Класс птицы – хорошо обособленная группа позвоночных животных, наиболее характерными признаками которых стал перьевой покров и способность к полету. Способ передвижения наложил отпечаток на внутренне и внешнее строение пернатых, а так же на физиологию и обменные процессы.
Наука, изучающая птиц, называется орнитологией.
Краткая характеристика
Птицы – высокоорганизованные животные. Высокая численность и широкое распространение по планете делают их важной частью экосистем и человеческой деятельности.
В настоящее время класс включает 10 738 видов, в России обитает 789 видов.
Основные характерные особенности птиц – способность к полету и связанные с ним особенности строения, откладывание яиц, наличие клюва.
Одни виды совершают длительные миграции, другие кочуют в пределах своих ареалов, третьи ведут оседлый образ жизни.
В процессе эволюции у птиц выработались системы визуальных и звуковых коммуникаций. Они могут выполнять действия в группе: совместное гнездование, охота, защита.
Птицы имеют большое значение в экономике. Птицеводство в современном мире – одна из лидирующих отраслей сельского хозяйства. Пернатые часто содержатся в качестве домашних животных.
Деятельность человека оказывает на представителей класса значительное влияние, меняя образ жизни, места обитания. В результате этих изменений более 1000 видов пернатых находятся на грани вымирания.
Нервная система и органы чувств
Нервная система голубя
Головной мозг имеет относительно большие полушария и зрительные доли, хорошо развитый мозжечок и очень маленькие обонятельные доли. Образ жизни птиц наложил свой отпечаток на строение органов чувств.
У птиц недоразвиты органы обоняния, но зато исключительного развития достигают органы зрения. От глаз рептилий они отличаются двойной аккомодацией, которая достигается путем изменения формы хрусталика и расстояния между хрусталиком и сетчаткой. Свойство это связано с огромным значением зрения при полете.
У большинства птиц глаза расположены по бокам головы. Поле зрения каждого глаза составляет 150-170°, но поле бинокулярного зрения невелико и составляет у многих птиц лишь 20-30°. У сов и некоторых хищных птиц глаза смещаются к клюву и поле бинокулярного зрения возрастает. У некоторых видов птиц поле зрения может быть 360°.
Хорошо развиты органы слуха, которые имеют три отдела: внутреннее, среднее и наружное ухо.
Признаки птиц
Птицы обитают в самых различных условиях. Места обитания, особенности питания накладывают на их внешний вид значительный отпечаток.
Тем не менее для представителей класса характерны общие особенности:
- передние конечности в виде крыльев;
- кожа сухая, лишена желез, покрыта перьями;
- форма тела обтекаемая;
- специфическое строение задних конечностей (расположение пальцев, цевка);
- челюсти преобразованы в клюв;
- полное разделение кругов кровообращения и теплокровность как результат появления четырехкамерного сердца.
Строение скелета птиц
Скелет птиц прочен и легок. Кости срастаются в раннем возрасте, обеспечивая прочность. Малая общая масса достигается трубчатым строением костей и наличием воздушных полостей.
Череп сходен с черепом млекопитающих по строению. Отличие состоит в наличии клюва, большей легкости коробки и глазницах большого размера.
В строении позвоночника выделяются отделы: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой. Наибольшая подвижность у шейного отдела. Позвонки крестцового и поясничного отдела срастаются с тазовыми костями. Так же срощены кости плечевого пояса, образуя прочную опору для костей и мышц крыльев.
Грудина разрастается, образуя выступ с названием киль – место крепления мощных грудных мышц, обеспечивающих работу крыла.
Верхние конечности имеют типичные отделы: плечевая, локтевая, лучевая кости, срощенные кости кисти. Свободными остаются только три пальца лап.
Кости таза служат опорой задним конечностям. Подвздошные кости срастаются со сложным крестцом, лобковые кости свободны, что позволяет откладывать крупные яйца.
Задние конечности сложены из типичных костей. Большая и малая берцовые кости срастаются. Три пальца из четырех направлены вперед, один назад.
Скелет и мышцы
Способность летать обеспечивается лёгкостью полых костей птиц. Но при этом их скелет имеет высокую прочность. К опорному аппарату относится позвоночник, кости конечностей и поясов, череп. Скелет обеспечивает защиту внутренних органов.
Объём черепа у птиц довольно большой. Челюсти трансформированы в клюв, зубов нет. Позвоночник подразделяется на отдельные части:
- хвостовая;
- поясничная;
- крестцовая;
- грудная;
- шейная.
Шейный отдел позвоночника имеет особое строение. С его помощью птица свободно поворачивает голову более, чем на 270 градусов.
Грудные позвонки сращены, благодаря чему образуется единая кость. На ней закреплены рёбра. У летающих птиц в грудном отделе есть киль — крупный нарост, где крепятся мышцы, приводящие в движение крылья.
Поясничные и крестцовый отделы тоже сращены. Это необходимо для обеспечения достаточно опоры таза. Хвостовые позвонки образуют копчиковую кость.
Плечевой пояс включает в себя 3 пары костей:
- вороньи;
- лопатки;
- ключицы.
Крыло состоит из кистевых и плечевых костей, а также предплечья. В качестве опоры для нижних конечностей выступают кости таза, соединенные с позвонками. Строение ноги включает в себя цевку, пальцы, голень и бедро.
Работу крыльев обеспечивают мышцы, которые протянуты от киля к плечу. Птицы имеют очень развитую мускулатуру в этом отделе.
Нижние конечности имеют достаточно интересное строение. Через суставы лап протянуты сухожилия, связанные с пальцами. Когда животное садится на дерево, оно сгибает ноги. Из-за этого происходит натяжение сухожилий, благодаря чему пальцы обхватывают ветку. Это позволяет птицам спать, сидя на деревьях.
Двигательная система
Мышцы птиц позволяют выполнять сложные движения с высокой степенью координации. Органы движения летающих птиц – крылья.
Наибольшим развитием отличаются грудные мышцы (до 1/5 массы всего тела).
Пернатые, утратившие способность летать, обладают мощной мускулатурой ног, позволяющей быстро бегать по земле.
Интересные факты
Птицы являются одним из самых распространённых классов среди животных. Кроме отличий в строении, есть ещё и интересные особенности, присущие только пернатым. Среди них можно выделить такие:
- У птиц отсутствую зубы. Считается, что это необходимо для уменьшения массы тела, чтобы было проще летать.
- У некоторых видов размах крыльев достигает 3 метров. Наиболее ярким примером является альбатрос.
- Каждая птица имеет около 20 000 перьев.
- Раз в году эти животные линяют, полностью меняя перьевой покров. Но это процесс происходит постепенно, поэтому птицы не теряют способность летать.
- Розовый окрас перьев фламинго обусловлен тем, что они поедают рачков, в которых содержится большое количество пигмента — красящего вещества.
Изучение внутреннего строения птиц — дело сложное. Существует огромное количество видов пернатых, каждый из которых имеет свои особенности. Но у всех них есть общие черты, благодаря чему учёные объединили птиц в отдельный класс.
Покровы
Кожные покровы птиц практически лишены сальных и портовых желез. Остаётся только копчиковая железа, секретом которой смазываются перья для защиты от влаги и увеличения аэродинамики.
Роговые производные кожи – перья, они покрывают тело птиц, защищая и обеспечивая полет. Выделяют контурные и пуховые перья, отличающиеся строением и функциями.
Пищеварительная система
Высокий обмен веществ птиц поддерживается пищеварительной системой специфического строения. Пища, захваченная клювом, по пищеводу попадает в зоб, где набухает и начинает перевариваться.
Передний отдел желудка – железистый, здесь проходит химическое расщепление питательных веществ, во втором отделе, мышечном, проходит механическое перетирание пищевых масс. После идут двенадцатиперстная и тонкая и толстая кишка, открывающаяся в клоаку, вместе с протоками выделительной и половой систем.
Пищеварительные ферменты синтезируются поджелудочной железой и печенью.
Органы размножения и строение яйца
У самцов есть парные половые органы. У самки имеются только левый яичник и левый яйцевод, открывающийся в клоаку. Оплодотворение у птиц внутреннее. Внутренняя часть яйца — желток, на поверхности которого находится зародышевый диск. Желток покрыт тонкой желтковой оболочкой, к ней прикреплены с двух сторон скрученные канатиками халазы, отходящие от внутренней подскарлуповой оболочки.
Они поддерживают желток во взвешенном состоянии, так чтобы зародышевый диск всегда находился сверху, независимо от положения яйца. Подскорлуповые оболочки расслаиваются и образуют воздушную камеру. Через поры, пронизывающие известковую скорлупу, в яйцо поступает воздух и выделяются газообменные продукты жизнедеятельности зародыша.
Общее строение яйца
Зародыш в яйце у птиц развивается при определенной температуре. Поэтому взрослые птицы насиживают яйца до вылупления. В инкубаторах поддерживаются необходимые для развития зародыша температура и влажность.
Птиц делят на выводковых и птенцовых в зависимости от развития птенцов. К выводковым относятся такие птицы, у которых птенцы вылупляются из яйца развитыми, покрытыми пухом и способными сразу после обсыхания передвигаться в поисках пищи. Птенцы у птенцовых голые, слепые и не могут самостоятельно питаться.
У птиц высоко развиты сложные инстинкты, связанные с размножением и заботой о потомстве. Большинство видов птиц проявляет заботу о своем потомстве. Они кормят птенцов, согревают их, спасают от перегрева солнечными лучами, поддерживают чистоту в гнезде, защищают от врагов и т. д.
Дыхательная система
Способность к полету обусловило особенное строение системы дыхания. Легкие губчатые, состоят из альвеол, оплетенных капиллярами.
Некоторые бронхи, не делясь на бронхиолы, выходят за пределы легких и образуют в полости тела воздушные мешки. Эти образования обеспечивают дыхание в полете.
Воздух в мешки попадает при подъеме крыльев в полете, при опускании он выдавливается в легкие.
Пищеварение и дыхание
Первый отдел пищеварительной системы пернатых — клюв. Он состоит из челюстных костей, которые покрыты роговыми чехлами. На форму влияет способ добычи пропитания. Зубы у этих животных отсутствуют. Пернатые целиком проглатывают пищу.
Пищевод легко растягивается до значительных размеров. Некоторые виды способны полностью заполнять его едой. При этом они не испытывают никакого дискомфорта. У большинства представителей в конце пищевода располагается зоб. Это специальное расширение, где происходит накопление запаса пищи.
Желудок включает в себя два отдела:
- железистый;
- мускульный.
В железистом выделяется желудочный сок, который необходим для размягчения пищи. Мускульный отдел предназначен для перетирания еды. Для ускорения этого процесса птицы специально проглатывают маленькие камешки.
После желудка пища попадает в кишечник, которых заканчивается клоакой. В неё также входят выводящие пути системы размножения и мочеточники.
Дыхательная система состоит из лёгких и воздушных мешков, расположенных между внутренними органами. Мешки соединены с лёгкими. Они необходимы для обеспечения дыхания во время полёта. В состоянии покоя используются только лёгкие.
Во время полёта воздушные мешки расширяются и уменьшаются, обеспечивая подачу воздуха. Чем быстрее птицы машут крыльями, тем интенсивнее работа этого отдела.
Кровеносная система
У представителей класса птиц впервые появляется разделение артериального и венозного кругов кровообращения.
Сердце имеет четыре камеры, поэтому венозная и артериальная кровь, не смешиваясь, проходят через него. Следствие разделения — интенсивный газообмен и постоянная температура тела, то есть теплокровность.
Биология в лицее
Особенности внутреннего строения голубя
Пищеварительная система птицы, в основном, имеет то же строение, которое наблюдалось у других позвоночных, изученных ранее. Но есть и отличия. Пищевод расширяется в зоб, который служит для запасания пищи.
Клюв птицы к пережёвыванию пищи не приспособлен. Этот недостаток компенсируется развитием «мускульного» желудка, в помощь которому птица набирает ещё и… камешки. Стенки желудка сжимаются, и камешки перетирают пищу. Большинство птиц питается плодами и семенами растений.
Впрочем, животная пища – тоже далеко не редкость. Но, в любом случае, пища должна достаточно легко усваиваться, потому что у птиц короткий кишечник. Пищеварение должно протекать быстро.
Система органов дыхания. В сравнении с пресмыкающимися, органы дыхания птиц значительно изменены. Все промежутки между органами в теле птицы занимают воздушные мешки. Их объём – в несколько раз больше, чем объём самих лёгких.
При вдохе воздух проходит через воздухоносные пути в лёгкие, а оттуда в воздушные мешки. При выдохе воздух из воздушных мешков вновь попадает в лёгкие, а затем выводится из организма. Благодаря этому газообмен в лёгких происходит значительно интенсивнее.
Кровеносная система. Сердце птиц четырёхкамерное. Оно состоит из двух предсердий и двух желудочков. По этой причине артериальная кровь с венозной уже не смешивается.
Последовательность работы системы кровообращения птицы такова.
Малый круг. Из правого желудочка венозная кровь по лёгочным артериям поступает к лёгким. Заметим, что артерии – это сосуды, выходящие из сердца. И не всегда по ним течёт артериальная кровь. Если эти сосуды ведут от сердца к лёгким, по ним течёт кровь венозная. В лёгких она насыщается кислородом, отдаёт избыток углекислого газа и становится артериальной. По лёгочной вене артериальная кровь поступает в левое предсердие, а оттуда в левый желудочек.
Большой круг. Из левого желудочка артериальная кровь через аорту отправляется по большому кругу кровообращения ко всем тканям и органам. Здесь, в капиллярных сосудах, производится газообмен: кровь отдаёт кислород и насыщается углекислым газом, то есть становится венозной. По венам большого круга кровообращения она течёт в правое предсердие.
Скорость движения крови обеспечивает птицам интенсивный обмен веществ. Например, у голубя сердце делает около 200 ударов в минуту (сравните: у человека сердце в среднем совершает 50–70 ударов в минуту).
Выделительная система. Органами выделения являются парные почки. Они расположены в области таза. Мочевого пузыря нет. Кашицеобразная моча из почек по мочеточникам попадает в клоаку, а из неё выводится наружу.
