Класс птицы.

Первые теплокровные яйцекладущие животные. Тело птиц покрыто перьями, передние конечности превратились в крылья, челюсти образуют клюв. Птицы адаптировались к различным средам обитания, к различным источниками питания и широко расселились по Земле. Класс включает около 9000 видов, которые объединены в 40 отрядов.

Птиц делят на два подкласса: ящерохвостых и веерохвостых.

Подкласс 1. Ящерохвостые, или древние птицы. Сюда входит только археоптерикс – ископаемая птица.

Подкласс 2. Веерохвостые, или настоящие птицы подразделяется на три основных надотряда.

Надотряд 1. Бескилевые, или страусовые. Сюда относится африканский, южноамериканский и австралийские страусы и киви. Все они исключительно бегающие птицы с недоразвитыми крыльями и плоской, лишенной киля грудиной. Размеры, исключая киви, очень крупные. Копчиковая железа отсутствует.

Надотряд 2. Пингвины. Птицы Антарктиды, но, следуя холодными течениями, могут проникать далеко к северу, местами до экватора. Это не летающие птицы, но превосходно плавающие и ныряющие, которые отличаются от всех прочих птиц передними конечностями, видоизмененными в ласты и примитивной цевкой. Самый крупный – императорский пингвин имеет массу до 40 кг.

Надотряд 3. Килевые. Сюда относятся все прочие птицы, видов которых насчитывается около 15 тыс.

Основные признаки птиц.

1. Тело покрыто перьями, выполняющими теплоизоляционную функцию и обеспечивающими обтекаемость тела. Кожа тонкая, эластичная, практически лишена желез. Есть только копчиковая.

2. В скелете отсутствуют зубы, произошла их замена на роговые чехлы на клюве.

3. Превращение передних конечностей в крылья сопровождалось перестройкой скелета и мускулатуры конечностей и плечевого пояса.

4. Преобразование скелета и мускулатуры задних конечностей и тазового пояса обеспечили возможность двуногого хождения по твердому субстрату и плавание. В стопе появилась цевка, и осталось четыре пальца.

5. Возникла пневматизация костей, что увеличило их прочность. На грудине образовался мощный киль.

6. Мускулатура дифференцирована сильнее, чем у рептилий. Наиболее хорошо развита мускулатура, приводящая в движение крылья.

7. Желудок состоит из двух отделов – железистого и мускульного. Кишечник открывается в клоаку. Для птиц характерно питание самой разнообразной пищей, быстрое пищеварение.

8. Полное разделение большого и малого кругов кровообращения способствовало лучшему снабжению тканей кислородом и питательными веществами. Возникло четырехкамерное сердце. Сохраняется правая дуга аорты, а левая редуцируется. Артериальный ствол представлен двумя сосудами – легочной артерией и правой дугой аорты.

9. Возникла интенсификация дыхания за счет системы воздушных мешков, связанных с легкими. Сами легкие небольшие, губчатые, прирастающие к ребрам и позвоночнику. Появилось двойное дыхание.

10. Происходит прогрессирующее развитие переднего мозга и мозжечка, в связи с полетом усложняются органы чувств, особенно органы зрения.

11. В выделительной системе отсутствует мочевой пузырь, почки тазовые.

12. Повышенная, но постоянная температура тела позволила птицам освоить зоны с холодным климатом.

13. У самок птиц возникла редукция правого яичника и яйцевода. Яйца с большим запасом питательных веществ. Птицы насиживают кладку яиц, заботятся о потомстве.

14. Птицы по многим морфологическим признакам схожи с пресмыкающимися: наличие роговых чешуй на конечностях, почти полное отсутствие кожных желез, сходное строение мочеполовой системы, характер эмбрионального развития, схема периферической кровеносной системы и присутствие одного затылочного мыщелка.

Черты приспособления птиц к полету:

1. Превращение передних конечностей в крылья;

2. Обтекаемое тело, покрытое перьями, черепицеобразно налегающих в крыле;

3. Формирование грудины в виде киля, с мощной мускулатурой, управляющей крыльями;

4. Двойное дыхание, обеспечивающее интенсивный метаболизм;

5. Облегченный скелет (полые кости);

6. Уменьшение массы тела благодаря отсутствию мочевого пузыря, одного яичника, зубов, прямой кишки;

7. Наличие высокой остроты зрения и прогрессивное развитие головного мозга, в частности, мозжечка.

Филогения. Птицы произошли от древних рептилий примерно 200 – 150 млн. лет назад. Были найдены остатки археоптерикса, жившего в юрском периоде мезозойской эры. Современные птицы не являются прямыми потомками археоптерикса.

Ароморфозы.

Птицы произошли от рептилий в результате следующих ароморфозов.

1. Появился перьевой покров, который позволил летать и хорошо сохранять тепло.

2. Передние конечности превратились в крылья.

3. Венозный и артериальный кровоток полностью разделился в связи с появлением полной перегородки в сердце. Четырехкамерность сердца обеспечила увеличение интенсивности обмена веществ, теплокровность.

4. Легкие губчатые, дыхание с двойным газообменом при вдохе и выдохе.

5. Произошло развитие больших полушарий переднего мозга и мозжечка.

Строение и жизнедеятельность.

Тело птиц подразделяется на голову, шею, туловище, конечности и хвост. На голове находится клюв, состоящий из надклювья и подклювья, покрытых роговыми чехлами. У основания надклювья находится восковица – кожистое утолщение. Глаза очень крупные, за ними, скрытые перьями, находятся слуховые отверстия, ведущие к барабанной перепонке. Шея подвижная, верхние конечности превратились в крылья, на нижних 4 пальца, три направлены вперед, один – назад. Пальцы заканчиваются роговыми коготками. Нижняя часть ног покрыта роговыми чешуями.

Покровы. Кожа тонкая, состоит из многослойного эпидермиса и дермы. Кожные железы отсутствуют, только у основания хвоста имеется копчиковая железа. Жир копчиковой железы используется для смазки оперения, и она особенно развита у водоплавающих птиц, благодаря чему их перья не намокают. У птиц, обитающих в засушливых районах (дрофа) эта железа отсутствует. Чешуи пресмыкающихся видоизменились в перьевой покров, легкий, прочный и хорошо сохраняющий тепло. Перья являются производными эпидермиса, в их состав входит белок кератин.

Часть пера, погруженная в кожу, называется очином, выше расположены полый стержень и опахало. Опахало образовано роговыми бородками первого порядка, которые отходят от стержня в обе стороны; на них находятся бородки второго порядка с мелкими крючочками, которые закрепляют бороздки между собой и образуют легкую и прочную поверхность опахала. Так устроено контурное перо.

У пуховых перьев на коротком стержне находятся длинные и тонкие, не сцепленные крючочками бороздки, пух не имеет стержня, бороздки отходят от общего основания.

Очень крупные перья, называются первостепенных и второстепенных маховых. Их наружное опахало узкое, а внутреннее – более широкое. Это дает возможность воздуху при подъеме крыла проходить между перьями, а при опускании под давлением воздуха образуется единая плоскость крыла. На хвосте находятся рулевые контурные перья. Все тело покрыто контурными покровными перьями.

При полете покровные перья придают птице обтекаемую форму и регулируют теплоотдачу. Активная мышечная работа приводит к нагреванию тела, и возникает необходимость в добавочной теплоотдаче. Для этого служат аптерии – участки поверхности тела, лишенные перьев. Оперенные участки называются птерилиями.

Перьевой покров периодически заменяется, происходит линька. Обычно она происходит постепенно, но у некоторых видов происходит настолько интенсивно. Что они теряются способность к полету. Например, у тетеревов, глухарей, уток, гусей, и лебедей почти одновременно выпадают маховые перья.

Скелет и мускулатура. Скелет легок и прочен из – за тонкости костей и их пневматичности – в костях имеются большие полости. Он состоит из четырех отделов: черепа, осевого скелета, скелета конечностей и их поясов. Череп имеет мозговой и лицевой отделы. Мозговой отдел крупный, сочленяется с позвоночником одним мыщелком, как у рептилий. В лицевом отделе огромные глазницы и вытянутые челюсти, видоизмененные в клюв. Скелет туловища включает пять отделов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый, хвостовой. Шейных позвонков от одиннадцати до двадцати пяти. Для них характерны седловидные суставы, что обеспечивает большую подвижность шеи (у сов угол поворота головы составляет 270 градусов). Грудных позвонков от 3 до 10. Они срастаются в единую спинную кость, соединяющуюся очень тугим суставом со сложным крестцом. Поясничных позвонков – шесть, крестцовых – два. Все поясничные, крестцовые и передние хвостовые позвонки срослись в сложный крестец (в его составе от 10 до 22 позвонков). Свободных хвостовых позвонков остается не более 5 – 9, последние 4 – 8 хвостовых позвонков слились, образовав копчиковую кость – вертикальную костную пластинку, к которой прикрепляются хвостовые перья.

Грудная клетка образована грудиной и ребрами, состоящими из двух косточек – спинной и брюшной, соединенных суставом под углом друг к другу. Верхние концы спинных косточек подвижно соединяются с отростками позвоночника, а нижние концы брюшных – с грудиной. Благодаря такому строению ребер грудина может приближаться и отодвигаться по отношению к позвоночнику во время дыхательных движений. На верхней части ребер находятся плоские выросты, накладывающиеся на задние ребра, что увеличивает прочность грудной клетки. У большинства птиц на грудине имеется киль, к которому прикрепляются грудные мышцы, приводящие в движение крылья.

Передние конечности (крылья) состоят из мощной плечевой кости, двух костей предплечья – локтевой и лучевой и кисти, которая соединяется с предплечьем двумя косточками запястья. Остальные его косточки и косточки пясти срослись, образовав общую кость – пряжку. Осталось только три сильно редуцированных пальца: второй, третий и четвертый. Скелет задних конечностей представлен бедренными костями (сросшимися большой и малой берцовыми) голени и стопой. В стопе различают цевку и четыре пальца. Цевка образована сросшимися костями предплюсны и плюсны.

Пояс передних конечностей состоит из парных костей: мощных вороньих, нижними концами соединяющихся с передним концом грудины, а другими концами срастающихся с лопатками; саблевидных лопаток, лежащих на ребрах, и ключиц, которые срослись в нижней части и образовали вилочку, характерную для птиц.

Пояс задних конечностей образован парными сросшимися костями: подвздошными, седалищными и лобковыми. Причем таз птиц открытый, седалищные и лобковые кости не срастаются друг с другом по средней линии тела, что связано с откладыванием крупных яиц. Из – за того, что основная нагрузка при ходьбе ложится на задние конечности, тазовые кости массивные, прочно срастаются со сложным крестцом.

Мускулатура птиц развита сильнее, чем у пресмыкающихся. Особенно сильно развиты мышцы, опускающие и поднимающие крылья (грудные и подключичные соответственно), сильно развиты мышцы ног, особенно у бегающих птиц.

Пищеварительная система. Птицы – гомойотермные животные с очень высокой интенсивностью обмена веществ. Все современные птицы не имеют зубов, и пережевываться пища не может. Клюв имеет самое разное строение в зависимости от характера пищи. Во рту находится язык, также приспособленный к различной пище. В ротовую полость открываются слюнные железы. Пища проглатывается и по пищеводу направляется в желудок. У некоторых птиц пищевод расширяется в зоб, в котором хранится пища. У голубя в нем происходит набухание зерен, а в период размножения в зобе образуется «птичье молоко» – белая питательная творожистая масса для выкармливания птенцов. По пищеводу пища отправляется в желудок, в его первый, железистый отдел, где на нее воздействуют ферменты. Отсутствие зубов компенсируется мускульным отделом желудка, в котором происходит перетирание пищи с помощью сокращения его стенок, покрытых рогоподобным слоем кутикулы. Зерноядные птицы заглатывают камешки, способствующие перетиранию пищи. Из желудка пищевая масса поступает в двенадцатиперстную кишку, где на нее воздействуют ферменты поджелудочной железы и желчь печени.

Из двенадцатиперстной кишки пища попадает в тонкий кишечник, где завершается переваривание белков, жиров и углеводов. Толстый отдел кишечника короткий, а впадающая в клоаку прямая кишка еще короче, поэтому фекалии не накапливаются, что уменьшает массу тела.

Дыхательная система. Приспособлена к наиболее полному газообмену и ряду других функций. Длинная трахея начинается с верхней гортани, которая открывается гортанной щелью в ротовую полость, в месте разделения трахеи на два бронха находится расширение – нижняя гортань с голосовыми перепонками. Бронхи входят в легкие и ветвятся. Веточки бронхов соединяются многочисленными тонкими каналами, от которых отходят множество выростов – бронхиолей, оплетенных капиллярами. Альвеолы у птиц отсутствуют.

Часть ответвлений бронхов проходит сквозь легкие и образует огромные тонкостенные воздушные мешки. Различают передние (непарный межключичный и пара переднегрудных) и задние (парные заднегрудные и брюшные) воздушные мешки. Газообмен в воздушных мешках не происходит, они выполняют функцию «воздушного насоса», прокачивая воздух через легкие.

Сами легкие у птиц небольшие и слаборастяжимы. В отличие от мешковидных легких земноводных и ячеистых легких рептилий, легкие у птиц губчатые и приспособлены для однонаправленного тока воздуха при вдохе и выдохе – из задних воздушных мешков в передние. Это явление газообмена при вдохе и выдохе называется двойное дыхание. При вдохе грудина опускается, вдыхаемый воздух проходит в задние воздушные мешки, оттуда через легкие, в которых происходит газообмен, в передние воздушные мешки. При выдохе воздух выходит из передних воздушных мешков наружу, из задних – проходит через легкие и выводится из организма.

Кроме однонаправленности движения воздуха, насыщение крови кислородом обеспечивается противоточным движением крови по отношению к движению воздуха. Благодаря этому осуществляется необычайно высокая эффективность газообмена, при которой организм получает достаточное количество кислорода даже на больших высотах.

Другая важная функция воздушных мешков – предохранение организма от перегревания: воздух охлаждает внутренние органы и мускулатуру (теплопродукция в полете в 8 раз больше, чем в покое). Воздушные мешки уменьшают плотность тела, некоторые из них даже врастают в полости трубчатых костей. Общий объем воздушных мешков в 10 раз превышает объем легких.

Кровеносная система. Высокий уровень обмена веществ и теплокровность сопровождаются изменениями в кровеносной системе. Сердце становится четырехкамерным, перегородка делит сердце на две части – правую и левую. Каждая часть сердца состоит из предсердия и желудочка. Венозная кровь в правое предсердие возвращается по полым венам (верхней и нижней) из большого круга кровообращения.

В малом круге кровообращения при сокращении правого желудочка венозная кровь поступает по легочным артериям в легкие, где происходит газообмен, и артериальная кровь по легочным венам возвращается из малого круга кровообращения в левое предсердие.

Из левого желудочка кровь через правую дугу аорты выходит в большой круг кровообращения. От нее отделяются безымянные артерии, несущие кровь к голове, к верхним конечностям и грудине. Затем правая дуга аорты переходит в спинную аорту, обеспечивающую кровью внутренние органы.

В отличие от кровеносной системы пресмыкающихся, у птиц кровь из сердца к органам по большому кругу течет не по двум артериям (левая и правая дуги аорты), а только по одной – правой.

Эритроциты птиц двояковыпуклые, кислородная емкость крови в 2 раза выше, чем у рептилий. Т.о. кровеносная система обеспечивает метаболические процессы достаточным количеством кислорода, а средняя температура тела у птиц около 42 °С.

Нервная система. В связи с активным образом жизни происходит дальнейшее усложнение нервной системы, особенно головного мозга. Увеличиваются большие полушария за счет разрастания полосатых тел – дна переднего мозга. Крыша полушарий развита слабо, имеет гладкую поверхность. Обонятельные доли развиты слабо и примыкают к большим полушариям спереди. Промежуточный мозг прикрыт большими полушариями. В среднем мозге очень сильное развитие получили зрительные бугры, что связано с первостепенным значением зрения в жизни птиц. Мозжечок очень большой, его развитие связано с полетом, требующим быстрой и точной координации движений. От головного мозга отходит 12 пар черепно – мозговых нервов. От спинного мозга отходят спинномозговые нервы, входящие в состав периферической нервной системы.

Из органов чувств на первом месте находится зрение. Птицы имеют очень крупные глазные яблоки, увеличение абсолютных размеров глаз позволяет получить большие размеры изображения на сетчатке, лучше различить его детали.

Аккомодация осуществляется несколькими способами: в – первых, за счет изменения кривизны хрусталика, во- вторых, за счет передвижения хрусталика относительно оптической оси, в третьих – благодаря изменению кривизны роговицы. В сетчатке находятся зрительные рецепторы: палочки, обеспечивающие черно – белое видение, и колбочки – цветное. У птиц, ведущих различный образ жизни, соотношение палочек и колбочек неодинаково. У активных в сумерках и ночью преобладают палочки, а у дневных – колбочки.

Орган слуха, как и орган зрения, играет первостепенную роль. Вокруг слухового отверстия у ряда видов образуется складка кожи, наружный слуховой проход ведет к барабанной перепонке, имеющей большие размеры. Оперение по краям слухового прохода не только прикрывает слуховое отверстие, но и играет роль рупора при изменении положения головы, направляя звуковые волны в слуховое отверстие. В полости среднего уха – единственная слуховая косточка (стремечко), имеется евстахиева труба. Улитка во внутреннем ухе устроена сложнее, чем у рептилий. Обоняние у большинства птиц развито слабо.

Выделительная система. Почки тазовые. От них отходят мочеточники, открывающиеся в клоаку. Мочевого пузыря нет, что облегчает массу тела при полете. Продукт выделения – мочевая кислота (до 80% всего азота мочи), которая в виде кристаллов выпадает из раствора, образуя белую кашицеобразную массу.

Размножение. У самца рядом с почками находятся бобовидные семенники. Сперматозоиды по семяпроводам попадают в семенные пузырьки – резервуары для семени, затем в клоаку. Копулятивные органы имеются только у немногих видов (гусеобразных, страусов). У остальных введение сперматозоидов осуществляется при прижимании клоаки самца к клоаке самки.

У самок формируется только левый яичник. Редукция второго яичника, вероятно, связана с размером яиц. Формирование двух крупных яиц одновременно в двух яичниках и яйцеводах затруднительно. Воронка яйцевода находится около яичника, а его дистальный отдел (маточный) открывается в клоаку. Созревшая яйцеклетка попадает из яичника в полость тела и оттуда – в яйцевод через его воронку. Яйцеклетка должна быть оплодотворена в начальной части яйцевода. Проходя по яйцеводу, она последовательно покрывается несколькими яйцевыми оболочками: белковой, двумя пергаментообразными подскорлуповыми оболочками, наружной известковой скорлупой и тонкой подскорлуповой оболочкой, сохраняющей яйцо от проникновения бактерий.

Весь период прохождения яйца по яйцеводу у курицы занимает около суток. Скорлупа на 90% состоит из углекислого кальция. Она пронизана микроскопическими порами, обеспечивающими газообмен развивающегося эмбриона. Скорлупа является источником солей, необходимых для формирования скелета птенца. В отличие от яиц пресмыкающихся, поглощения воды из окружающей среды не происходит, вся вода, необходимая для развития эмбриона, содержится в белке и желтке. Дополнительным источником воды является метаболическая вода, образованная при окислении питательных веществ.

Зародышевый диск (Ядро яйцеклетки и небольшая часть активной цитоплазмы) находится верхней части желтка. Халазы (канатики) удерживают желток в подвешенном состоянии в центре белка. Это защищает зародыш от толчков, кроме того, а период насиживания при любом положении яйца зародышевый диск находится сверху, ближе к теплу.

Развитие. Пока яйцо движется по яйцеводу (15 – 20 часов), происходит неполное дробление и формируется зародышевый диск, состоящий из двух слоев клеток. У кур насиживание начинается не сразу, а после того, как отложено несколько яиц. Пока насиживание не началось и температура ниже 40°С, развитие зародыша приостанавливается и возобновляется после начала насиживания. При развитии зародыша формируются зародышевые оболочки, характерные для амниот: амнион с амниотической жидкостью, сероза и аллантоис. Аллантоис образуется как вырост задней части кишечника и служит для накопления продуктов выделения. Позднее он плотно прилегает к скорлупе и становится органом дыхания, т.к. в его стенках очень много кровеносных сосудов. Желточный мешок постепенно уменьшается, кроме того, на 10 – е сутки зародыш начинает заглатывать небольшими порциями амниотическую жидкость, которая служит дополнительным питанием. Позже и белок из белковой оболочки потребляется зародышем.

К этому времени на надклювье формируется «яйцевой зуб» – известковый нарост, с помощью которого птенец прорывает подскорлуповую оболочку воздушной камеры и переходит на легочное дыхание. Через несколько часов с помощью этого зуба птенец пробивает скорлупу и освобождается от зародышевых и яйцевых оболочек.

Птенцов птиц можно разделить на две группы: выводковых и птенцовых. К выводковым относятся, например, птенцы отряда курообразных, которые появляются на свет опушенными, зрячими, с открытыми слуховыми проходами. Обсохнув, цыплята уже через несколько часов ищут корм самостоятельно. Птенцы у птенцовых птиц (отряд воробьинообразных) вылупляются голыми, слепыми, с закрытыми слуховыми проходами и нуждаются в регулярном обогреве и кормлении.

Дата добавления: 2015-07-08