Какие легкие у птиц. Органы дыхания и газообмен у птиц. Самые развитые пальцы птицы
Как устроена курица? Какие особенности куриной анатомии было бы полезно узнать каждому? Давайте заглянем внутрь самой популярной птицы и совершим занятную анатомическую экскурсию вместе!
Строение скелета
Хотя бы приблизительное понимание того, как устроен скелет курицы, поможет птицеводу проводить обязательные плановые осмотры своего поголовья и вовремя диагностировать различные недуги. Скелет курицы имеет такую особенность: многие кости птицы полые внутри. Это обусловлено тем, что курица может летать, хоть и нечасто это делает. Общий вес костей домашней пернатой редко превышает 10% массы тела. Вторая особенность состоит в том, что у курочки нет зубов, вместо этого у нее присутствует плотный роговой отросток – клюв.
Скелет курицы условно подразделяют на головной отдел, туловище и конечности. Голова пернатой жительницы очень маленькая, порой она выглядит на объемном теле весьма карикатурно. Шейная часть позвоночника состоит из 13-14 позвонков, грудная из 7, хвостовой отдел включает в себя 5-6 подвижных позвонков. Грудной отдел также имеет такую специфичную составляющую, как киль. Передние конечности пернатых более известны нам как крылья.
Крыло курицы состоит из коракоидной кости, лопатки, ключицы и так называемого свободного крыла (в его «составе» лучевая, локтевая и плечевая кости). Задние конечности курицы – это когтистые лапы, у петухов оснащенные еще и опасными шпорами. Лапы домашней птицы крепятся к тазовому поясу и состоят из голени, большеберцовой и малоберцовой кости, бедра и цевки. Чаще всего у курицы 4 пальца, но есть породы, для которых стандартом предусмотрено другое количество пальцев.
Для несушки характерно еще и наличие медуллярной косточки, которой нет у петухов. Этот компонент скелета участвует в процессе образования яичной скорлупы.
Внутренние органы
Анатомия внутренних органов домашней птицы тоже несколько отличается от строения внутренних органов более привычных нам млекопитающих. Подробней о них далее.
Пищеварительная система
Она начинается клювом, имеет такое интересное промежуточное звено, как зоб, и оканчивается клоакой. Клюв предназначен исключительно для заглатывания пищи, зубами природа пернатых не наделила, так как они бы значительно утяжелили голову птицы. Именно потому, что в ротовой полости кур не происходит первичная ферментация кормов, им и нужен зоб. Там происходит накопление пищи, которая постепенно продвигается к мускулистому органу – желудку, который имеет железистый и мускульный отделы.
Движение пищи осуществляется по пищеводу, он представляет собой длинную мышечную трубку, главная функция которой транспортировка, ведь никаких ферментов и соков там не выделяется. Ферментация начинается непосредственно в железистом желудке, именно там обильно выделяется сильная кислота и энзимы, необходимые для пищеварения. Кроме того, в желудке птицы часто можно найти камушки и песок. Птицы целенаправленно проглатывают такие инородные предметы. Они становятся частью пищеварительной системы птицы и помогают ей перетирать грубые корма.
Система пищеварения: 1 - полость рта, 2 - пищевод, 3 - зоб, 4 - железистый отдел желудка, 5 - мускульный отдел желудка, 6 - кишка двенадцатиперстная, 7 - поджелудочная железа, 8 - желчный пузырь, 9 - печень, 10 - кишка тонкая, 11 - кишка подвздошная, 12 - слепые отростки, 13 - кишка прямая, 14 - клоака.
Далее пища продвигается в двенадцатиперстную кишку и тонкий кишечник. Там из нее «заберут» полезные вещества и витамины. Непереваренная пища будет формироваться в каловые массы в толстом кишечнике, который оканчивается клоакой. Надо сказать, что это единственный «выход» из куриного организма. Весь процесс пищеварения у птиц происходит очень быстро, дольше всего перевариваются грубые зерновые.
Дыхательная система
Необычное строение органов дыхания обусловлено тем, что птичкам во время полета нужно очень большое количество кислорода. И, хотя птицы на нашем подворье практически утратили интерес к небу, строение их дыхательной системы нетипично. Стартом дыхательной системы являются ноздри, далее воздух следует в полость носа и гортань, далее идет трахея, которая разделяет воздух на два бронха.
В месте разветвления трахеи находится так называемая нижняя гортань, которая служит органом звукообразования. Бронхи выходят за пределы легких и сообщаются с множественными воздушными мешками, расположенными в теле птицы. Воздушные мешки сейчас имеются только у птиц, предположительно они имелись у динозавров, поэтому пернатым часто приписывают родство с вымершими рептилиями. Большая часть вдыхаемого птицей воздуха «оседает» именно в воздушных мешках, примерно 75%.
Легкие курицы практически не меняют своего объема, они не способны так растягиваться, как это делают легкие млекопитающих. При этом дыхательная система птиц не оснащена никакими клапанами, все движения воздуха в ней подчинены законам термодинамики. Кроме того, воздушные мешки служат для терморегуляции и газообмена.
Кровеносная система
Кровеносная система домашних пернатых представлена четырехкамерным сердцем, малым и большим кругом кровообращения. Причем оба круга кровообращения разобщены и венозная кровь с артериальной никогда не смешивается. Венозная кровь, собираясь в правом предсердие, переходит в правый желудочек. Затем, двигаясь по легочной артерии, она попадает в легкое и, насытившись кислородом, возвращается в левое предсердие. Так выглядит малый круг кровообращения.
Большой круг кровообращения начинается левым желудочком, откуда кровь из аорты поступит ко всем органам и системам птицы посредством множества мелких кровеносных сосудов. Надо сказать, что сердце курицы достаточно большое по сравнению с размерами птицы и выглядит асимметричным. Его левая часть имеет больший объем и выполняет больше «работы». Кроме того, у всех пернатых высокое кровяное давление и частый пульс.
Это обусловлено высокой температурой тела птицы и ее быстрым метаболизмом, требующим того, чтобы кровь по сосудам циркулировала с солидной скоростью. А далее на видео вы сможете полюбоваться на гуляющих домашних птиц.
Система выделения
Выделительная система курицы представлена парными почками, которые посредством мочеточников сообщаются с клоакой.
Важная особенность анатомии: у кур отсутствует мочевой пузырь, а поглощение воды из мочи происходит непосредственно в клоаке.
Из-за отсутствия мочевого пузыря вид у куриной мочи нетипичный. Она густая и кашеобразная и не всегда отличима от фекалий. При этом количество испражнений у курицы значительно больше, чем у млекопитающих. Благодаря этому обеспечивается легкость тела, необходимая птицам в полете.
Репродуктивная система
Размножаются куры тоже не так, как мы, наши пернатые друзья являются яйцекладущими. У самцов органами размножения являются семенники, расположенные рядом с почками. Семенники сильно увеличиваются в объеме во время размножения птиц. От семенника отходят семяпроводники, которые оканчиваются семенным пузырьком – вместилище сперматозоидов. Наружного полового органа куры не имеют, оплодотворение осуществляется путем соприкосновения клоаки петуха и курицы.
У самки в должной мере развит только один яичник – левый. Он также располагается возле почки. От него отходит левый яйцевод, который расширенной воронкой открывается в извитую толстостенную трубу, сообщающуюся с клоакой. Яйцевод делится на несколько отделов: верхний называют фаллопиевой трубой, за ним следует широкий отдел, именуемый маткой. С того момента, как яйцеклетка попадет в яйцевод и до того, как курица снесет готовое яйцо, проходит от 12 до 48 часов.
Нервная система
Нервная система кур представлена головным и спинным мозгом, а также нервными отростками и волокнами, посредством которых нервные импульсы передаются по телу птицы. Головной мозг состоит из переднего, промежуточного и среднего мозга и мозжечка. Полушария головного мозга небольшого размера и на них отсутствуют извилины. Наверное, именно поэтому часто говорят о «куриных мозгах» как о чем-то незначительном.
Полушария головного мозга осуществляют ориентацию в пространстве и реализацию инстинктов курицы. Мозжечок ответственный за координацию движений.
Видео «Вскрытие курицы»
Патологоанатомическое вскрытие курицы завершит наш обзор!
Птицы - высокоорганизованные позвоночные. Их тело покрыто перьями, передние конечности видоизменены в крылья. Имеют постоянную температуру тела, которая обеспечивается интенсивным обменом веществ. Птицы обладают сложным инстинктивным поведением. Известно около 9000 видов птиц.
Птицы отлично приспособлены к полету: тело обтекаемой формы, облегченный скелет, воздушные мешки в легких и др. На голове птиц есть пара глаз, позади которых расположены органы слуха. Глаза защищены дополнительным третьим веком. Птицы обладают очень острым зрением. Ухо состоит из трех отделов: наружного, среднего и внутреннего. Челюсти вытянуты в клюв и одеты роговым покровом. Форма и размеры клюва зависят от характера употребляемой пищи. В клюве различают надклювье (верхняя часть) и подклювье (нижняя часть).
Перьевой покров птиц составляют контурные и пуховые перья. Контурные перья имеют прочный стержень, нижняя часть которого (очин) погружена в кожу. Широкая часть пера - опахало состоит из бородок 1-го и 2-го порядка, сцепленных между собой крючочками. Среди контурных перьев различают рулевые, участвующие в управлении полетом, и маховые, образующие поверхность крыльев. Под контурными перьями расположены пуховые, имеющие тонкий стержень и бородки первого порядка. Они способствуют сохранению постоянной температуры тела.
Кожа птиц сухая, лишена желез. У основания рулевых перьев расположена одна копчиковая железа, выделяющая маслянистую жидкость. Птица смазывает ею перья, предохраняя их от намокания.
Кости скелета тонкие и прочные. Полости трубчатых костей заполнены воздухом, что облегчает полет птиц. Шейный отдел позвоночника образован большим числом подвижных позвонков. Поясничные и крестцовые позвонки прочно срослись и служат опорой туловищу. К грудным позвонкам прикрепляются ребра, образуя с грудиной грудную клетку. Грудина имеет вырост - киль, к которому крепятся грудные мышцы, приводящие в движение крылья. Череп имеет достаточно крупную мозговую коробку с большими глазницами и вытянутыми костями челюстей, лишенными зубов.
Пищеварительная система птиц начинается ртом. Далее пища попадает в глотку, пищевод и в его расширенную часть - зоб (особенно развит у зерноядных). В зобе пища размягчается и поступает в желудок, состоящий из двух отделов: железистого и мускульного. В железистом желудке пища подвергается действию пищеварительных соков, а в мускульном - перетирается с помощью проглоченных небольших камешков. У птиц сохраняется клоака, куда поступает непереваренная пища, моча и половые продукты.
Легкие птиц отличаются сложным губчатым строением. Входящие в легкие бронхи многократно ветвятся и заканчиваются в полостях, а некоторые, выйдя из легких, расширяются, образуя воздушные мешки. Благодаря воздушным мешкам у птиц осуществляется двойное дыхание, и внутренние органы охлаждаются во время полета. Дыхание осуществляется расширением и сужением грудной клетки при помощи мышц, приближающих грудину к позвоночнику. В полете дыхание осуществляется благодаря взмахам крыльев, при этом воздушные мешки растягиваются, и в них поступает воздух из легких. При опускании крыльев мешки сжимаются, и воздух из них снова через легкие выходит наружу. Таким образом, кислород дважды поглощается в легких - при вдохе и при выдохе.
У птиц четырехкамерное сердце, состоит из двух предсердий и двух желудочков. Левая половина сердца содержит артериальную кровь, а правая - венозную. Движение крови происходит по двум кругам кровообращения - малому и большому, нигде не смешиваясь.
Органы выделения - парные почки. От них отходят мочеточники, по которым моча поступает в клоаку. Мочевой пузырь отсутствует, что облегчает вес птиц в полете.
Головной мозг имеет сильно развитые мозжечок и большие полушария (особенно зрительные бугры), что обусловлено более сложным поведением птиц.
Птицы раздельнополы. У самцов парные семенники, а у самок - один яичник. От половых желез в клоаку тянутся семяпроводы или яйцевод. Яйца созревают и приобретают оболочки, постепенно продвигаясь по яйцеводу самки. Яйцо содержит желток с большим запасом питательных веществ, окруженный жидким белком и известковой скорлупой. Скорлупа имеет поры, через которые свободно проходит воздух. Снаружи скорлупа покрыта тоненькой пленочкой, защищающей от проникновения в яйцо микробов.
На ранних стадиях развития зародыш проявляет сходство с рептилиями и другими низшими позвоночными, что говорит об их родстве. На более поздних стадиях развития зародыш приобретает птичьи черты. В зависимости от уровня развития различают выводковых и гнездовых птенцов. Первые вылупляются опушенными, зрячими, способными самостоятельно питаться и следовать за матерью. Вторые появляются на свет слепыми, голыми, неспособными питаться самостоятельно.
В отличие от рептилий, птицы для выведения птенцов насиживают яйца. Яйца насиживает один из родителей или оба попеременно. Все птицы заботятся о потомстве: находят для него корм, согревают, защищают от хищников и обучают летать птенцов.
Многие виды птиц ведут кочующий образ жизни в поисках корма, а некоторые виды собираются в стаи и улетают осенью в более теплые края на зимовку, каждую весну возвращаясь в свои гнездовья. Таких птиц называются перелетными.
Основные отряды птиц
- Куриные имеют сильные ноги, короткие широкие крылья, короткий сильный клюв, выводковый тип птенцов; полет тяжелый; обитают в лесах, степях и пустынях (тетерев, рябчик, индейка).
- Водоплавающие птицы имеют ноги с плавательными перепонками, несколько отставленные назад, уплощенный клюв, с поперечными роговыми зубчиками, образующими цедильный аппарат, плотное оперение; развита копчиковая железа; птенцы выводковые (утки, гуси).
- Дневные хищные птицы имеют ноги с большими острыми когтями, изогнутый крючковидный клюв; птенцы гнездовые (ястребы, соколы).
- Ночные хищники имеют ноги с острыми загнутыми когтями, загнутый клюв, мягкое рыхлое оперение, обращенные вперед глаза; птенцы гнездовые (совы, филины).
- Степные птицы имеют хорошо развитые ноги, длинную шею; птенцы выводковые (страусы, дрофы).
- Птицы открытых воздушных пространств отличаются быстрым и легким полетом, имеют узкие крылья и раздвоенный хвост (стрижи, ласточки).
- Птицы болот и побережий имеют длинные тонкие ноги и шею, большой клюв; пух способен превращаться в несмачиваемый порошок, который вместе с жиропо-добным веществом копчиковой железы делает непромокаемым перьевой покров (цапли, аисты, выпи).
- Воробьиные - на ногах первый палец обращен назад; строение крыльев и клюва разнообразные; птенцы гнездовые (воробьи, дрозды, жаворонок).
- Дятловые - два пальца на ногах обращены назад, два - вперед; хвост подогнут и служит опорой при вертикальной посадке на ствол дерева; клюв долотообразный.
Птицы (Aves), класс позвоночных животных, большинство из которых приспособились к активному полету. Включает около 9000 видов, оъединенных в 28 современных отрядов: пингвины, страусы, нанду, казуары, киви, тинаму, гагары, поганки, буревестники, веслоногие, голенастые, фламинго, гусеобразные, хищные, куриные, журавлеобразные, ржанкообразные, голубеобразные, попугаи, кукушкообразные, совы, козодоеобразные, длиннокрылые, птицы-мыши, трогоны, ракшеобразные, дятлообразные, воробьиные. Распространены от Арктики до Антарктиды, большинство видов (ок. 80%) - в тропиках. Отрасль зоологии, изучающая птиц, - орнитология.
Происхождение
Первые птицы появились в юрском периоде, более 150 млн лет назад. Непосредственные предки птиц науке пока не известны. Пути эволюции птиц и рептилий разошлись, по-видимому, около 190 млн. лет назад. Предполагают, что предки птиц произошли от псевдозухий, живших с триаса до начала юры. Являются ли птицы прямыми потомками динозавров или они происходят непосредственно от псевдозухий, до конца не выяснено. Если принять, что птицы произошли от динозавров, то здесь существует 2 версии. По одной - самыми древними известными науке птицами являются археоптериксы (подкласс ящерохвостых), в строении которых сочетаются черты пернатых и рептилий. По другой - археоптериксы являлись боковой эволюционной ветвью динозавров - теропод, вымерших в кайнозое, не оставив прямых потомков.
Гесперорнисы и ихтиорнисы, веерохвостые птицы подкласса Neornithes появились только в меловом периоде, спустя 70 млн. лет. К концу мелового периода птицы заселили все материки. Некоторые из них по особенностям строения почти не отличались от современных птиц. На рубеже мезозоя и кайнозоя появились современные отряды, а становление большинства современных семейств происходило в эоцене и миоцене. Плейстоценовые птицы в большинстве своем уже были представлены современными видами.
Общая характеристика
Вес и размеры колеблются от 1,6 г и 6 см (рубиновогорлый колибри) до 130 кг и 270 см (африканский страус). Самые крупные из известных птиц, мадагаскарские эпиорнисы (вымерли в историческое время), имели рост свыше 3 м и весили до 400 кг. Теплокровны, интенсивный обмен веществ обеспечивает постоянную температуру тела (39,2о-43,5оС). Челюсти в форме клюва, лишены зубов и имеют роговой покров (рамфотеку). Тело покрыто перьями, производными эпидермиса, которые растут только на определенных участках - птерилиях (аптерии оголены). Перья имеют полый стержень, нижняя часть которого (очин) погружена в кожу. От верхней части отходят два опахала, имеющие различное строение в зависимости от выполняемой функции. Абсолютное большинство видов летает благодаря тому, что их передние конечности преобразованы в крылья. Дистальные части запястья срастаются с пястью, второй и четвертый пальцы представлены одной, а третий - двумя фалангами. Плечо и предплечье имеют типичное для пятипалой конечности строение. Все современные нелетающие птицы произошли от летающих предков. У них имеются видоизмененные (пингвины) или недоразвитые (киви, страусы) крылья. Некоторые птицы не летают потому, что их крылья очень слабы.
Большинство птиц используют машущий полет, крылья при этом совершают ритмичные взмахи. Ближняя к телу часть крыла движется вверх-вниз, удаленная - по траектории, напоминающей движение пропеллера. Крылья служат и несущими плоскостями, удерживающими птицу в воздухе, и тяговыми устройствами, толкающими ее вперед с достаточной для создания подъемной силы скоростью. Такой полет основан на силе мускулов и требует максимальной отдачи. Затраты энергии в полете у большинства птиц возрастают в 10-12 раз, у самых лучших летунов (крачки, стрижи, ласточки) - в 5-6 раз. Использование машущего полета ограничивает массу тела. Птицы весом 10-12 кг (дрофы, пеликаны, лебеди) взлетают с трудом, после длительного разбега и, как правило, против ветра. Самые крупные современные летающие птицы - грифы и кондоры весом до 14-15 кг - могут только парить на неподвижно распластанных крыльях, используя энергию восходящих потоков воздуха. Контурные перья, налегая друг на друга как черепица, создают обтекаемую поверхность и гасят сопротивление воздуха в полете. Прочные и эластичные маховые перья образуют несущую плоскость крыла, рулевые перья образуют хвост, используемый в полете для руления и торможения.
С приспособлением к полету связаны особенности внутреннего строения птиц. Туловищные позвонки срослись друг с другом в спинную кость, а поясничные, крестцовые и хвостовые - в сложный крестец. Концевые хвостовые позвонки срастаются в пигостиль. Грудина большая, ее гребень (киль) служит местом прикрепления мощной летательной мускулатуры. Ребра имеют крючковидные отростки, связывающие их друг с другом в прочную малоподвижную коробку. Кости тонкостенные, некоторые внутри полые, их прочность увеличивается тонкими внутренними перегородками. Ноги с удлиненной цевкой и 4 пальцами, 3 из которых обращены вперед, 1 назад. У некоторых птиц 3 или 2 пальца. Некоторые кости передней конечности срастаются, увеличивая прочность частей крыла, несущих первостепенные маховые перья, наиболее важные для продвижения птицы вперед во время полета.
Сердце четырехкамерное, круги кровообращения полностью разделены. Легкие напоминают губку, пронизанную тонкими ветвящимися каналами, парабронхами, где и происходит газообмен. Часть бронхов расширяется в огромные тонкостенные воздушные мешки (5 пар), располагающиеся между внутренними органами, мышцами под кожей и даже в пневматичных костях. Мешки предназначены для хранения и перераспределения воздуха в дыхательной системе, они обеспечивают непрерывное поступление воздуха в легкие.
Пищу глотают, не пережевывая. В толстостенном мускульном желудке пища перетирается, измельчается и подготавливается к дальнейшему перевариванию в кишечнике. Рацион большинства видов состоит из высококалорийной животной пищи - рыбы, ракообразных, кальмаров, насекомых, паукообразных, моллюсков, дождевых червей. Хищные птицы питаются рептилиями, птицами, млекопитающими. Растительноядные виды предпочитают плоды и семена. Многие тропические птицы специализируются на питании цветочным нектаром (колибри, нектарницы, медососы). Травоядных и листоядных видов очень мало (гусеобразные, тетеревиные, гоацин).
Почки составляют до 2,6% массы тела. Мочеточники открываются в клоаку, где происходит обратное всасывание воды и откуда вместе с фекалиями выделяется моча, имеющая вид беловатой кашицы. Почки выделяют продукты белкового и солевого обмена. Избыток солей выводится также из ноздрей в виде секрета.
Размножение
Раздельнополы. Половая система представлена парными семенниками и открывающимися в клоаку семяпроводами; яичник у большинства видов только левый. Оплодотворение яйцеклетки происходит в начальном отделе яйцевода, который открывается воронкой в полость тела, а другим концом - в клоаку. Двигаясь по яйцеводу, яйцеклетка покрывается оболочками (секретом желез его стенок): белковой, двумя подскорлуповыми и известковой скорлупой. Яйца разных видов отличаются размерами, формой и окраской скорлупы, фактурой поверхности. Яйца имеют тупой и острый концы. Круглые яйца откладывают совы, яйца с резкими различиями тупого и острого концов - кайры. Белые яйца характерны для обитателей дупел, нор и других убежищ, укрывающих яйца от хищников. У других видов скорлупа содержит пигментацию, расположенную в два слоя. Плодовитость зависит от обеспеченности кормом, возраста и видовой принадлежности. Почти все кулики откладывают по 4 яйца, чайки - по 3, голуби - по 2 яйца, многие козодои, трубконосые и пингвины - 1. Самые большие кладки у куриных и пластинчатоклювых. Самка серой куропатки способна отложить в одно гнездо до 28 яиц.
Для птиц характерны сложные формы заботы о потомстве - построение гнезд, насиживание яиц, выкармливание, воспитание и обучение птенцов. Насиживая, птицы обогревают яйца, сокращая сроки развития эмбрионов в несколько раз по сравнению с рептилиями. Наседка способна регулировать мощность теплового потока, притекающего к яйцам. Насиживают от 11 до 80 дней. Успешно высиживают птенцов при температуре –45о - +45оС. При этом температура поверхности тела наседки в точке его соприкосновения с яичной скорлупой всегда +37-38оС. Чтобы тепло шло к кладке быстрее и экономичнее, у птиц появляются наседные пятна: перья на нижней стороне тела выпадают и обнажается оголенная, припухшая кожа. Благодаря интенсивному кровоснабжению наседного пятна, его температура обычно на 1-2о выше, чем на остальной поверхности тела. Усаживаясь на кладку, птица раздвигает брюшные перья и встряхивается, чтобы наседные пятна плотнее прижались к яйцам. Некоторые насиживают на земле, в естественных убежищах (дуплах, расселинах скал) или роют норы. Большинство строят гнезда из растений или сырой почвы. Толстые ветви складывают в кучу, плотно подгоняя их друг к другу. Тонкие прутья изгибают и переплетают. Травинки, стебли злаки, листья, шерсть свивают и укладывают в несколько слоев. Ласточки, поползни, птицы-печники лепят гнезда из глины. Стрижи в качестве строительного материала используют собственную слюну, затвердевающую на воздухе. Мелкие птицы (корольки, колибри, нектарницы) пользуются паутиной. Гнезда обеспечивают компактное расположение яиц при насиживании и уменьшают рассеивание тепла во внешнюю среду.
У выводковых птиц птенцы рождаются зрячими, покрытыми густым пухом. Спустя несколько часов после рождения способны следовать за родителями и добывать самостоятельно корм (куриные, пластинчатоклювые, кулики). У птенцовых птиц птенцы рождаются беспомощными, голыми и слепыми и целиком зависят от корма, доставляемого родителями. В первые дни не могут поддерживать постоянную температуру тела и нуждаются в обогреве родителями (дятлы, ракшеобразные, голуби, певчие птицы). Между выводковыми и птенцовыми типами известны промежуточные варианты. Например, птенцы чаек рождаются покрытые густым, теплым пухом и уже вскоре могут быстро бегать и прятаться от опасности. Но они зависят от корма, приносимого родителями, пока не поднимутся на крыло. Обычно родители приносят корм в клюве. У некоторых видов имеются подъязычные или шейные мешки, другие доставляют корм в пищеводе, зобе или желудке. Корм отрыгивается маленькими порциями в раскрытые клювы птенцов.
Распространение
Распространены повсеместно, за исключением внутренних районов Антарктиды. Антарктические побережья и прилежащие острова с ноября по март густо населены птицами, средства к существованию им дает океан. В Арктике, включая острова у северного побережья Гренландии, Шпицберген, Землю Франца-Иосифа, Новую Землю и Северную Землю находится область гнездования чаек, крачек, люриков, казарок, куропаток.
В горах птицы встречаются вплоть до нивального пояса. В Андах обнаружено гнездо кондора на высоте 6650 м. В Гималаях и в Тибете горные вьюрки, воробьи, горихвостки, клушицы выводят птенцов на высоте 5000-6000 м. Устойчивость к низким температурам и недостатку кислорода позволяет птицам во время миграций легко преодолевать высочайшие горные цепи. Так, сизоворонки, цапли, ястребы пересекают Главный Кавказский хребет на высоте до 4000 м. Одна из регулярных миграционных трасс гусей пролегает над Гималаями на высоте 9000 м. Абсолютный рекорд подъема установил африканский гриф, столкнувшийся с самолетом на высоте 11150 м.
В зоне пустынь уживаются лишь неприхотливые жаворонки, каменки и рябки. К сильной жаре птицам приспособиться труднее, чем к холоду. Избыток тепла во избежание перегрева необходимо быстро рассеивать в воздухе. Это доступно лишь видам, обладающим физиологическими и поведенческими приспособлениями. Однажды в Сахаре наблюдали, как местные пустынные воробьи бодро носили корм своим птенцам при температуре +50С, в то время как вокруг от жары в массе гибли мелкие европейские птицы, совершающие в это время транссахарский перелет на африканские зимовки.
Видовое разнообразие птиц меняется в зависимости от условий. Наиболее богаты птицами лесные экосистемы. В смешанном лесу средней полосы России на 1 кв. км можно найти до 400 гнезд 50 видов. Орнитофауна Московской области включает до 180 гнездящихся видов. В Уссурийском крае гнездятся более 250 видов. Самая богатая орнитофауна - в Южной Америке.
Мировой океан также населен птицами, хотя по численности морские птицы значительно уступают сухопутным. Настоящими морскими птицами являются пингвины, трубконосые, чистиковые, крачки, чайки, веслоногие и пластинчатоклювые.
Миграции
Перелетные птицы совершают регулярные миграции по относительно постоянным маршрутам в строго определенное время года. Протяженность маршрутов иногда составляет десятки тысяч километров. Самая длинная миграционная трасса полярной крачки, гнездящейся на Таймыре и зимующей у побережий Антарктиды составляет около 24000 км. Преодолевает ее она за 3 месяца. Рекорд принадлежит бурокрылым ржанкам, зимующим на Гавайских и Маркизских островах в Тихом океане. Осенью из Чукотки и Аляски они добираются до Алеутских островов, где отдыхают броском на юг. От Гавайских островов их отделяет 3300 км океана. Летя со скоростью 94 км/ч, ржанки достигают цели за 36 часов. Кочующие (номадные) птицы, непрерывно странствуя в поисках массовых кормов, тоже преодолевают сотни километров, но при этом не придерживаются постоянных сроков, маршрутов и мест пребывания (клесты, чечетки,розовые скворцы). Жизнь оседлых птиц протекает на постоянных участках, зимой они совершают недальние перекочевки или суточные перелеты на несколько километров к местам кормежки (врановые, тетеревиные, синицы).
В большинстве случаев миграции являются сезонными и связаны с тем, что в летний период птицы размножаются там, где больше корма и меньше хищников, а на зиму улетают в места с более теплым климатом. Сезонные миграции птиц Северного полушария возникли в процессе эволюции как ответ на строгую очередность следования и предсказуемость наступления продолжительных благоприятных и неблагоприятных периодов. Непогода не останавливает миграцию, но может изменить направление пролета. Некоторые птицы летят днем, ориентируясь по солнцу, другие - по ночам, ориентируясь по звездам или магнитному полю Земли. Летом молодые птицы запоминают область своего рождения (радиусом несколько км) и весной туда возвращаются (филопатрия). Взрослые птицы весной возвращаются в то место, где выводили птенцов прошлым летом (гнездовой консерватизм). Осенью птицы прилетают точно в то место, где зимовали в прошлом году.
Перелеты птиц запрограммированы их физиологическим состоянием. При содержании перелетных птиц в неволе во время миграций они мечутся по клетке, стараясь из нее вырваться. В конечном итоге за сутки птица тратит почти столько же энергии, сколько израсходовала бы двигаясь по трассе миграции.
Источником энергии для перелетов служит подкожный жир. Одного грамма птице размером с воробья хватает для беспосадочного перелета на 100 км, а накопить этот грамм при изобилии корма можно за день. Перелет отнимает много энергии, поэтому в пору миграций птицы едят намного больше, чем в другое время (миграционная гиперфагия).
Положение в современном мире
С 1600 г. вымерло более 100 видов птиц. В большинстве своем это были островные узкоареальные виды с низкой общей численностью. Свыше 30 видов исчезли в 20 веке, более тысячи могут исчезнуть в ближайшее время. 100 видов в настоящее время представлены на Земле менее чем 2000 особей. Причиной вымирания видов в историческое время (в отличие от вымирания в древние эпохи) является деятельность людей по изменению природных ландшафтов и сообществ.
В прошлом главной причиной вымирания была интродукция на острова домашних или сопутствующих человеку животных (кошек, крыс и свиней). Неумеренное применение пестицидов нанесло огромный урон популяциям европейских и американских птиц. Нефтяное загрязнение океанов привело к сокращению численности морских птиц. Но главную угрозу сегодня представляет стремительное сокращение площади исконных мест обитания, прежде всего, тропических лесов.
В настоящее время в экономически развитых странах Европы и Америки, в Австралии, Японии, некоторых государствах Юго-Восточной Азии охрана диких птиц оформилась в мощное движение, объединяющее науку, просвещение, индустрию туризма и даже издательское дело. 209 видов и 83 подвида птиц занесены в Красную книгу МСОП.
В России изучением и охраной птиц заняты преимущественно орнитологи. Всероссийское Орнитологическое Общество носит имя М. А. Мензбира, а Союз охраны птиц открыт как для орнитологов-профессионалов, так и для любителей птиц.
Высочайшая потребность птиц в кислороде отразились на строении их воздухоносных путей и легких, а также привела к появлению воздушных мешков.
Воздухоносные пути у птиц начинаются носовыми отверстиями (ноздрями) в клюве. Вход в них окружен венчиком из перьев, предотвращающих проникновение пыли и воды (у водоплавающих птиц ноздри дополнительно окружены восковой кожицей) в носовую полость. Из нее воздух через хоаны и ротоглоточную полость поступает в верхнюю гортань. Здесь надгортанного хряща нет, а его функцию при глотании выполняет поперечная складка слизистой оболочки и задняя часть языка. Верхняя гортань переходит в длинную трахею, которая состоит из большого числа (у кур от 100 до 130, а у гусей - до 200) замкнутых колец. В конце трахеи расположена нижняя, или певчая гортань. Она представляет собой (рис. 3) расширение, которое через две голосовые щели, открывается в правый и левый главные (или первичные) бронхи .
|
Рис. 3. Певчая гортань: 1 - трахея; 2 - расширение гортани; 3 - мостик; |
|
Стенки голосовых щелей при выдохе способны колебаться со звуковыми частотами, а расширение нижней гортани усиливает образующийся звук (резонатора). Поэтому, нижняя гортань наряду с функцией воздухоносных путей, способна формировать голос птиц.
Каждый главный бронх (правый и левый) идет от нижней гортани к легкому на своей стороне.
Легкие птиц расположены в грудобрюшной полости (у птиц имеются лишь зачатки диафрагмы) слева и справа от позвоночника. Они являются упругими (у млекопитающих они эластичные), а их дорсальная поверхность соединена с ребрами . Легкие состоят из системы открытых с обоих концов трубочек, в которых воздух движется только в одном направлении. Эти трубочки образуются при последовательном делении правого (в правом легком) и левого (в левом легком) первичных бронхов на вторичные эндо- и эктобронхи . В дорсальной части легкого преимущественно образуются эндобронхи , а в вентральной - эктобронхи . Эндобронхи проникают в паренхиму легкого и там последовательно распадаются на множество более мелких парабронхов и оплетенных кровеносными сосудами воздушных капилляров (здесь происходит обмен газов между воздухом и кровью). Эктобронхи почти не проникают в паренхиму легкого, а выходят из него и образуют слепые выросты, названные воздушными мешками .
Воздушные мешки расположены между внутренними органами, между мышцами, под кожей, а некоторые (особенно у хищных птиц) даже соединяются с полостями пневматических костей (шейные и спинные кости, позвонки, плечевая, грудная и крестцовая кости, позвоночные концы ребер). Поэтому через их выступающий обломок птица может дышать при повреждении гортани и трахеи. К основным воздушным мешкам относятся четыре парных (шейные, переднегрудные, заднегрудные и брюшные) и один непарный (ключичный). По локализации и вкладу во внешнее дыхание их делят на передние (шейные, ключичный и переднегрудные) и задние (заднегрудные и брюшные) воздушные мешки. Их общий объем в несколько раз больше легких.
Газообмен в воздушных мешках не происходит, а основная их функция заключается в обеспечении вентиляции легких (втягивают и выталкивают воздух). Кроме того, воздухоносные мешки обеспечивают охлаждение птиц, снижают плотность ее тела, служат резервуаром воздуха, способствуют нормальному положению тела при полете, выполняют роль амортизатора для внутренних органов при резких перемещениях, а также улучшают прохождение кишечного содержимого и выделение помета .
Таким образом, органы дыхания и малый круг кровообращения способствуют газообмену между альвеолами легких и кровью. Затем, насыщенная кислородом артериальная кровь должна быть доставлена к клеткам, а образовавшийся в них избыток углекислого газа уже с венозной кровью - поступить в структуры, обеспечивающие его выход в окружающую среду.
Следовательно, дыхание у животных с легочным типом дыхания можно разделить на следующие этапы:
внешнее дыхание или вентиляция легких;
обмен газов между альвеолами легких и кровью капилляров малого круга кровообращения;
транспорт газов кровью;
газообмен между кровью капилляров большого круга кровообращения и клетками тканей;
внутреннее (клеточное или тканевое) дыхание.
Рис.2. Система дыхания птиц
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.
2. Дыхание.
Воздух при вдохе по трахее и первичным бронхам попадает преимущественно в задние дыхательные мешки, а при выдохе продвигается в легкие. При втором вдохе воздух из легких попадает в передние мешки, при втором выдохе воздух выходит наружу.
Примечательно, что в дыхательных путях птиц не обнаружено никаких клапанов, поэтому все причудливые движения воздуха происходят по законам гидродинамики. Такая система дыхания называется «двойным дыханием».
3. Газообмен.
Интенсивности газообмена способствует наличие противоточной системы кровообращения в легких птиц, т.е. кровь и воздух движутся в противоположных направлениях друг другу. Из-за этого более «свежие» порции воздуха контактируют с более артериальной кровью, что обеспечивает эффективный газообмен. Птицы извлекают из 1 литра воздуха 40 мл кислорода (млекопитающие - 30 мл), при этом напряженность кислорода в артериальной крови больше, а двуокиси углерода меньше, чем в выдыхаемом воздухе!
 |
|
Рис. 4. Газообмен в легких птиц.
Обозначения: 1 – задние дыхательные мешки, |
|
Подписи к картинке на английском (точный перевод). Rear air sacs – задние воздушные мешки Front air sacs – передние воздушные мешки Parts are inside the birds hollow bones – Воздушные мешки частично заполняют внутренние полости костей птиц Lung - лёгкое Mouth – ротовое отверстие Bloodflow - кровоток Airflow – поток воздуха Oxygen transfer – перенос кислорода Inside the bird lung (diagrammatic) – В лёгком птицы (диаграмма) |
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 дыхательных движений в минуту. Средняя ЧДД волнистого попугая в минуту - 68-85.
В связи с особенностями строения дыхательной системы, птицы более чувствительны к токсичным газам и чаще подвергаются простудным заболеваниям, чем млекопитающие. Многие птицы не переносят сквозняков.
Список литературы.
Печатные издания:
1. Ruben J. et al. (1997). Lung Structure and Ventilation in Theropod Dinosaurs and Early Birds,
Science 278 (5341):1267–1270.
2. Зоология позвоночных: учеб. для студ. высш. учеб. заведений/ В.М. Константинов, С.П. Шаталова. - М. : Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2004. - 527 с.: ил.
3. Биология: пособие для подготовительных отделений и поступающих в ВУЗы. ред. Н.П. Соколова. М: Высшая школа, 1994.
4. Биологический энциклопедический словарь/ гл. ред. М.С. Гиляров; Редкол.: А.А. Баев, Г.Г. Винберг, Г.А. Заварзин и др. – 2-е изд., исправл. – М.: Сов. Энциклопедия, 1989. – 864 с., ил., 30л. ил.
Интернет источники:
Википедия (раздел "Птицы”)
К классу птицы относятся теплокровные позвоночные животные, приспособленные к полету. Птицы - высокоорганизованные позвоночные, широко распространенные на Земле. Общее число видов более 8500.
От всех других животных птицы отличаются многими особенностями строения и биологии, связанными с полетом. Важный признак птиц - перьевой покров . Из перьев строится их летательный аппарат, с ними связаны многие жизненно важные процессы этих животных. Перья различны по строению и функциям. Лежащие снаружи перья с широкими и плотными пластинками называются контурными . Под ними расположены пуховые перья.
Основная часть контурного пера - длинный ствол. Толстый конец ствола, входящий в кожу, называется очин (его очиняли, когда писали перьями), выше очина ствол не имеет внутри полости, он называется стержнем , к которому прикрепляется опахало - широкая пластинка пера, образующая летательную поверхность. Каждая половинка опахала состоит из тонких роговых пластинок - бородок , от каждой из них отходят еще более тонкие отростки - бородочки , заканчивающиеся крючочками, с помощью которых они цепляются за бородочки соседних бородок (бородки I порядка, бородки II порядка). Перо такого строения оказывает воздуху большое сопротивление, и в то же время, является очень легким, что имеет значение при полете.
Под контурными перьями расположены пуховые перья , бородки которых не имеют крючочков и не соединяются друг с другом. Поэтому пуховые перья всегда «распушенные» и очень легкие. Между ними сохраняется воздух, отличающийся плохой теплопроводностью, благодаря чему тело птицы очень хорошо защищено от потерь тепла. Таким образом, перья служат не только для полета, но н для терморегуляции.
Контурные перья образуют летательную поверхность крыла, поэтому их называют маховыми . Роль руля у птицы выполняют длинные контурные перья, которые называются рулевыми .
При той большой работе, которую выполняют перья, они быстро снашиваются, с чем связано у птиц явление линьки (2-3 раза в год). Особенно болезненно проходит линька у гусей и уток, так как при этом у них выпадают сразу все маховые перья. Тогда птицы становятся совершенно беспомощными и нуждаются в особой охране их от браконьеров.
Голова у птиц маленькая и легкая, жевательные мышцы сильно уменьшены: челюсти тонкие, одеты легкими роговыми чехлами, образовав клюв . Подвижность головы обеспечивает развитая шея. Туловище плотное, обтекаемой формы. Передние конечности превратились в органы полета - крылья . Задние конечности у большинства птиц небольшие, в полете прижимаются к туловищу. Многие птицы на задних конечностях имеют по четыре пальца: три обращены вперед, а четвертый - назад (цевка ).
Трубчатые кости птиц, в отличие от других наземных позвоночных, не содержат костного мозга и заполнены воздухом. Они легки и очень прозрачны. Даже плотные и крепкие кости черепа птиц тонки и легки, срастаясь между собой, образуют очень прочный череп. Уменьшению массы скелета способствуют укорочение хвостового отдела позвоночника, отсутствие ряда костей. Таким образом, скелет птиц очень прочный и в то же время исключительно легкий. Кроме того, в скелете есть и другие приспособления к полету: поясничные и крестцовые позвонки прочно соединены, являясь опорой туловищу. К грудным позвонкам прикрепляются ребра, которые соединяются с брюшной стороны с грудиной, образуя грудную клетку. На грудине имеется большой выступ - киль , к нему прикрепляются хорошо развитые мышцы, приводящие в движение крыло. В черепе птиц различают крупную округлую мозговую коробку с большими глазницами и вытянутыми костями челюстей, лишенными зубов.
Кожа у птиц сухая. У основания рулевых перьев почти у всех птиц располагается копчиковая железа , выделяющая маслянистую жидкость. Птица смазывает ею перья, что предохраняет их от намокания и делает эластичными. Расположение мышц в организме птицы своеобразно: на спинной стороне их почти нет, основная масса находится на брюшной стороне и особенно сильно развиты грудные мышцы, а также мышцы голени и бедра.
В связи с отсутствием зубов у птиц имеется ряд особенностей в строении и работе органов пищеварения. Пищевод птиц образует выпячивание — зоб , где постепенно накапливается пища, здесь же она увлажняется и размягчается и затем поступает в желудок, состоящий из двух отделов: железистого и мускулистого . В железистом пища перерабатывается химически, под действием желудочного сока. В мускулистом отделе у птиц имеются мелкие камешки, которыми пища перетирается, размельчается и еще больше растворяется. Далее пища обрабатывается желчью печени и соком поджелудочной железы и, всасываясь стенками короткого кишечника, усваивается. Пищеварение проходит у птиц быстро, непереваренные остатки пищи не задерживаются в задней кишке и выбрасываются наружу. Все это имеет большое значение при полете.
Органы дыхания у птиц . Легкие птиц отличаются от мешкообразных легких земноводных и от ячеистых легких пресмыкающихся. Легкие птиц имеют губчатое строение. Входящие в них бронхи многократно ветвятся. Ряд разветвлений бронхов оканчивается в полости легких, а некоторые, выходя из них, расширяются, образуя воздушные мешки , которые расположены между мышцами, внутренними органами и в трубчатых костях. Дыхание в покое осуществляется посредством расширения и сужения грудной клетки. В полете такое дыхание невозможно. В это время оно осуществляется так: при каждом взмахе крыла воздушные мешки растягиваются и заполняются воздухом, при опускании крыльев мешки сжимаются и воздух через легкие выходит наружу. Благодаря этому воздух автоматически дважды проходит через легкие, и птицы даже при очень быстром полете не страдают от одышки.
Органы кровообращения у птиц . Сердце у птиц, в отличие от пресмыкающихся, четырехкамерное : состоит из двух предсердий и двух желудочков. Левая половина сердца содержит артериальную кровь, правая — венозную. Движение крови происходит, как у земноводных и пресмыкающихся, по двум кругам кровообращения. Но артериальная кровь никогда не смешивается с венозной. Благодаря этому у птиц постоянная температура тела , во многих случаях более высокая, чем у человека (40-45°C). Правда, у птенцов она колеблется, и их необходимо согревать. Птицы относятся к теплокровным животным.
Органы выделения птиц - парные почки . От них отходят мочеточники, по которым моча попадает в клоаку. Мочевой пузырь отсутствует.
Головной мозг птиц , по сравнению с таковым у рыб, земноводных, пресмыкающихся, развит сильнее, особенно мозжечок , обеспечивающий координацию движений, и большие полушария , что обусловливает более сложное поведение птиц. Из органов чувств наиболее развиты органы зрения и слуха. Глаза у птиц, как и у пресмыкающихся, снабжены тремя веками: верхним, нижним и мигательной перепонкой.
Орган слуха состоит из трех отделов: внутреннего , среднего и наружного слухового отверстия.
Размножение и развитие птиц
Птицы - раздельнополые. У самца развивается два семенника , у самки - один яичник . От органов размножения в клоаку тянутся выводковые трубки (два семяпровода или яйцевод). Яйца созревают постепенно и откладываются по одному через определенные промежутки времени. В отличие от пресмыкающихся, все птицы, кроме сорных кур, насиживают яйца .
Внутреннюю часть яйца составляет желток с находящимся на его поверхности зародышевым диском . Желток одет очень тонкой оболочкой и поддерживается в жидком белке двумя плотным белковыми канатиками . Подвешенный желток подвижен и располагается так, что зародышевый диск всегда находится наверху ближе к теплому телу насиживающей птицы. Подскорлуповая оболочка , одевающая белок, на тупом конце яйца расслаивается и образует небольшую воздушную камеру . Яйцо сверху покрыто известковой оболочкой , пронизанной порами, через которые осуществляется газообмен зародыша с внешней средой. Снаружи на скорлупе имеется тонкая пленка, защищающая яйцо от проникновения в него микробов.
Яйцо птицы может развиваться только при нагревании (насиживании) до температуры 38-40°C. Продолжительность насиживания у различных птиц разная: у голубя она длится 15-18 дней, у колибри - 10-12, у страусов - 55-60 дней, у других птиц - от 17 до 21 дня.
У развивающегося зародыша сначала образуются зачатки мозга и мышечных сегментов, далее обособляется громадная голова с зачатками жаберных щелей. Очень рано закладывается сердце. Конечности закладываются в виде выпячиваний, более близких к плавникам, чем к крылу и ноге. Еще через несколько дней они начинают напоминать лапки наземных низших позвоночных. Хвост закладывается коротким с самого начала, но по количеству позвонков он ближе к хвосту пресмыкающихся.
Постепенно формируются все органы. По строению они начинают становиться типичными для птиц. Наконец, израсходовав весь питательный материал яйца, птенец движением клювика, снабженного на конце крепким бугорком, продалбливает скорлупу и вылупливается.
В зависимости от уровня развития различают птенцов выводковых и птенцовых . Выводковые после вылупливания вполне развиты, могут самостоятельно передвигаться. Птенцовые - недоразвитые, голые, слепые, беспомощные, лишь слегка покрыты пухом. Их кормят родители до тех пор, пока они не станут самостоятельными.
Кроме того, ряд птиц проявляют особую заботу о птенцах. Это и подбор мест для гнездования, его обустройство, маскирование, насиживание яиц, обогревание и вскармливание птенцов, очистка гнезда и т. д. Существуют и другие формы заботы. Например, известно, что кукушка откладывает яйцо в гнезда других птиц, и хотя сама не насиживает яиц, но проявляет заботу о будущем птенце: смотрит за тем, чтобы хозяин гнезда не заметил подкидыша и не выбросил его из гнезда. Как правило, в гнезде кукушонок вылупливается первым и начинает сам о себе заботиться: выбрасывает оставшиеся яйца из гнезда или даже птенцов, обеспечивая себе полноценное питание до вылета из гнезда. Забота птиц проявляется и в том, что взрослые птицы в случае опасности подают сигнал тревоги птенцам, или же самка отвлекает «посягателя» на гнездо различными маневрами, притворяясь раненой, бьет крыльями по земле и другими способами.