Наблюдение за периодом гнездования ласточки деревенской (Hirundo rustica) на хуторе Алакюля Ломоносовского района Ленинградской области
Государственная средняя общеобразовательная школа № 549
Красносельского района Санкт-Петербурга
Наблюдение за периодом гнездования ласточки деревенской (Hirundo rustica) на хуторе Алакюля Ломоносовского района Ленинградской области
2007-2008 уч. Год
Введение
Птицы - это животные, которые осваивают воздушную среду, и в связи с этим - изменение тела. Уменьшение веса тела, накопление больших энергетических запасов - жира. Уменьшение трения при движении, наращивание мышечной массы, активный метаболизм. Являются теплокровными животными. Осевой скелет. Все кости мозгового черепа срастаются, количество их уменьшается. Голова мелкая. Шейный отдел представлен свободными позвонками, от 11 до 25. Позвонки грудного отдела срастаются между собой, а также с позвонками поясничного отдела. Позвонки крестцового отдела срост между собой, а также с поясничным отделом. Кроме того, крестцовый отдел срастается с поясом задних конечностей и образует сложный крестец. Начальные хвостовые позвонки не срастаются между собой и с крестцовым отделом. Центральные хвостовые позвонки срастаются, а конечные хвостовые позвонки свободны. Лицевой скелет: верхние и нижние челюстные дуги. На поверхности верхней челюсти находятся надклювья, на нижней челюсти - подклювья. Зубов нет. Пояса конечностей и конечности. Верхний пояс: лопатки, ключицы: ключицы срастаются с грудиной, у большинства формируется на грудине хрящевой вырост, киль. Задние конечности: две мощные тазовые кости, которые срослись со сложным крестцом. Он мощный, так как хождение на двух ногах.Покровы, оперение
Индивидуальной особенностью покровов птиц является оперение. Так как перо - крайне важная и яркая деталь в жизни птицы, то позволим себе непоследовательность в изложении данных о покровах и начнем не с кожи, как надлежало бы, а с ее придатков - перьев. При чем поля расположены так, что контурные кроющие перья покрывают тело птицы черепицеобразно, налегая друг на друга. Длинные прочные контурные перья, отрастающие на коже крыла, называются маховыми. Перья, крепящиеся на заднем краю кисти - первостепенные маховые, на задневерхней поверхности предплечья - второстепенные маховые. Крылья, образующие плоскость хвоста, называют рулевыми.
Пуховые перья не имеют бородок второго порядка и они, так же как и пух, создают воздушную термоизолирующую оболочку птицы, которая предотвращает активный теплообмен птицы с окружающей средой через кожу.
Нитевидные перья располагаются по всему телу птицы и служат датчиками, сигнализирующими о потоках воздуха под перьевым покровом.
Щетинки выполняют функцию осязания и у многих птиц расположены у основания клюва.
После перьев, придатков кожи, вернемся к самой коже птиц. Кожа у птиц тонкая, сухая, не имеет кожных желез, распределенных по всей поверхности тела, а имеет (а у некоторых птиц и не имеет) лишь копчиковую железу, расположенную над хвостовыми позвонками, вырабатывающую жироподобный секрет. Секрет копчиковой железы птицы используют для обработки перьев. При этом птицам приходится клювом выдавливать секрет из железы и распределять по перьям. Вероятно, это способствует сохранению свойств пера. Однако секрет копчиковой железы содержит провитамин Д, который превращается в собственно витамин Д под действием ультрафиолетового излучения. Птица при оправлении перьев снимает ранее нанесенный ею секрет и заглатывает его.
Кроме секрета копчиковой железы для ухода за перьями у птиц существует так называемая пудра, представляющая собой мелкие роговые пластинки, появляющиеся у различных птиц либо растущими перьями, либо специальным видом пуха. Пудру птицы так же распределяют по перьям. У птиц, у которых копчиковая железа отсутствует, обычно хорошо развиты пудротеки. Помимо своих собственных приспособлений многие птицы прибегают к купанию, при чем как в воде, так и в мокрой траве, тумане, песке и пыли. Ну и, конечно, птицы просто чистят и оправляют перья клювом, для сохранения их структуры. Перья постепенно изнашиваются и подвергаются смене. Линька у разных птиц проходит по-разному.
Опорно-двигательная система
Скелет птиц отличается прочностью и легкостью. Прочность достигается за счет балочного типа структуры и трубчатости костей. Легкость обусловлена пневматичностью костей, редукцией костного мозга. Масса скелета составляет 4-18% от массы тела птицы.
Позвоночник малоподвижен, за исключением шейного отдела. Хвостовой отдел редуцирован. Грудина развита сильно и у летающих птиц имеет большой гребень (киль), к которому крепятся мышцы верхних конечностей, что дало таким птицам название килегрудых.
Ребра имеют крючкообразные отростки. Череп сильно облегчен за счет пневматичности костей и беззубого клюва, покрытого только роговым покровом. Вследствие превращения передних конечностей в крылья, кисть недоразвита. Хорошо развит пояс нижних конечностей, представленный крестцом и костями таза. Крестец образован сросшимися поясничными, крестцовыми и несколькими хвостовыми позвонками.
Таким образом, поясничного отдела позвоночника у птиц нет. Пояс верхних конечностей представлен ключицами, сросшимися в вилочку, лопатки и коракоида. Скелет передних конечностей состоит из плечевой, лучевой и локтевой костей, гороховидно-локтевой и ладьевидно-локтевой костей, пряжки (пястно-запястной кости), и скелета 2, 3 и 4 редуцированных пальцев.
Скелет задних конечностей состоит из тибиотарсуса (большеберцовой кости, сросшейся с четырьмя проксимальными костями предплюсны), редуцированной малоберцовой кости, цевки (результата слияния дистальных костей предплюсны и 1-3 костей плюсны) и скелета 1-4 пальцев, при чем первый палец обращен назад, а остальные - вперед.
Мышцы у птиц расположены так, что брюшки мышц находятся не дальше от туловища, чем проксимальные суставы конечностей, т.е. плече-луче-локтевого и межпредплюсневого (между тибиотарсусом и цевкой), отдавая на конечности свои длинные сухожилия. У хорошо летающих птиц крупные грудные мышцы достигают по массе 15-20% массы тела, так что такое расположение мышц (ближе к центру тяжести) способствует устойчивости птицы в воздухе.
Сердечно-сосудистая система
Сердце у птиц четырехкамерное, большой и малый круги кровообращения полностью разделены. Масса сердца у разных видов составляет различный процент от массы тела, при чем масса сердца больше у птиц, в жизни которых преобладает полет и которые "лучше" летают, у менее "летучих" птиц масса сердца меньше. Так же обратная пропорциональность в массе сердца у крупных и мелких птиц. Так масса сердца чеглока составляет 1,7% от массы тела, пустельги - 1,2%, колибри - 2,5%, синицы гаички - 1,5%, сороки - 0,09%. Кровообращение, как и другие процессы, у птиц очень интенсивное. Частота сокращений сердца у домового воробья в покое составляет 460, а в полете до 1000! У голубя - 136-600, у чайки - 130-650, у куриных - 128-340.
Дыхательная система
Дыхательная система птиц, если не самая совершенная, то самая сложная среди позвоночных. В дыхательных путях мертвый объем ограничивается только трахеей, а воздух движется через легкие только в одном направлении, при чем полный цикл воздух совершает за две пары дыхательных движений (вдох-выдох-вдох-выдох), так называемое двойное дыхание. Дыхательные пути птиц начинаются с ноздрей, продолжаются в носовую полость и верхнюю гортань, за гортанью следует трахея, длина и количество хрящевых колец в которой у разных птиц сильно варьируют, затем в месте разветвления трахеи на два бронха находится нижняя гортань птиц (сиринкс), которая является основным голосовым аппаратом птиц. Бронхи, войдя в легкое, отдают вторичные бронхи, частично выходящие за пределы легкого и образующие воздушные мешки, располагающиеся в различных частях тела птицы. Вторичные бронхи сообщаются между собой многочисленными парабронхами, оплетенными сетью кровеносных капилляров.
Воздушные мешки в несколько раз превосходят легкие по объему. Воздушные мешки расположены между внутренними органами, между мышцами, под кожей и сообщаются с некоторыми полостями костей. Мешки не принимают участия в газообмене, они выполняют множество функций, среди которых наиболее важные это обеспечение вентиляции легких и теплоотдача. Воздушные мешки - единственная эффективная система охлаждения птиц. Находясь в самых "горячих местах", между и вокруг работающих мышц, в брюшной полости и т.д., воздушные мешки наполняются воздухом, имеющим температуру окружающей среды (а, учитывая высокую температуру у птиц, которая у разных видов колеблется от 38› до 43,5›C , температура среды в большинстве случаев будет ниже), при этом происходит испарение жидкости со стенок мешков, что способствует охлаждению их стенок, таким образом, осуществляя охлаждение тела. А в полете, когда усиливается мышечная работа, а значит и теплопродукция, учащается, и работа сердца и усиливается внешнее дыхание, усиление дыхания будет способствовать интенсивной теплоотдаче. Они же могут являться и термоизоляторами, предотвращая теплообмен между тканями, которые они разделяют, в частности это внутренние органы и покровные ткани. Существует пять пар воздушных мешков и один непарный. Их так же разделяют на передние и задние. Передние: шейные, межключичные и переднегрудные, задние: заднегрудные, брюшные и межключичный (непарный). Задние мешки больше передних. Основная особенность дыхания птиц - легкие, не подлежащие растяжению, заключенные в жесткую грудную клетку, которая не меняет своего объема. Поэтому легкие продуваются воздухом через систему бронхов, а движение воздуха обеспечивается изменением объема дыхательных мешков. Воздух при вдохе по трахее и первичным бронхам попадает преимущественно в задние мешки, при выдохе продвигается в легкие. При втором вдохе воздух из легких попадает в передние мешки, при втором выдохе выходит наружу. Примечательно, что в дыхательных путях птиц не обнаружено никаких клапанов, так что все причудливые движения воздуха происходят по законам гидродинамики.
Интенсивности газообмена способствует наличие противоточной системы кровообращения в легких птиц, т.е. кровь и воздух движутся в противоположных направлениях, на встречу друг другу. Из-за этого "более свежие" порции воздуха контактируют с "более артериальной" кровью, что обеспечивает эффективный газообмен. Птицы из 1 литра воздуха извлекают 40 мл кислорода (млекопитающие - 30 мл), при этом напряженность кислорода в артериальной крови больше, а двуокиси углерода меньше, чем в выдыхаемом воздухе! Попробуем схематично показать, как же противоточная система обеспечивает такой великолепный газообмен.
Газообмен у птиц
Сверху - парабронх, снизу - капилляр, направление тока воздуха и крови указаны стрелками. Красными и синими кружками обозначены соответственно: кислород и углекислота. При контакте воздуха и крови через аэрогематический барьер концентрации кислорода в воздухе и в крови стремятся выравняться. То же касается и углекислоты. Обратите особое внимание на разницу между результатами газообмена - выдыхаемым воздухом и артериальной кровью. Об этой разнице соотношений газов говорилось ранее.
Здесь схематично изображена альвеола легкого и капилляр. Направление тока крови, а так же воздуха при вдохе (слева) и выдохе (справа) указано стрелками. Опять же, при контакте воздуха и крови через аэрогематический барьер концентрации кислорода, равно как и углекислоты, в воздухе и в крови стремятся выравняться. Однако контакт с воздухом происходит только один раз и концентрации газов в артериальной крови и в выдыхаемом воздухе равны. Это наглядная схема, хотя и весьма грубо иллюстрирующая механизм газообмена. В частности, из схемы можно заключить, будто при вдохе в альвеолах оказывается сразу вдыхаемый воздух, что совсем не так (воздух в альвеолах вообще не движется, происходит только диффузия газов между вдыхаемым и альвеолярным воздухом).
Частота дыхательных движений, как и частота сердечных сокращений, тем больше, чем меньше масса птицы. У утки кряквы в покое - 10-16, у мелких воробьиных - 60-100 дых. движ./мин.
Пищеварительная система
Клюв представляет собой беззубые челюсти, покрытые роговым покровом. В плане пищеварения клюв служит для заглатывания пищи, в остальном же это основной инструмент птицы, служащий абсолютно для всего, от строительства гнезда до помощи при передвижении. Формы клюва очень различны для птиц с разными типами питания и разными условиями обитания. Язык копьевидный, подвешен мышцами в области челюстного сустава, так что даже при широко открытом клюве птица может прижимать пищу (добычу) к небу. Подъязычный мешок имеется не у всех птиц, из вороновых его имеют грач, кедровка. Мешок находится перед языком, служит резервуаром для корма, опорожняется при помощи языка. Пищевод у птиц длинный, у некоторых видов имеет локальное расширение - зоб. Желудок у птиц поделен на два отдела, пилорический и кардиальный. Пилорический отдел имеет мощную мускулатуру и служит для механической обработки пищи, при чем для перетирания обычно необходимы гастролиты - заглатываемые птицей мелкие камешки. Кардиальный отдел богат железами, выделяющими желудочный сок, здесь происходит химическая обработка пищи. Кишечник тонкий и толстый - в кишечнике происходит переваривание пищи (за счет ферментов поджелудочной железы в присутствии желчи) и всасывание продуктов пищеварения, а так же обработка пищи микрофлорой, заселяющей кишечник. У птиц толстая и прямая кишка короткие, слепые кишки парные, иногда сильно удлинены (в основном у зерноядных птиц). Пищеварение у птиц происходит быстро, дольше перевариваются растительные белки, которых много в семенах растений. Плоды растений и животная пища перевариваются быстрее. У воробьиных птиц ягоды проходят через желудочно-кишечный тракт за 8-10 мин, в желудке утки рыбьи чешуйки расщепляются за 10-15 мин, зерна у курицы - за 12-24 часа. У птиц высока потребность в пище из-за быстрого обмена веществ и отсутствия существенных запасов энергетически ценных веществ в организме, поэтому голодание крайне опасно для птиц. Поэму птицы почти никогда не бывают сыты, птица всегда съест больше необходимого минимума, если есть такая возможность, что обычно и происходит. Мелкие птицы съедают относительно большее количество корма (до 1/4 массы тела), чем крупные (до 1/10 массы).
Центральная нервная система
1. Передний мозг 2. Промежуточный мозг 3. Гипофиз 4. Средний мозг и его боковые
выпячивания (а)
5. Продолговатый мозг 6. Мозжечок 7. Обонятельные доля и нерв 8. Эпифиз 9. Базальный ганглий 10. Зрительный нерв
Головной мозг птиц развивался в процессе эволюции по иному пути, нежели у млекопитающих. У птиц развитие переднего мозга происходило не за счет коры полушарий, а за счет развития базальных ганглиев и их дифференцировки на нео- и гиперстриатум, очень сильно развился мозжечок и средний мозг.
Органы чувств
У птиц хорошо развито зрение. Общее поле зрения у птиц составляет более чем 300›, т.к. поле зрения одного глаза 150-170›, а видит птица каждым глазом отдельно, а не обоими сразу, из-за их расположения. Бинокулярное зрение (там, где поля зрения обоих глаз совпадают) у птиц имеется, но его поле сравнительно мало - 20-30› (у человека - 150›). Экспериментально установлено, что птице требуется посмотреть на предмет обоими глазами по отдельности, что бы как следует рассмотреть и запомнить. Когда синице, прячущей корм, один глаз прикрывали колпачком, она не могла потом найти свои запасы. У многих видов птиц высока способность глаза к аккомодации (изменению кривизны значка и глубины зрения), так, у баклана она равна 40-50 диоптриям (у человека - 14-15), однако у некоторых видов (куры, голуби) она достигает лишь 8-12 диоптрий. У быстро летающих птиц (ласточки, крачки) на сетчатке имеется не одно (как у человека), а несколько зон наиболее острого видения. Острота зрения у птиц в 4-5 раз выше, чем у человека. Хищные птицы видят даже мелкую добычу с очень больших расстояний.
Мочеполовая система
Мочеполовая система птиц сходна с таковой у рептилий. Мочеточники и мочевой пузырь у птиц открываются в клоаку, как и кишечник. У самцов имеются два семенника, семявыносящий проток открывается в клоаку. У самок развит только левый яичник и яйцевод, что объясняется очень большим размером яиц. За яйцеводом следуют матка и влагалище, открывающееся в клоаку.
Размножение
Размножение - важнейший период жизни, который должен наступать тогда, когда сложились максимально благоприятные условия для появления жизнеспособного потомства. Из-за этого птицы приступают к размножению только при наличии ряда факторов, которые бы и говорили о наличии в данный момент таких благоприятных условий, т.е. инициировали бы начало цикла размножения. Для выведения потомства птицам необходимо совершить специфичные для них действия - постройка гнезда, насиживание кладки, выкармливание и воспитание птенцов. Половая система птиц испытывает сезонные изменения, характеризующиеся у особей обоих полов увеличением и усиленной работой половых желез (гонад) в период, предшествующий размножению. Усилении функций желез регулируется гормонами гипофиза - гонадотропными гормонами и пролактином. Инициирующим фактором, вызывающим активацию функций гонад, считают изменение продолжительности светового дня (фотофактор), т.к. это наиболее неизменный фактор, говорящий о смене сезонов. На фотофактор хорошо ориентироваться птицам средних широт, а также птицам, прилетевшие в средние широты из тропиков, где световой день более постоянен. Также у птиц имеются и эндогенные механизмы, "биологические часы", которые и позволяют ориентироваться птицам, находящимся в зонах, где световой день не подвержен изменениям. Конечно, птицы в таких местах имеют и собственные ориентиры, такие как сезоны дождей и засух, смена состава кормов и т.д., однако мы будем говорить о птицах, проживающих или гнездящихся в средних широтах. Увеличение светового дня быстрее действует на половую систему самцов. Так, в эксперименте у самца удается вызвать увеличение массы и усиление функции семенников при искусственном увеличении светового дня даже зимой. Далее важную роль играет поведенческий фактор - начинается брачный период. На самок фотофактор действует медленнее и в меньшей степени, и они нуждаются в дополнительных стимулах. Таковыми являются брачное поведение самца, подходящее место для гнезда и оптимальные условия среды (температура, количество кормов). При формировании пар, постройке гнезда, наличии необходимого количества корма и соответствующего энергетического баланса в организме, при котором размножение, возможно, происходит яйцекладка. При отсутствии же каких-либо факторов, таких как отсутствие подходящего места, для гнезда, недостаток корма, понижение температуры - яйцекладки может не произойти и состояние половой системы самки вернется в состояние покоя. При благоприятных условиях, когда яйцекладка происходит, включается механизм фоторефрактерности - невосприимчивости к длинному световому дню. Это нужно для того, что бы после весеннего гнездования не произошло повторной активации механизмов размножения, т.к. размножение в этот период чревато появлением птенцов в неблагоприятный для этого сезон. Однако это индивидуально для каждого вида. Многие птицы полицикличны и могут за один сезон сделать 2-3 кладки, при чем новая кладка начинается только после выведения потомства от предыдущей. Повторная кладка может быть вынужденной - тогда, когда первая кладка по каким-либо причинам погибла.
