку, 31 - мочевой пузырь, 32 - правая подключичная вена, 33 - селезенка, 34 - левая яремная вена, 35 - непарная головная вена, 36 - надпочечник.

Общая характеристика пресмыкающихся

Рис. 2. Внутреннее строение пресмыкающегося

(ящерица, самец).

Общая характеристика пресмыкающихся

Органы чувств. Из органов чувств у рептилий (за исключением змей и неко­торых других видов) лучше, чем у амфибий, развиты глаза : они более подвижны. Приспособление их к видению на разных расстояниях (у многих видов на довольно больших) обеспечи­вается не только, как у рыб и амфибий, перемещением хруста­лика, но и, как у высших позвоночных, путем изменения его кривизны. Кроме век, имеется мигательная перепонка. У ряда видов есть теменной орган , связанный с промежуточным мозгом и способный к восприятию световых раздражений. Орган слуха и равновесия представлен средним и внутренним ухом с тремя полукружными каналами (орган равновесия). Орган слуха приспособлен к восприятию звуковых раздражений в воздушной среде. Наружные слуховые отверстия располагаются на голове позади глаз и затянуты округлой барабанной перепонкой, воспринимающей звуко­вые колебания. Колебания перепонки передаются к слуховой косточке - стремечку, - расположенной в полости среднего уха. Стремечко упи­рается в овальное окно, ведущее в полость внутреннего уха, передавая ему колебания барабанной перепонки. Нижняя часть полости среднего уха открывается в ротоглотку с помощью слуховой (евстахиевой) трубы для выравнивания давления по обе стороны барабанной перепонки. Некоторые прогрессивные изменения произошли в органе слуха: немного уве­личился нижний мешочек; слуховая косточка лучше передает ко­лебания барабанной перепонки во внутреннее ухо; кроме оваль­ного окошечка, появилось второе окошечко - круглое, что уве­личивает подвижность экзолимфы, окружающей лабиринт; бара­банная перепонка расположена не на поверхности головы, а в небольшом углублении. В осязании большую роль иг­рает язык. Орган вкуса представлен вкусовыми луковицами глотки. Орган обоняния более дифференцирован и представлен обоня­тельными мешками, разделенными на обонятельный (верхний) и дыха­тельный (нижний) отделы. Появляется обонятельная раковина. Имеют­ся обонятельные ходы с парными ноздрями, открывающимися наружу.

Дыхательная система. Единственными органами дыхания у рептилий служат легкие, так как их кожа непроницаема для газов; слизистая оболочка ротовой полости, играющая значи­тельную роль в дыхании земноводных, используется для выполне­ния этой функции немногими видами пресмыкающихся. По этой причине и, особенно в связи с возросшей активностью рептилий по сравнению с амфибиями, строение легких и дыхательных путей усложнилось. Легкие представляют собой органы большей величины и глубже расположенные в грудной полости, чем у земноводных. Внутренняя поверхность их значительно возросла благодаря развитию на ней множества перекладин с более густой сетью кровеносных сосудов. Воздух поступает в легкие, пройдя через хоаны, глотку, гортань, длин­ную трахею, просвет которой поддерживается хрящевыми коль­цами. Во время прохождения через трахею воздух очищается от пыли, температура его приближается к температуре тела. У амфибий трахея была в зачаточном состоянии. Задний конец трахеи разделяется на два бронха, в стенках которых тоже име­ются хрящевые кольца. Осуществление вдоха и выдоха проис­ходит более эффективно, чем у амфибий, благодаря развитию у рептилий грудной клетки, объем которой

Общая характеристика пресмыкающихся

увеличивается при вдохе и уменьшается при выдохе. Такой же механизм сохранился у высших позвоночных - птиц и млекопитающих.

Пищеварительная система более диф­ференцирована, чем у земноводных. Зубы в основном сосредото­чены на челюстях, количество их велико, но они однотипны и служат преимущественно для захвата добычи. Слюнные железы лучше развиты, чем у амфибий (у ряда видов выделения этих желез ядовиты). У рептилий начинается процесс образова­ния твердого нёба, который завершается у крокодилов. Благо­даря образованию твердого нёба ротовая полость отделяется от носоглоточной, что облегчает как дыхание, так и поглощение пищи. Хорошо развиты (особенно у хищников, поедающих поз­воночных животных) глотка, пищевод и желудок. Печень (с желчным пузырем) и поджелудочная железа более совершенны, чем у земноводных. Тонкая кишка значительно удлинена; толс­тая кишка короткая и заканчивается клоакой. Современные пре­смыкающиеся питаются преимущественно животными; число рас­тительноядных видов незначительно.

Кровеносная система замкнутая, два круга кровообращения, трехкамерное сердце. В желудочке сердца имеется неполная перегородка, препятствующая полному смешиванию артериальной и венозной крови. От желудочка отходят три сосуда: легочный ствол (от правой части желудочка) несет венозную кровь к легким. Правая дуга аорты (от левой части желудочка) несет артериальную кровь к голове (сон­ные артерии), передним конечностям (подключичные артерии), далее, сливаясь с левой дугой, образует спинную аорту. Левая дуга аорты (над перегородкой) несет смешанную кровь ко всем остальным орга­нам тела, сливаясь в спинную аорту. Смешанная (с высоким содержа­нием кислорода) кровь по спинной аорте направляется в заднюю часть туловища и к задним конечностям. У ящериц сохраняется сонный проток, который соединяет сонные артерии с дугами аорты. Уровень обмена веществ сохраняется низким, поэтому рептилии - холодно­кровные животные.

Малый (легочный) круг кровообращения начинается легочной артери­ей и заканчивается легочными венами, несущими артериальную кровь в левое предсердие. Большой круг кровообращения начинается дугами аор­ты и заканчивается нижней и двумя передними полыми венами, несущи­ми кровь в правое предсердие.

Выделительная система представлена парными продолговатыми тазовыми (метанефрос) почками. От почек отходят моче­точники, открывающиеся в клоаку. На брюшной стороне клоаки нахо­дится отверстие мочевого пузыря. Механизм обратного всасывания в почечных канальцах обеспечивает сохранение воды в организме. Основным конечным продуктом азотистого обмена является мочевая кислота.

Общая характеристика пресмыкающихся

Половая система. Раздельнополые. Половые железы парные. У самцов имеется копулятивный орган. Оплодотворение внутреннее. Самки откла­дывают крупные яйца с большим содержанием желтка. Снаружи яйца по­крыты плотной кожистой оболочкой. Пресмыкающиеся являются амниотами, т.е. позвоночными животными, чьи зародыши имеют зародышевые оболочки, обеспечивающие развитие зародыша в наземно-воздушной среде.

Развитие прямое. Из яйца вылупляется молодое животное, отличаю­щееся от взрослого только размерами, и все его развитие сводится к физическому росту и половому созреванию.

Пресмыкающиеся - важный компонент экосистем, регулируют численность многих беспозвоночных животных, служат пищей другим животным. В ряде стран употребляются человеком в пищу, кожа и панцири используются для изготовления различных изделий.

| Планирование уроков на учебный год | Основные этапы моделирования

Урок 2
Основные этапы моделирования

Изучив эту тему, вы узнаете:

Что такое моделирование;
- что может служить прототипом для моделирования;
- какое место занимает моделирование в деятельности человека;
- каковы основные этапы моделирования;
- что такое компьютерная модель;
- что такое компьютерный эксперимент.

Компьютерный эксперимент

Чтобы дать жизнь новым конструкторским разработкам, внедрить новые технические решения в производство или проверить новые идеи, нужен эксперимент. Эксперимент - это опыт, который производится с объектом или моделью. Он заключается в выполнении некоторых действий и определении, как реагирует экспериментальный образец на эти действия.

В школе вы проводите опыты на уроках биологии, химии, физики, географии.

Эксперименты проводят при испытании новых образцов продукции на предприятиях. Обычно для этого используется специально создаваемая установка, позволяющая провести эксперимент в лабораторных условиях, либо сам реальный продукт подвергается всякого рода испытаниям (натурный эксперимент). Для исследования, к примеру, эксплуатационных свойств какого-либо агрегата или узла его помещают в термостат, замораживают в специальных камерах, испытывают на вибростендах, роняют и т. п. Хорошо, если это новые часы или пылесос - не велика потеря при разрушении. А если самолет или ракета?

Лабораторные и натурные эксперименты требуют больших материальных затрат и времени, но их значение, тем не менее, очень велико.

С развитием компьютерной техники появился новый уникальный метод исследования - компьютерный эксперимент. В помощь, а иногда и на смену экспериментальным образцам и испытательным стендам во многих случаях пришли компьютерные исследования моделей. Этап проведения компьютерного эксперимента включает две стадии: составление плана эксперимента и проведение исследования.

План эксперимента

План эксперимента должен четко отражать последовательность работы с моделью. Первым пунктом такого плана всегда является тестирование модели. 

Тестирование - процесс проверки правильности построенной модели.

Тест - набор исходных данных, позволяющий определить пра- - вильность построения мЪдели.

Чтобы быть уверенным в правильности получаемых результатов моделирования, надо: ♦ проверить разработанный алгоритм построения модели; ♦ убедиться, что построенная модель правильно отражает свойства оригинала, которые учитывались при моделировании.

Для проверки правильности алгоритма построения модели используется тестовый набор исходных данных, для которых конечный результат заранее известен или предварительно определен другими способами.

Например, если вы используете при моделировании расчетные формулы, то надо подобрать несколько вариантов исходных данных и просчитать их «вручную». Это тестовые задания. Когда модель построена, вы проводите тестирование с теми же вариантами исходных данных и сравниваете результаты моделирования с выводами, полученными расчетным путем. Если результаты совпадают, то алгоритм разработан верно, если нет - надо искать и устранять причину их расхождения. Тестовые данные могут совершенно не отражать реальную ситуацию и не нести смыслового содержания. Однако полученные в процессе тестирования результаты могут натолкнуть вас на мысль об изменении исходной информационной или знаковой модели, прежде всего в той ее части, где заложено смысловое содержание.

Чтобы убедиться, что построенная модель отражает свойства оригинала, которые учитывались при моделировании, надо подобрать тестовый пример с реальными исходными данными.

Проведение исследования

После тестирования, когда у вас появилась уверенность в правильности построенной модели, можно переходить непосредственно к проведению исследования. 

В плане должен быть предусмотрен эксперимент или серия экспериментов, удовлетворяющих целям моделирования. Каждый эксперимент должен сопровождаться осмыслением итогов, что служит основой анализа результатов моделирования и принятия решений.

Схема подготовки и проведения компьютерного эксперимента приведена на рисунке 11.7.

Рис. 11.7. Схема компьютерного эксперимента

Анализ результатов моделирования

Конечная цель моделирования - принятие решения, которое должно быть выработано на основе всестороннего анализа результатов моделирования. Этот этап решающий - либо вы продолжаете исследование, либо заканчиваете. На рисунке 11.2 видно, что этап анализа результатов не может существовать автономно. Полученные выводы часто способствуют проведению дополнительной серии экспериментов, а подчас и изменению задачи.

Основой выработки решения служат результаты тестирования и экспериментов. Если результаты не соответствуют целям поставленной задачи, значит, на предыдущих этапах были допущены ошибки. Это может быть либо неправильная постановка задачи, либо слишком упрощённое построение информационной модели, либо неудачный выбор метода или среды моделирования, либо нарушение технологических приемов при построении модели. Если такие ошибки выявлены, то требуется корректировка модели у то есть возврат к одному из предыдущих этапов. Процесс повторяется до тех пор, пока результаты эксперимента не будут отвечать целям моделирования.

Главное, надо всегда помнить: выявленная ошибка - тоже результат. Как гласит народная мудрость, на ошибках учатся. Об этом писал и великий русский поэт А. С. Пушкин:

О, сколько нам открытий чудных
Готовят просвещенья дух
И опыт, сын ошибок трудных,
И гений, парадоксов друг,
И случай, бог изобретатель...

Контрольные вопросы и задания

1. Назовите два основных типа постановки задач моделирования.

2. В известном «Задачнике» Г. Остера есть следущая задача:

Злая колдунья, работая не покладая рук, превращает в гусениц по 30 принцесс в день. Сколько дней ей понадобится, чтобы превратить в гусениц 810 принцесс? Сколько принцесс в день придется превращать в гусениц, чтобы управиться с работой за 15 дней?
Какой вопрос можно отнести к типу «что будет, если...», а какой - к типу «как сделать, чтобы...»?

3. Перечислите наиболее известные цели моделирования.

4. Формализуйте шутливую задачу из «Задачника» Г. Остера:

Из двух будок, находящихся на расстоянии 27 км одна от другой, навстречу друг другу выскочили в одно и то же время две драчливые собачки. Первая бежит со скоростью 4 км/час, а вторая - 5 км/час.
Через сколько времени начнется драка? 

5. Назовите как можно больше характеристик объекта «пара ботинок ». Составьте информационную модель объекта для разных целей:
■ выбор обуви для туристского похода;
■ подбор подходящей коробки для обуви;
■ покупка крема для ухода за обувью.

6. Какие характеристики подростка существенны для рекомендации по выбору профессии?

7. По каким причинам компьютер широко используется в моделировании?

8. Назовите известные вам инструменты компьютерного моделирования.

9. Что такое компьютерный эксперимент? Приведите пример.

10. Что такое тестирование модели?

11. Какие ошибки встречаются в процессе моделирования? Что надо делать, когда ошибка обнаружена?

12. В чем заключается анализ результатов моделирования? Какие выводы обычно делаются?

Эксперимент

Экспериме́нт (от лат. experimentum - проба, опыт) в научном методе - метод исследования некоторого явления в управляемых условиях. Отличается от наблюдения активным взаимодействием с изучаемым объектом. Обычно эксперимент проводится в рамках научного исследования и служит для проверки гипотезы , установления причинных связей между феноменами . Эксперимент является краеугольным камнем эмпирического подхода к знанию . Критерий Поппера выдвигает возможность постановки эксперимента в качестве главного отличия научной теории от псевдонаучной . Эксперимент - это метод исследования, который воспроизводится в описанных условиях неограниченное количество раз, и даёт идентичный результат.

Модели эксперимента

Существует несколько моделей эксперимента: Безупречный эксперимент - невоплотимая на практике модель эксперимента, используемая психологами-экспериментаторами в качестве эталона. В экспериментальную психологию данный термин ввёл Роберт Готтсданкер, автор известной книги «Основы психологического эксперимента», считавший, что использование подобного образца для сравнения приведёт к более эффективному совершенствованию экспериментальных методик и выявлению возможных ошибок в планировании и проведении психологического эксперимента.

Случайный эксперимент (случайное испытание, случайный опыт) - математическая модель соответствующего реального эксперимента, результат которого невозможно точно предсказать. Математическая модель должна удовлетворять требованиям: она должна быть адекватна и адекватно описывать эксперимент; должна быть определена совокупность множества наблюдаемых результатов в рамках рассматриваемой математической модели при строго определенных фиксированных начальных данных, описываемых в рамках математической модели; должна существовать принципиальная возможность осуществления эксперимента со случайным исходом сколь угодное количество раз при неизменных входных данных; должно быть доказано требование или априори принята гипотеза о стохастической устойчивости относительной частоты для любого наблюдаемого результата, определённого в рамках математической модели.

Эксперимент не всегда реализуется так, как задумывалось, поэтому было придумано математическое уравнение относительной частоты реализаций эксперимента:

Пусть имеется некоторый реальный эксперимент и пусть через A обозначен наблюдаемый в рамках этого эксперимента результат. Пусть произведено n экспериментов, в которых результат A может реализоваться или нет. И пусть k - это число реализаций наблюдаемого результата A в n произведенных испытаниях, считая что произведенные испытания являются независимыми.

Виды экспериментов

Физический эксперимент

Физический эксперимент - способ познания природы , заключающийся в изучении природных явлений в специально созданных условиях. В отличие от теоретической физики , которая исследует математические модели природы, физический эксперимент призван исследовать саму природу.

Именно несогласие с результатом физического эксперимента является критерием ошибочности физической теории, или более точно, неприменимости теории к окружающему нас миру. Обратное утверждение не верно: согласие с экспериментом не может быть доказательством правильности (применимости) теории. То есть главным критерием жизнеспособности физической теории является проверка экспериментом.

В идеале, Экспериментальная физика должна давать только описание результатов эксперимента, без какой-либо их интерпретации . Однако на практике это недостижимо. Интерпретация результатов более-менее сложного физического эксперимента неизбежно опирается на то, что у нас есть понимание, как ведут себя все элементы экспериментальной установки. Такое понимание, в свою очередь, не может не опираться на какие-либо теории.

Компьютерный эксперимент

Компьютерный (численный) эксперимент - это эксперимент над математической моделью объекта исследования на ЭВМ, который состоит в том что, по одним параметрам модели вычисляются другие ее параметры и на этой основе делаются выводы о свойствах объекта, описываемого математической моделью. Данный вид эксперимента можно лишь условно отнести к эксперименту, потому как он не отражает природные явления, а лишь является численной реализацией созданной человеком математической модели. Действительно, при некорректности в мат. модели - ее численное решение может быть строго расходящимся с физическим экспериментом.

Психологический эксперимент

Психологический эксперимент - проводимый в специальных условиях опыт для получения новых научных знаний посредством целенаправленного вмешательства исследователя в жизнедеятельность испытуемого.

Мысленный эксперимент

Мысленный эксперимент в философии, физике и некоторых других областях знания - вид познавательной деятельности, в которой структура реального эксперимента воспроизводится в воображении. Как правило, мысленный эксперимент проводится в рамках некоторой модели (теории) для проверки её непротиворечивости. При проведении мысленного эксперимента могут обнаружиться противоречия внутренних постулатов модели либо их несовместимость с внешними (по отношению к данной модели) принципами, которые считаются безусловно истинными (например, с законом сохранения энергии, принципом причинности и т. д.).

Критический эксперимент

Критический эксперимент - эксперимент, исход которого однозначно определяет, является ли конкретная теория или гипотеза верной. Этот эксперимент должен дать предсказанный результат, который не может быть выведен из других, общепринятых гипотез и теорий.

Литература

• Визгин В. П. Герметизм, эксперимент, чудо: три аспекта генезиса науки нового времени // Философско-религиозные истоки науки. М ., 1997. С.88-141.

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Эксперимент" в других словарях:

- (от лат. experimentum проба, опыт), метод познания, при помощи крого в контролируемых и управляемых условиях исследуются явления действительности. Э. осуществляется на основе теории, определяющей постановку задач и интерпретацию его… … Философская энциклопедия

эксперимент - Предложение человеку по своей воле прожить, испытать, ощутить актуальное для него или пойти на осознанный эксперимент, воссоздав в ходе терапии спорную или сомнительную для него ситуацию (прежде всего в символической форме). Краткий толковый… … Большая психологическая энциклопедия

Никто не верит в гипотезу, за исключением того, кто ее выдвинул, но все верят в эксперимент, за исключением того, кто его проводил. Никаким количеством экспериментов нельзя доказать теорию; но достаточно одного эксперимента, чтобы ее опровергнуть … Сводная энциклопедия афоризмов

Эксперимент - (лат. еxperimentum – сынау, байқау, тәжірибе) – нәрселер (объектілер) мен құбылыстарды бақыланылатын және баскарылатын жағдайларда зерттейтін эмпириялық таным әдісі. Эксперимент әдіс ретінде Жаңа заманда пайда болды (Г.Галилей). Оның философиялық … Философиялық терминдердің сөздігі

- (лат.). первый опыт; все то, что употребляет естествоиспытатель, чтобы заставить действовать при известных условиях, силы природы, как бы искусственно вызывая явления, встречающиеся в ней. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского… … Словарь иностранных слов русского языка

См. опыт... Словарь русских синонимов и сходных по смыслу выражений. под. ред. Н. Абрамова, М.: Русские словари, 1999. эксперимент испытание, опыт, проба; исследование, проверка, попытка Словарь русских синонимов … Словарь синонимов

ЭКСПЕРИМЕНТ, эксперимента, муж. (лат. experimentum) (книжн.). Научно поставленный опыт. Химический эксперимент. Физический эксперимент. Произвести эксперимент. || Вообще опыт, попытка. Воспитательная работа не допускает рискованных экспериментов… … Толковый словарь Ушакова

Эксперимент - Эксперимент ♦ Expérimentation Активный, обдуманный опыт; стремление не столько слышать реальную действительность (опыт) и даже не столько вслушиваться в нее (наблюдение), сколько пытаться задавать ей вопросы. Существует особое понятие… … Философский словарь Спонвиля

См. Следственный эксперимент, Судебный эксперимент … Юридический словарь

- (от латинского experimentum проба, опыт), метод познания, при помощи которого в контролируемых и управляемых условиях исследуются явления природы и общества. Нередко главной задачей эксперимента служит проверка гипотез и предсказаний теории (так… … Современная энциклопедия

- (от лат. experimentum проба, опыт) изучение, исследование экономических явлений и процессов путем их воспроизведения, моделирования в искусственных или естественных условиях. Возможности экономических экспериментов весьма ограничены, так как… … Экономический словарь

Книги

• Эксперимент , Станислав Владимирович Борзых , Эта книга предлагает взглянуть на происходящее с нами сейчас и происходившее какое-то время назад под новым углом зрения. По сути, мы наблюдаем колоссальный по своим масштабам эксперимент,… Категория: Биология Издатель: