Строение и поведение птиц
35
Строение и поведение птиц
Птицы - высокоорганизованные позвоночные животные, тело которых покрыто перьями, а передние конечности превращены в крылья. Способность передвигаться в воздухе, теплокровность и другие особенности строения и жизнедеятельности дали им возможность широко расселиться на Земле. Особенно разнообразны виды птиц в тропических лесах. Всего насчитывается около 9000 видов.
Это высокоспециализированный и широко распространенный класс высших позвоночных, представляющий собой прогрессивную ветвь пресмыкающихся, приспособившихся к полету.
О сходстве птиц с пресмыкающимися свидетельствуют общие признаки:
1) тонкая, бедная железами кожа;
2) сильное развитие на теле роговых образований;
3) наличие клоаки и другие.
К числу прогрессивных черт, отличающих их от пресмыкающихся, относятся:
а) более высокий уровень развития центральной нервной системы, обуславливающий приспособительное поведение птиц;
б) высокая (41-42 градуса) и постоянная температура тела, поддерживаемая сложной системой терморегуляции;
в) совершенные органы размножения (гнездостроение, насиживание яиц и выкармливание птенцов).
Особенности строения
Эволюция птиц шла по единому пути, связанному с освоением воздушной среды. Полет как основной способ их передвижения наложил отпечаток на их внешнее и внутреннее строение (хотя сохранили также способность передвигаться по деревьям, по земле).
1) Тело их расчленено на голову, шею, туловище и хвост. На небольшой голове расположены различные органы чувств. Челюсти лишены зубов и одеты роговыми чехликами, образующими клюв. Форма клюва разная, что связано с характером потребляемой пищи. Шея у разных птиц разной длины и отличается большой подвижностью. Туловище имеет округлую форму. Передние конечности превращены в крылья. Задние - ноги - разного строения. Это связано с разнообразием мест обитания. На ногах четыре пальца, заканчивающиеся когтями. Нижняя часть ног покрыта роговыми щитками. Укороченный хвост снабжен веером рулевых перьев. У разных птиц он имеет разное строение.
2) Кожа сухая, лишена желез (за исключением копчиковой), которая служит для смазки перьевого покрова и придания ему водонепроницаемости. Тело покрыто перьями. Основу составляют контурные (состоят из стержня, очина, опахала) - они придают телу птицы обтекаемую форму. На крыльях они называются маховыми, а образующие плоскость хвоста - рулевыми. Под контурными располагаются с тонким стержнем - пуховые перья. Они лишены бородок 2-го порядка и соответственно не образуют сомкнутого опахала. Есть также собственно пух, который имеет укороченный стержень с пучком отходящих от них бородок 1-го порядка. Перьевой покров способствует сохранению постоянной температуры тела птиц.
3) Скелет птиц в связи с приспособлением к полету легкий и прочный. Легкость обусловлена пневматичностью, а прочность - срастанием отдельных костей еще в раннем возрасте (череп, туловищный отдел позвоночника, цевка, кости кисти и других) Трубчатые кости полые, содержат воздух, поэтому они легкие. В скелете выделяют шесть отделов: череп, позвоночник, пояс передних конечностей, скелет передней конечности, пояс задних конечностей, скелет задней конечности. Череп характеризуется большими размерами мозговой коробки и глазниц, беззубыми челюстями. Тонкие кости черепа срастаются, не образуя швов. Для сочленения черепа с позвоночником служит один мыщелок. Позвоночник состоит из шейного, грудного, поясничного, крестцового и хвостового отдела. Только шейный отдел подвижен, все остальные малоподвижны или срослись между собой (конечные хвостовые отделы срастаются в копчиковую кость). Имеется грудная клетка, образованная грудными позвонками, отходящими ребрами и грудиной. У летающих птиц и пингвинов грудина несет высокий гребень - киль, к которому прикрепляется сильные мышцы, обеспечивающие движение крыльев (или ластов). Плечевой пояс состоит из лопатки, поракоида и ключицы - он создает опору для крыльев. Тазовый пояс состоит из трех парных костей: подвздошной, седалищной и лобковой. Внизу кости таза не соединены, что связано с откладыванием крупных яиц.
Скелет птицы
4) Мускулатура имеет важное значение в передвижение, как в воздухе, так и на суше и воде. Большого развития достигают мышцы груди, поднимающие и опускающие крыло. У птиц, потерявших способность к полету, хорошо развиты мышцы задних конечностей (страусы, куры, гуси).
5) Строение органов пищеварения характеризуется дальнейшим усложнением и тесно связано с полетом птиц. У них нет зубов, их частично заменяют острые края клюва. Ротовая полость невелика и ведет в глотку, которая переходит в пищевод. У некоторых он образует расширение - зоб (у зерноядных). Здесь пища хранится и размягчается. Желудок состоит из двух отделов: переднего - железистого и заднего - мускулистого. В первом происходит химическая обработка пищи, а в мускулистом - механическая. Кишечник короткий, на границе тонкого и толстого отделов имеются слепые выросты. Короткая толстая кишка не накапливает каловые массы, и испражнения выводятся из кишечника очень часто, что облегчает массу птицы. Прямая кишка отсутствует - приспособление к облегчению тела. Процесс переваривания пищи у птиц очень активен: у насекомоядных он не превышает 1 часа, а у зерноядных - 4 часа. С интенсивным обменом веществ связано потребление значительного количества корма, особенно возрастающее у мелких птиц, которым свойственны большие потери тепла.
6) Дыхательная система имеет ряд особенностей, связанных с приспособлением к полету. Начинается ноздрями, расположенными у основания надклювья. Изо рта гортанная щель ведет в гортань, а из нее в трахею. В нижней части трахеи и начальных участков бронхов находится голосовой аппарат - нижняя гортань. Источником звуков служат вибрирующие при прохождении воздуха перепонки между последними хрящевыми кольцами трахеи и полукольцами бронхов. Бронхи проникают в легкие, разветвляются в них на мелкие трубочки - бронхиолы - и очень тонкие воздушные капилляры, которые образуют в легких воздухоносную сеть. С ней тесно переплетаются кровеносные сосуды, газообмен происходит через стенки капилляров. Часть бронхиальных ответвлений не разделяется на бронхиолы, выходит за пределы легких, образуя тонкостенные воздушные мешки, расположенные между внутренними органами, мышцами и даже внутри полых костей. Объем воздушных мешков почти в 10 раз превышает объем легких. Парные легкие небольшие и мало растяжимы, они прирастают к ребрам по бокам позвоночника. В спокойном состоянии и во время движения по земле акт дыхания осуществляется за счет движения грудной клетки. Грудная кость при вдохе опускается, отдаляясь от позвоночника, а при выдохе поднимается, приближаясь к нему. Во время полета грудная кость неподвижна. При поднятии крыльев происходит выдох, богатый кислородом воздух попадает из воздушных мешков в легкие, где осуществляется газообмен. Таким образом, насыщенный кислородом воздух проходит через легкие два раза: и при выдохе, и при вдохе (так называемое двойное дыхание). Воздушные мешки предотвращают перегрев организма, так как избыток тепла удаляется с воздухом.
7) Кровеносная система птиц представлена четырех камерным сердцем (два предсердия, два желудочка) и отходящими кровеносными сосудами. В правой части сердца концентрируется венозная кровь, а в левой - артериальная. Органы и ткани получают чистую артериальную кровь, что способствует усиленному обмену веществ и обеспечивает постоянную высокую температуру тела (38-42 градуса). Из левого желудочка артериальная кровь поступает в правую дугу аорты (только у птиц). От нее отходят артерии, питающие кислородом все части тела. Венозная кровь по передним и задним полым венам возвращается в правое предсердие. Это движение крови составляет большой круг кровообращения. По малому кругу кровообращения венозная кровь по легочной артерии поступает из правого желудочка к легким. Окисленная кровь из легких направляется по легочным венам в левое предсердие, в котором малый круг оканчивается. Циркулирует кровь с большой скоростью, что связано с энергичной работой сердца, высоким кровяным давлением. Пульс у воробьиных в покое составляет 400-600 ударов, при полете - 1000.
8) Органы выделения представлены двумя крупными почками, лежащими в глубине таза. Их масса составляет 1-2% от массы тела. По двум мочеточникам мочевая кислота стекает в клоаку и выделяется вместе с экскрементами наружу. Мочевого пузыря нет, что облегчает вес птицы.
9) Птицы - теплокровные животные, у них постоянная температура тела (в среднем 42оС). Теплокровность обусловлена повышением уровня обмена веществ путем интенсификации пищеварения, дыхания, кровообращения, выделения и наличием теплоизолирующих покровов. Постоянство температуры окружающей среды - важный прогрессивный признак птиц по сравнению с предыдущими классами животных.
10) Нервная система птиц по сравнению с нервной системой пресмыкающихся значительно усложнилась. Высокое развитие центральной нервной системы обусловлено более сложное поведение птиц. Оно проявляется в различных формах заботы о потомстве (гнездостроение, откладка и насиживание яиц, обогревание птенцов, их кормление), в сезонных перемещениях, в развитии звуковой сигнализации. Представлена головным, спинным мозгом и отходящими нервами. Головной мозг заключен в объемную мозговую коробку. Большие полушария переднего мозга крупных размеров и образованы полосатыми телами. Средний мозг имеет развитые зрительные доли. Мозжечок обеспечивает сохранение равновесия и точную координацию птицы во время полета. Обонятельные доли развиты слабо. Черепно-мозговых нервов 12 пар.
Сложные формы заботы о потомстве у птиц - это прогрессивные особенности, сложившиеся в процессе их исторического развития.
Нервная система и головной мозг
11) Важнейшие органы чувств - органы зрения и слуха. Глаза у них крупные, снабжены верхним и нижним веками и третьим веком, или мигательной перепонкой. Все птицы обладают цветовым зрением. Острота зрения в несколько раз выше, чем у человека. Орган слуха, как и у пресмыкающихся, представлен внутренним и средним ухом. Во внутреннем ухе лучше развита улитка, в ней увеличено число чувствительных клеток. Полость среднего уха большая - единственная слуховая косточка - стремечко - более сложной формы. Барабанная перепонка находится глубже, чем поверхность кожи, к ней ведет канал - наружный слуховой проход. Слух очень острый. По сравнению с пресмыкающимися у птиц увеличена поверхность носовой полости и обонятельного эпителия. У некоторых птиц (утки, кулики, питающиеся падалью хищники) обоняние хорошо развито и используется при поиске корма. У других птиц развито слабо. Органы вкуса представлены вкусовыми почками в слизистой оболочке ротовой полости, на языке и у его основания. Многие птицы различают соленое, сладкое и горькое.
12) Птицы раздельнополы, оплодотворение у них внутренние. У самки функционирует только левый яичник и левый яйцевод, правый яичник и правый яйцевод редуцированы. Это связано с крупными размерами яиц: при наличии двух яичников их большая масса и жесткая скорлупа затруднили бы полет и продвижение яиц по яйцеводу. У самцов семенники парные, их протоки открываются в клоаку. Яйцеклетки птиц имеют крупные размеры из-за содержания в них большого количества питательных веществ. Собственно яйцо (или яйцеклетку) птиц называют желтком. На его поверхности находится зародышевый диск, из которого развивается зародыш. Основная масса желтка служит запасом питательных веществ и воды. Проходя по яйцеводу, яйцо окружается сначала слоем белка, предохраняющего его от механических повреждений и служащего источником воды для развития зародыша, затем одевается подскорлуповой оболочкой и, наконец, прочной известковой скорлупой. Скорлупа пронизана мельчайшими порами, обеспечивающими газообмен зародыша с внешней средой. Надскорлуповая оболочка предохраняет яйцо от проникновения бактерий. Когда яйцеклетка поступает в яйцевод, развитие зародыша в нем только начинается. Для продолжения развития вне организма необходимо, чтобы яйцо обогревалось. У птиц выработался инстинкт насиживания, во время которого в яйце осуществляется эмбриональное развитие. На самых ранних стадиях развития зародыша птиц имеет большое сходство с зародышами своих предков - закладывается хорда, жаберные щели и жаберные артерии, появляется длинный хвост - свидетельство того, что далекие предки птиц были водными животными. Палеонтологические находки свидетельствуют, что непосредственными предками птиц были пресмыкающиеся.
13) По степени физиологической зрелости птенцов в момент вылупления всех птиц делят на две группы - выводковых и птенцовых. У выводковых, птенцы сразу после вылупления покрыты пухом, зрячие, могут передвигаться и находить корм. Взрослые птицы защищают свой выводок, периодически греют птенцов (особенно в впервые дни жизни), помогают в поисках корма. Сюда относятся все курообразные (тетерева, рябчики, куропатки, фазаны и другие), гусеобразные (гуси, утки, лебеди, гаги), журавли, дрофы, страусы. У птенцовых птиц птенцы вначале слепые, глухие, голые или слабо опушенные, не могут передвигаться, в гнезде остаются долго (у воробьиных - 10-12 дней, у некоторых- до двух месяцев). В это время родители их обогревают и выкармливают. Сюда относится голуби, попугаи, воробьиные, дятлообразные и многие другие. Птенцы покидают гнездо оперенными, почти достигнув размеров взрослых птиц, но с неуверенным полетом - одна-две недели после вылета родители продолжают кормить и обучать поиску корма. Благодаря разнообразным формам заботы о потомстве плодовитость птиц гораздо ниже, чем у пресмыкающихся, рыб, земноводных.
Класс ПТИЦЫ
Класс ПТИЦЫ (Aves) класс позвоночных животных, представители которого хорошо характеризуются тем, что тело их покрыто перьями и передние конечности видоизменены в органы полета -- крылья. За редкими исключениями, птицы -- летающие животные, а те виды, которые не летают, имеют недоразвитые крылья. Для передвижения по твердому субстрату птицам служат задние конечности -- ноги. Таким образом, птицы, в отличие от всех других наземных позвоночных, животные двуногие.
У птиц весьма энергичный обмен веществ, температура тела постоянная и высокая, сердце четырехкамерное, артериальная кровь отделена от венозной. Хорошо развиты большие полушария головного мозга и органы чувств, в особенности зрения и слуха. С биологической точки зрения наиболее характерными чертами птиц являются, с одной стороны, интенсивность обмена веществ, интенсивность хода жизненных процессов, а с другой -- передвижение по воздуху путем полета. Эти две основные черты птиц в значительной мере определяют их биологию. Именно эти свойства птиц коренным образом отличают их от других групп позвоночных. Несмотря на общность эволюционного происхождения птиц и пресмыкающихся, биологические различия между этими двумя группами животных громадны. В отношении подвижности и способности преодолевать пространство птицы занимают первое место среди наземных позвоночных. Большая подвижность связана с большой работой мускулатуры, с большими затратами энергии, которые требуют быстрой и интенсивной компенсации. Несмотря на то, что легкие птиц малорастяжимы и относительно невелики, использование кислорода в них и питание организма кислородом у птиц весьма интенсивно, что объясняется действием системы воздушных мешков. Активная часть дыхательного процесса у птиц, в отличие от других позвоночных, происходит не только при вдыхании, но и при выдыхании. Значение этого для интенсификации обмена веществ в организме очевидно. Артериальная кровь полностью отделена от венозной, а работа сердца весьма энергична. В связи с этим стоит и энергичная работа пищеварительных органов: птица потребляет большое количество пищи, а усвоение ее идет быстро и очень полно. Все эти особенности тесно связаны с наличием у птиц постоянной температуры тела (а последняя -- с развитием теплоизолирующего покрова из перьев). Температура тела у птиц выше, чем у млекопитающих, чаще всего она близка к 42° С, у немногих видов спускается ниже 39° С, но нередко достигает 45 и 45,5° С. Из других весьма существенных особенностей биологии и строения птиц надо упомянуть еще об особенностях размножения. По сравнению с пресмыкающимися у птиц отмечается, во-первых, слабая интенсивность размножения, а во-вторых, сложность биологических явлений, сопутствующих размножению, и в особенности сложность явлений заботы о потомстве. Последнее как бы компенсирует невысокую плодовитость.
Вся эволюция птиц шла в теснейшей связи с приобретением ими способности к полету. Появление основных биологических и анатомических черт птичьего организма должно было идти одновременно с появлением и развитием у них подвижности, улучшением их двигательных возможностей. Палеонтологический материал показывает, что на известной стадии эволюционного развития предки птиц были наземными бегающими рептилиями. Предки предков птиц должны были, судя по нашим представлениям об общем ходе эволюции животного мира, принадлежать к весьма древним группам примитивных археозавров, живших в триасе, а быть может, и в пермском периоде. Это были, конечно, бегающие наземные формы и, судя по всему, некрупные животные. В юрское время существовала промежуточная между пресмыкающимися и птицами древесная форма -- археоптерикс, у которого уже появились некоторые признаки современных птиц, в частности перья или пероподобные образования. Таким образом, в это время произошел переход предков птиц от наземного образа жизни к древесному и, очевидно, возникла постоянная температура тела (на последнее указывает наличие у археоптерикса оперения). Конструкция скелета археоптерикса еще далека от птичьей и лишена важнейших ее функциональных особенностей. Общая тенденция дальнейших этапов в развитии птиц (после юрского периода) связана с улучшением их возможностей передвижения и с приобретением способности к полету. Хотя нелетающие виды встречались и позднее, но большинство их вымерло или стоит на пути к вымиранию, наибольшего же расцвета начиная с третичного периода достигли относительно некрупные, но хорошо летающие группы. Последние и среди современных птиц являются наиболее многочисленными. Быстрота и свобода передвижения давали птицам большие преимущества в борьбе за существование и в истории их развития и дают теперь.
Птицы встречаются по всему земному шару, за исключением внутренних частей Антарктиды, в самых разных местностях и в самых различных климатических условиях. В 1937 году сотрудники советской полярной станции наблюдали у Северного полюса чаек, чистиков и пуночку. В Антарктиде Амундсен наблюдал большого поморника в 1912 году под 84°26' южной широты. Вертикальное распространение птиц также очень широко, и различные виды населяют высочайшие горные системы мира, например Гималаи и Анды. Бородачи, например, наблюдались в Центральной Азии на высоте, несколько превышающей 7000 м; Гумбольдт видел кондоров в Андах на высоте 6655 м. Численность птиц в разных местах различна. Наибольшее количество видов птиц встречается в Центральной и Южной Америке: в Колумбии установлено около 17.00 видов, в Бразилии -- около 1440, в Эквадоре -- 1357, в Венесуэле -- 1282 вида. Обильна и фауна птиц Конго (Киншаса), в котором (совместно с Руандой и Бурунди) насчитывается 1040 видов птиц. Богата фауна и некоторых тропических островов: 554 вида птиц на Калимантане (Борнео), 650 -- на Новой Гвинее. В области африканских саванн и галерейных лесов население птиц также разнообразно: 627 видов в Гане, 670 -- в Камеруне, 674 -- в Замбии, 871 вид в Судане. По мере удаления от тропиков состав птичьего населения беднеет. Так, в таежной зоне Европы, Азии и Северной Америки насчитывается примерно 250 видов птиц. Авифауна некоторых европейских стран характеризуется такими цифрами: Великобритания и Ирландия -- около 450 видов (много залетных), Греция -- 339 видов, Югославия (Сербия -- 288 видов, Македония -- 319 видов), Финляндия -- 327 видов, Норвегия -- 333 вида, Португалия -- 315 видов. Из азиатских стран в Афганистане найдено 341 вид птиц, в Японии -- 425 видов. В Соединенных Штатах Америки и Канаде -- 775 видов птиц. Всего же в настоящее время известно около 8600 видов птиц.
