Особенности внешнего строения и покровов птиц.

О.К. № 23. Биология. 7 класс

Орнитология – наука, изучающая птиц. Все особенности птиц связаны с освоением ими воздушного пространства и приспособлением к полету.

Тело птиц покрыто перьями – выполняют теплоизоляционную функцию, обеспечивают обтекаемость тела, образуют несущие плоскости в полете (крылья, хвост). Перья – производные кожи. Кожа птиц сухая и лишена желез. Единственная железа – копчиковая (выделяет жир, которым птицы смазывают перья для придания им эластичности и несмачиваемости).

Перо состоит из очина, стержня (осевая часть пера) и опахала. Очином перо погружено в кожу, а от стержня отходят опахала. Стержень – плотная роговая трубка. Опахало образовано бородками первого порядка, от них отходят бородки второго порядка с мелкими крючочками. Бородки сцепляются крючочками друг с другом.

Контурные перья – покрывают тело птиц и определяют его контуры; обусловливают возможность полета и защищают птицу. Маховые – составляют летательную плоскость крыла. Кроющие - более мелкие перья, покрывающие тело птиц. Рулевые – крупные и упругие перья, образующие веер хвоста; направляют полет. Пуховые – тонкий стержень, имеющий вид кисточек; не образуют опахало, согревают птицу. Пух – укороченный стержень, бородки отходят от него пучком. Функция пуховых перьев (пуха) – удерживать у кожи слой воздуха и сохранять тепло.

Органы чувств: обоняние – развито слабо, за исключением некоторых видов (хищники, утки, дятлы). Наибольшее значение у птиц имеет зрение . Глаза имеют большие размеры, снабжены верхним и нижним веком, а также мигательной перепонкой. Исключительная острота зрения, поле зрения гораздо больше, чем у других животных - глаза расположены по бокам головы. Орган слуха состоит из внутреннего, среднего и наружного уха. Наружные ушные раковины отсутствуют, но у многих птиц их функцию выполняют ушные перья (хорошо развиты у сов). Вкусовые рецепторы расположены в стенках ротовой полости.В коже есть рецепторы осязания и боли, терморецепторы .

Скелет - прочный и легкий. Кости имеют воздушные полости . Прочность скелету придает срастание многих костей. Единую кость представляет собой череп , в котором подвижно соединена только нижняя челюсть.

Скелет птицы :

1 - нижняя челюсть; 2 - верхняя челюсть; 3 - череп; 4 - шейный отдел позвоночника; 5 - ключицы;

6 - коракоид (воронья кость);

7 - лопатка; 8 - плечо;

9 - предплечье; 10 - пряжка;

11 - фаланги пальцев;

12 - ребра; 13 - грудина;

14 - киль грудины; 15 - сложный крестец; 16 - хвостовой отдел позвоночника; 17 - копчиковая кость; 18 - бедро; 19 - голень; 20 - цевка; 21 - фаланги пальцев

Позвоночник состоит из пяти отделов: шейного, грудного, поясничного, крестцового и хвостового. Грудные позвонки срастаются в единую спинную кость . К ним прикрепляются ребра, которые соединяются с грудиной. Грудные позвонки, ребра и грудина образуют грудную клетку (защищает внутренние органы).

У летающих птиц грудина имеет киль , к которому прикрепляются грудные мышцы, двигающие крылья. С позвоночником срастаются тазовые кости. Поясничные, крестцовые и часть хвостовых позвонков образуют сложный крестец , создающий надежную опору для задних конечностей. Кости таза не срастаются, а широко расходятся в стороны. Это позволяет птицам откладывать крупные яйца, покрытые жесткой скорлупой.

Пояс передних конечностей 2 лопатки , 2 сросшихся в вилочку ключицы (они амортизируют резкие толчки при опускании крыльев) и 2 крупных вороньи кости . Передняя свободная конечность: плечо, предплечье и кисть . Часть костей запястья и пясти срастаются в единый отдел - пряжку . Скелет свободной задней конечности состоит из бедра, костей голени, сросшихся вместе, и стопы. Часть костей предплюсны и все плюсневые кости срослись и образовали единую кость - цевку . Ноги большинства птиц четырехпалые.

Внешний облик птиц хорошо отражает их приспособленность к полету. Как известно, плотность воздуха в 1000 раз меньше плотности воды, и для передвижения в этой среде необходимы особые приспособления. Компактное туловище птиц имеет яйцеобразную форму, легко обтекаемую воздухом при полете. Шея гибкая, тонкая и длинная, при полете птицы вытягивают ее, также обеспечивая лучшую обтекаемость воздушным потоком и уменьшая лобовое сопротивление.

Зубов у птиц нет - они исчезли в ходе эволюции. Это позволило снизить массу головы, что важно для полета. На относительно небольшой голове вперед выступает клюв, образованный костными челюстями, покрытыми роговыми чехлами - надклювьем и подклювьем. Клювом птица схватывает пищу, его форма и строение приспособлены к добыванию и обработке определенной пищи. У основания надклювья расположены ноздри, по бокам головы - крупные глаза, ближе к затылку под перьями скрыты ушные углубления, на дне которых находятся барабанные перепонки. Кожа сухая, лишенная желез. У основания хвоста имеется единственная копчиковая железа.

Тело птиц покрыто перьями. Основные перья - контурные (рис. 155). Они создают контур тела птицы, внешний абрис. Контурные перья расположены на определенных участках тела (птерилиях), между ними находятся участки, лишенные контурных перьев (аптерии). Это еще одно приспособление, облегчающее обтекание тела птицы воздушными потоками. Контурные перья черепицеобразно налегают друг на друга, защищая тело птицы и уменьшая его сопротивление в полете.

Рис. 155. Расположение групп перьев на теле птицы: 1 - контурные перья; 2 - маховые перья; 3 - рулевые перья

Каждое контурное перо состоит из твердого рогового стержня и расположенных по его бокам широких, мягких и упругих опахал (рис. 156). Они образованы параллельно отходящими от стержня тонкими роговыми пластинками - бородками первого порядка. От них отходят бородки второго порядка, имеющие мелкие крючочки. Этими крючочками бородки сцепляются между собой, образуя единую поверхность опахал.

Рис. 156. Строение пера: 1 - стержень; 2 - очин; 3 - опахала; 4 - бородки первого порядка; 5 - бородки второго порядка; 6 - крючочки

Полет обеспечивают контурные перья, находящиеся на крыльях - маховые перья и расположенные на хвосте - рулевые перья. У маховых перьев наружное опахало узкое, внутреннее - широкое. При подъеме крыла во время полета перья слегка поворачиваются, образуя щели, пропускают воздух и смыкаются вместе в единую летательную поверхность, когда птица опускает крылья. Нижняя часть стержня пера, которая находится в коже, называется очином. Маховые перья (рис. 157, А) прикрепляются к кисти (первостепенные), к предплечью (второстепенные) и к плечу (третьестепенные). Они создают летательную поверхность крыла. Крупные первостепенные маховые перья, образующие вершину крыла, играют пропеллирующую роль, способствуя движению птицы вперед. Рулевые перья, прикрепленные к копчиковой кости, регулируют направление полета.

Рис. 157. Крыло птицы: А - расположение перьев на крыле:1 - первостепенные маховые; 2 - второстепенные маховые; 3 - крылышко; Б - развитие пера: 1-3 - продольные разрезы через зачатки пера

Под контурными перьями находятся пуховые. У них тонкий гибкий стержень, бородки лишены крючочков и не образуют сплошных опахал. Птенцы выводковых птиц покрыты пухом с укороченным стержнем и пучком отдельных бородок, расположенных на его вершине.

Тонкие волосовидные перья, лишенные бородок и состоящие из тонкого и мягкого стержня, разбросаны по всему телу птиц. Они выступают над поверхностью контурных перьев и играют важную роль в осязании. В углах рта стрижей, ласточек, козодоев находятся жесткие щетинковидные перья. Они увеличивают поверхность захвата при ловле насекомых в воздухе.

Птицы заботятся о своем оперении: очищают его, смазывают жирным секретом копчиковой железы, предохраняя от намокания. От состояния оперения зависит благополучие птиц: возможность настигнуть добычу, уйти от врага, сохранить тепло и способность к полету.

Один-два раза в год птицы линяют, сбрасывая старые перья, на месте которых вырастают новые. У большинства птиц перья сменяются постепенно, и они не теряют способности к полету. У гусей, уток, лебедей маховые перья выпадают одновременно, поэтому птицы на какое-то время теряют способность к полету и держатся в недоступных для хищников местах. При смене оперения птицы затрачивают много энергии и сильно худеют.

Перья птиц развиваются из тех же зачатков эпителия, что и чешуи рептилий (рис. 157, Б). О единстве происхождения птичьих перьев и чешуи рептилий свидетельствуют и другие роговые образования птиц. Так, ноги птиц (цевка и пальцы) покрыты такими же роговыми щитками, какими покрыто тело ящериц и змей. Иногда при нарушении развития на месте отдельных чешуи на ногах появляются перья. Роговые чехлы надклювья и подклювья птиц очень похожи на роговые чехлы, которыми покрыты челюсти черепах.

Лабораторная работа № 8

Тема. Внешнее строение птицы. Строение перьев.

Цель. Изучить особенности внешнего строения птиц в связи с полетом.

Оборудование: пинцет, лупа, чучело птицы, набор перьев (контурные, пуховые, пух).

Ход работы

1. Рассмотрите чучело птицы. Найдите основные отделы тела. Назовите их.
2. Осмотрите голову птицы. Обратите внимание на ее форму, размеры. Найдите клюв, рассмотрите его строение. Обратите внимание на расположение глаз. Найдите слуховое углубление.
3. Рассмотрите туловище птицы, определите его форму. Обратите внимание на положение крыльев и ног.
4. Изучите внешнее строение конечностей, последовательность их отделов. Чем покрыты цевка и пальцы ног? Вспомните, у каких животных имеются такие же покровы тела.
5. Рассмотрите хвост птицы. Запишите названия разных видов перьев, расположенных на крыльях и хвосте, подсчитайте эти перья.
6. Исследуйте набор перьев. Найдите контурное перо, изучите его строение, зарисуйте и обозначьте основные части. С помощью лупы рассмотрите опахало. Зарисуйте схему его строения.
7. Рассмотрите пуховое перо. Зарисуйте и подпишите названия его частей.
8. Перечислите приспособления к полету, хорошо видные во внешнем строении птиц.
9. Оформите результаты наблюдений в тетради.

Птицы хорошо приспособлены к полету: передние конечности превращены в крылья; тело имеет обтекаемую форму и покрыто перьями, развивающимися из тех же эпителиальных зачатков, что и чешуи рептилий. Основную роль в полете играют Маховые и рулевые перья.

Упражнения по пройденному материалу

1. Какие особенности внешнего строения птиц подтверждают их способность к полету?
2. Охарактеризуйте типы перьев и их значение в жизни птиц.
3. Назовите общие признаки и различия в строении покровов птиц и пресмыкающихся. На что это указывает?

Изучение внешнего строения птиц позволило ученым установить характерные черты, благодаря которым они приспособились к полету. Именно их наличие делает этих животных абсолютно уникальными представителями

Особенности строения птиц

Предками птиц являются пресмыкающиеся. И это не просто предположение. Неоперенная часть ноги птиц, которая называется цевкой, лишена перьевого покрова и покрыта чешуйками. Они имеют подобное строение с такими же структурами у ящерищ и змей. В процессе преобрели прогрессивные черты строения. Это появление четырехкамерного сердца, в котором находится перегородка. Благодаря ей венозная и артериальная кровь полностью разделена. Это изменение привело к появлению теплокровности. Это способность поддерживать постоянную температуру тела, которая не зависит от условий окружающей среды. Благодаря этому птицы могут продолжительное время находиться на большой высоте в условиях низких температур.

Внешнее строение птиц также обусловливает их способность к полету.

Части тела

Тело птиц состоит из головы, шеи, туловища и конечностей. Все они имеют свои особенности, часто связанные с условиями существования. На голове расположены глаза. Их размер варьируется в зависимости от того, насколько крупным является тело. У хищников глаза по объему одинаковы с человеком. А у куриных по массе равны их головному мозгу. Все птицы способны различать цвета. А острота их зрения просто поражает. Например, хищник сапсан четко видит добычу на расстоянии около 1 км.

Очень подвижна. Совы, высматривая добычу, способны поворачивать ее на 270 градусов.

Особенности внешнего строения птиц обусловлены не только способностью к полету, но и характером пищи. Прежде всего это касается строения клюва. Он является начальным отделом пищеварительной системы, который ведет в ротовую полость.

Клюв

Клюв - визитная карточка каждой птицы. Он образован твердым роговым веществом. Его составными частями являются над- и подклювье. Клюв заменят птицам многие органы, выполняя функции ротового аппарата, носа и передних конечностей.

Разнообразие формы клювов обусловлено характером пищи. У цапель, которые охотятся на водных обитателей, он длинный и острый. С его помощью эти птицы могут без труда поймать лягушку или насквозь проткнуть рыбу. Скрещенным клювом легко разгрызать шишки и доставать из них семена.

Хищники нападают на свою жертву. При этом при помощи острого загнутого клюва они легко разрывают ее на куски.

Дятел добывает пищу другим способом: его клюв похож на долото. Им птица делает в древесине отверстия, из которых извлекает личинок насекомых.

Особенности конечностей

Внешнее строение птиц обусловлено и строением конечностей. Верхние превращены в крылья. Их скелет состоит из плеча, предплечья и кисти. К покровам крыльев прикрепляются кроющие перья. Такое строение делает птиц способными к полету. Крылья приводят в движение специализированные мышцы, которые крепятся к плоской кости - килю.

С помощью нижних конечностей птица приземляется и отталкивается от земли, передвигается по поверхности. А гибкие пальцы ног позволяют крепко держаться на любой поверхности. Заканчиваются они острыми когтями, которые особенно хорошо развиты у хищников. Ими соколы, беркуты и сапсаны впиваются в жертву, не давая ей и малейшего шанса.

Покровы

Кожа этих животных сухая и лишена желез, подобно пресмыкающимся. Однако у есть копчиковая железа. Выделениями ее жироподобного секрета они смазывают перья. В результате они не впитывают влагу.

Уникальное внешнее строение птиц объясняется наличием перьевого покрова. Он является производным кожи.

В зависимости от особенностей строения и выполняемых функций различают несколько видов перьев. Контурные делятся на маховые, кроющие и рулевые. Первые расположены на крыльях и обеспечивают способность к полету. Кроющие подобны по расположению и функциям. А рулевые сконцентрированы на хвосте, выполняют роль руля во время полета, помогая птицам осуществлять довольно сложные маневры. В основе контурного пера находится роговой стержень, окруженный опахалом. Оно, в свою очередь, состоит из бородок нескольких порядков, крепко соединенных крючочками. Часть стержня, лишенная опахала и погруженная в кожу, называется очином.

Следующей разновидностью перьев являются пуховые. Они расположены под контурными. Их функции заключаются в поддержании тепла и термоизоляции тела. Подобную функцию выполняет и пух, в котором бородки отходят пучком в виде кисточки.

У некоторых видов птиц есть специализированные нитевидные перья. Располагаясь в уголках рта, они выполняют функцию органов осязания.

Внешнее строение птиц и среда обитания

Особенности морфологического строения птиц во многом определяют условия их обитания.

Яркий представитель бескилевых не способен к полету. Поэтому он имеет высокие мощные ноги, на которых находятся всего два пальца. Все это способствует быстрому бегу и делает его самой крупной птицей на планете. А благодаря они могут высматривать мелких наземных животных, которыми питаются.

Пингвины, несмотря на наличие киля, также не способны к полету. Взмыть в воздух им не позволяет большая жировая прослойка, которая необходима для жизни в суровых северных условиях. Это компенсируется их способностью отлично плавать. Это возможно благодаря тому, что передние конечности видоизменены в эластичные ласты. Так что летают пингвины в воде.

Жизнь представителей отряда гусеобразные тесно связана с водой. Именно поэтому они имеют удлиненное тело, укороченные и сдвинутые назад ноги. Это позволяет птицам легче погружаться под воду за пищей. Между пальцами ног находятся плавательные перепонки. Интересное строение имеет клюв. По форме он широкий и плоский, а внутри его верхней части расположена система роговых пластинок. С их помощью лебеди, кряквы и гаги отфильтровывают пищу.

Совы и филины имеют крючковатый клюв, мощные и загнутые когти на пальцах, длинные крылья и короткий хвост. Такие черты строения позволяют им быть лесными хищниками. А густое и мягкое оперение обеспечивает бесшумный полет.

Особенности внешнего строения птиц: таблица

Птицы - группа теплокровных животных, приспособленных к полету. В таблице приведены главные особенности их морфологии.

Таким образом, можно сделать следующий вывод. Изучение внешнего строения птиц свидетельствует о том, что его основные черты делают этих животных способными к полету.

Приспособление к полёту во многом определило массу, общие контуры тела птиц и его составляющих частей. Размеры и масса летающих птиц ограничиваются малой поддерживающей силой воздуха. Масса самых крупных из них (грифы, дрофы, лебеди) составляет 14–16 кг при размахе крыльев до 3–4 метров (альбатросы, пеликаны). К самым мелким птицам относятся колибри, с массой тела в 1,6–2 г. Более значительна масса тела птиц, утративших способность к полёту: у пингвинов она достигает 40 кг, у страусов – 100 кг.

Различия во внешних признаках (форма клюва, шеи, передних и задних конечностей и др.) находятся в соответствии с образом жизни птиц, со степенью их подвижности.

В целом, для птиц характерны небольшая голова , длинная и подвижная шея , округлое компактное туловище и короткий хвост , где прикрепляются веером расположенные рулевые перья. Передние конечности , преобразованные в крылья, имеют разную форму, длину и в спокойном состоянии птицы прижаты к бокам тела.

Задние конечности , варьирующие по длине, форме, количеству пальцев и их ориентации, зависят от среды обитания и характера движений (ходьба, бег, лазание по вертикальной поверхности, плавание). У многих видов на ногах по четыре пальца, однако, есть и птицы с более глубокой редукцией пальцев: до трёх (трёхпалый дятел) и двух (африканский страус).

В связи со специализацией конечностей при выполнении движений (передние – для полёта, задние – для ходьбы) резко изменилась посадка тела птиц . Передний его отдел приподнят над землёй, центр тяжести тела перенесён в область тазового пояса. Сохранять равновесие при передвижении по земле помогают изменения скелета и перестройка мышечной системы (см. следующие темы).

Передняя часть головы заканчивается роговым клювом , в котором выделяются надклювье и подклювье (рис. 58). Роговое покрытие клюва формируется из верхнего слоя эпидермиса и носит название рамфотека . Длина и форма клюва определяются пищевой специализацией птиц. У основания надклювья ряда птиц (попугаи, хищные птицы) находится восковица – участок голой кожи, снабжённый чувствующими клетками.

Наружные ноздри птиц – узкие, щелевидной формы, расположены в разной области надклювья либо на восковице.

По бокам головы расположены крупные глаза , имеющие подвижные веки и мигательную перепонку (третье веко) . Позади глаз находятся парные слуховые отверстия, ведущие в наружные слуховые проходы, оканчивающиеся барабанной перепонкой. У основания хвоста лежит клоака.

Кожа птиц, как и у рептилий, тонкая и сухая, состоит из эпидермиса и собственно кожи (кутис). Поверхностные клетки эпидермального слоя постоянно ороговевают и слущиваются.

Собственно кожа состоит из плотного, соединительнотканного кориума и подкожной клетчатки. В кориуме находятся капилляры кровеносной системы, основания перьев (очины) и мускульные волокна.

Подкожная клетчатка представляет собой более рыхлый слой, в котором откладываются жировые образования.

Кожа птиц не содержит желёз . Исключение составляет лишь копчиковая железа , особенно развитая у водоплавающих птиц. Протоки этой железы, состоящей из двух долей, открываются в особые сосочки кожи, расположенные в области хвостовых позвонков. Жировой секрет железы используется для смазывания перьевого покрова, в результате чего перья птиц приобретают водоотталкивающие свойства. Кроме того, жировое вещество железы на свету преобразуется в витамин D, который необходим для нормальной жизнедеятельности. Предполагается, что копчиковая железа несёт и информационную функцию при общении птиц. Выделение секрета регулируется стероидными гормонами.

У птиц, обитающих в засушливом климате (страусы, дрофы, попугаи, некоторые виды голубиных), копчиковой железы нет. Смазывание перьев у некоторых околоводных птиц (цапли) осуществляется и особым веществом, которое образуется из так называемых «пудреток» – порошкового пуха , растущего на спине и груди.

Все тело птицы, как правило, покрыто перьями (у птиц, питающихся падалью, голова и шея в разной степени голые). Перья являются производными

кожи и представляют собой роговые образования со специфической морфологией. Перо возникает в виде бугорка соединительнотканного слоя кожи, который имеет эпидермальное покрытие.

Рис. 60. Виды перьев: 1 – контурное перо, 2 – пуховое перо, 3 – собственно пух, 4 – нитевидное перо, 5 – щетинка ЗАРИСОВАТЬ

По мере роста основание бугорка уходит в глубь кожи, формируется влагалище пера и подстилающий сосочек , снабжённый кровеносными сосудами. Из наружной части зачатка пера образуются стержень и бородки опахала. Развивающийся зачаток сверху прикрыт тонким роговым чехликом, который по окончании формирования пера разрывается, освобождая две части опахала.

Перьевой покров расположен на теле птицы в определённом порядке и, в зависимости от строения, выполняет разные функции. Выделяют перья груди, брюшной части, боков тела, надхвостья, подхвостья, плечевые и др.

Для облегчения массы тела при полёте и обеспечения механизма теплоотдачи перья птиц распределены неравномерно, особенно с брюшной стороны. Участки тела, где есть перья, называются птерилии , а лишённые перьевого покрова – аптерии (рис. 59). Сочетание подобных участков способствует большей свободе сокращений мускулатуры, определяющей движения тела, особенно в области конечностей.

На теле птицы находятся перья разной формы и строения: контурное, полупуховое, собственно пух, нитевидное и щетинка (рис. 60).

Основу перьевого покрова составляют контурные перья, которые находятся на теле (кроющие), крыльях (маховые) и хвосте (рулевые ). Контурное перо имеет особое строение (рис. 61), что связано с большой функциональной нагрузкой, особенно при полёте. Основание пера (очин ) находится в коже, а наружная его часть (стержень) несёт тонкие вытянутые бородки первого порядка, к которым, благодаря крючочкам, крепятся бородки второго порядка (бородочки). В результате такого сцепления формируется опахало пера, имеющее внутреннюю и наружную стороны, а перо представляет собой двустороннюю упругую пластинку.

Птица может менять степень раскрытия крыльев и рулевых перьев, таким образом, режим полёта, что особенно важно при изменении его скорости, направления, а также парении, взлёте и посадке.

Большая маневренность полёта определяется особым расположением контурных перьев на передних конечностях (рис. 62): к кисти крепятся первостепенные маховые перья, к предплечью – второстепенные маховые , к плечу – третьестепенные маховые . На фаланге первого пальца находится крылышко , состоящее из нескольких пёрышек и выполняющее особую роль при взлёте птицы (задерживает прохождение воздуха вперёд). Оно особенно хорошо развито у слабо летающих птиц. Основания маховых и рулевых перьев прикрыты кроющими перьями.

Остальные виды перьев по большей части располагаются на теле между кроющими перьями. Они выполняют функции теплорегуляции и осязания .

Полупуховое перо частично устроено по типу контурного (верхняя его часть); нижняя часть представлена пухом, у которого на бородках второго порядка отсутствуют крючочки , в результате чего в этой части опахало не образуется.

Собственно пух имеет строение, схожее с нижней частью полупухового пера; только стержень очень короткий, так что длинные бородки первого порядка выходят практически из одной точки. Пуховое покрытие имеют преимущественно птенцы. Значительное содержание пуха есть и у ряда взрослых птиц. Особенно много пуха у водоплавающих птиц и обитающих в местах с суровым климатом (гаги Заполярья).

Нитевидное перо состоит их длинного тонкого стержня, на конце которого имеются редуцированные бородки.

Щетинка представляет собой тонкий стержень без бородок. Располагаются щетинки чаще всего в углах рта, увеличивая угол захвата пищи. Хорошо развиты щетинки у насекомоядных птиц, захватывающих корм в полёте (стрижи, ласточки, козодои). Кроме того, как и другие перья, щетинки выполняют чувствующую функцию.

Окраска оперения птиц, определяется в основном наличием или отсутствием пигментов. Тёмную окраску определяют меланины , яркую – липохромы (каротиноиды, птерины) . Сочетание этих пигментов даёт разные цвета и оттенки. Белый цвет пера обусловлен бесцветным роговым веществом, заполненным воздухом. У многих птиц окраска тела создаётся и интерференцией света, падающего на неровную поверхность перьев (голуби, колибри).

Для всех птиц характерна регулярная смена оперения, или линька. В течение года бывает две-три линьки в зависимости от быстроты стирания перьевого покрова у разных птиц. Частота и степень линьки связана также с сезонными изменениями и размножением птиц. Быстро и постоянно летающие птицы линяют постепенно и дольше по времени (хищные птицы, стрижи, ласточки).

Рис. 62. Схема скелета крыла и расположения маховых перьев:

1 – первостепенные маховые, 2 – второстепенные маховые, 3 – третьестепенные маховые, 4 – крылышко, 5 – связка, укрепляющая основания маховых перьев, 6 – кожистая летательная перепонка, 7 – плечевая кость, 8 – лучевая кость, 9 – локтевая кость, 10 – кисть, 11 – фаланга первого пальца

Полная и быстрая смена оперения характерна для птиц, обитающих в лесных, кустарниковых и травянистых местообитаниях. Во время такой линьки многие виды (куриные, гусеобразные, чистики, гагары, поганки, пастушки) предпочитают находиться в укромных местах, спасаясь от врагов.

Смена перьевого покрова характеризуется и сезонными различиями в его составе. Замечено, что зимнее оперение птиц состоит из большего числа перьев, среди которых возрастает содержание пуховых перьев. Увеличивается длина перьев и плотность их расположения на теле.

Внешнее строение, скелет, мускулатура

Птицы - теплокровные

животные, передние конечности которых, в связи с приспособлением к полету, превратились в крылья. Тело покрыто перьями и делится на голову, шею, туловище, хвост, конечности. Голова небольшая, несёт короткий клюв, состоящий из надклювья и подклювья. У основания надклювья лежат ноздри. По бокам головы расположены большие глаза, снабженные подвижными веками и мигательной перепонкой. Позади глаз лежат ушные отверстия, затянутые барабанной перепонкой и прикрытые перьями. Голова сидит на длинной подвижной шее. Туловище птиц яйцевидное, компактное. Хвост короткий, к нему крепятся рулевые перья. Передние конечности - крылья - расположены по бокам тела. Задние конечности выполняют опорную функцию при передвижении по земле.

Кожа птиц тонкая, сухая, лишена кожных желез. Только над корнем хвоста сохраняется копчиковая железа. Её жироподобный секрет служит для смазывания перьев. Особенно сильно она развита у водоплавающих птиц. Секрет копчиковой железы на солнце превращается в витамин Д, который заглатывается птицей при чистке пера. Разрастания рогового слоя эпителия образуют роговые чехлы нижней и верхней челюстей, чешуи на цевке и пальцах ноги, когти. К роговым образования кожи относится и перьевой покров, состоящий из контурных и пуховых перьев.

Контурное перо состоит из стержня, очина и опахала. Опахало образовано отходящими от стержня с двух сторон роговыми пластинками - бородками первого порядка, от которых отходят многочисленные бородки второго порядка с расположенными на них крючками. Крючочки соседних бородок, сцепляясь друг с другом, соединяют их в лёгкую упругую пластинку опахала. Нижняя, лишённая опахала часть ствола, называется очином. Основание его погружено в кожу и укреплено в перьевой сумке. Контурные перья черепицеобразно налагаются друг на друга, покрывая всё тело. Длинные и прочные контурные перья, образующие плоскость крыла, называются маховыми, расположенные на хвосте - рулевыми.

Под контурными перьями лежат пуховые перья. Они имеют очень тонкий стержень, а бородки не несут крючьев, поэтому не образуют опахала. Пух - это пуховые перья с очень укороченным стержнем и сильно опушенными бородками, которые отходят пучком от очина. Пуховые перья и пух обеспечивают теплоизоляцию, т.к. содержат между бородками много воздуха.

Скелет птиц подразделяется на осевой скелет, череп, скелет грудной клетки, конечностей и их поясов.

Осевой скелет разделяется на пять отделов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой. Шейные позвонки (от 11 до 25) подвижно соединены друг с другом и позволяют поворачивать голову на 180-270 градусов. Грудные позвонки (от 3 до 10), срастаясь неподвижно, образуют сложную грудную кость. К грудным позвонкам подвижно прикрепляются рёбра. Каждое ребро птиц состоит из двух частей - спинной и брюшной, которые соответственно сочленены с грудным отделом позвоночника и с грудиной. Обе части рёбер соединены друг с другом также подвижно. На грудине у всех птиц (кроме страусов) расположен высокий киль. К нему прикрепляются мышцы, двигающие крыло.

Все поясничные, крестцовые и часть хвостовых позвонков срастаются и образуют сложный крестец, с которым неподвижно сращены кости таза. Копчиковые позвонки образуют хвостовой отдел. Несколько последних хвостовых позвонков срастаются в копчиковую кость. К ней прикрепляются рулевые перья.

Череп костный, отличается лёгкостью и объёмной мозговой коробкой. Спереди он заканчивается клювом, а с боков несёт большие глазницы. Зубы и вторичное нёбо отсутствуют.

Передние конечности видоизменены в крылья и состоят из плечевой кости, костей предплечья (локтевой и лучевой). Кости запястья и пясти срастаются в непарную пястно-запястную кость. Из пальцев сохраняются только три, соответствующие 2, 3 и 4 пальцам пятипалой кисти. Сокращение числа пальцев и образование пястно-запястной кости обеспечивает прочность этого отдела крыла во время полёта.

Задняя конечность состоит из бедра, голени, цевки и стопы. Большая и малая берцовая кости голени сращены. В связи с слиянием костей плюсны и предплюсны образовалась цевка. Пальцев на стопе у большинства птиц четыре: три направлены вперед и один назад.

Плечевой пояс образован тремя парными костями, лопаткой, коракоидом и ключицей. Ключицы срастаются снизу и образуют вилочку.

Тазовый пояс даёт прочную опору задним конечностям за счёт неподвижного срастания сложного крестца с подвздошной костью. Благодаря тому, что тазовые кости в брюшном отделе широко расставлены и не срастаются между собой, птицы могут откладывать большие яйца. По бокам таза расположены суставные впадины для головок бедренных костей.

Мышечная система в связи с разнообразием и сложностью движений более дифференцирована, чем у пресмыкающихся. Наиболее мощные мышцы находятся на туловище и осуществляются движения конечностей. Самая крупная - грудная мышца, служит для опускания крыльев. С одной стороны она прикрепляется к грудине, коракоиду и килю, а с другой к плечевой кости. Подключичная мышца располагается под грудной и поднимает крыло. Она начинается от коракоида и грудины и прикрепляется к головке плеча. В движении задней конечности принимают участие около 30 мышц. Особенно сильно развиты они у бегающих птиц. Хорошо развиты мышцы шеи. К ребрам прикрепляются межреберные мышцы.

Внутреннее строение. Особенности обмена, связанные с полетом

Приспособление к полёту, высокая двигательная активность определили особенности строения пищеварительной системы птиц. Челюсти образуют клюв - орган захвата пищи. Зубы отсутствуют. В ротовой полости расположен конический язык. Секрет, выделяемый слюнными железами, смачивает пищу и облегчает её движение по пищеводу. У большинства птиц он имеет расширение - зоб, где пища накапливается, набухает, подвергается химической обработке. Во время вывода птенцов стенка зоба некоторых видов птиц выделяет питательный секрет - "молочко", которым выкармливаются птенцы. Желудок состоит из двух отделов - железистого и мускулистого. В тонкостенном железистом отделе, богатом железами, пища подвергается воздействию ферментов. Мускулистый желудок имеет толстые стенки, покрыт изнутри ороговевшим покровом и служит для механической обработки пищи. Этому способствуют и камешки, заглатываемые птицами. Из желудка пища поступает в двенадцатиперстную кишку, куда открываются протоки печени и поджелудочной железы. Продвигаясь далее по тонкому кишечнику, она переваривается и всасывается. У растительноядных птиц он длиннее, чем у насекомоядных. Интенсивность пищеварения очень высокая, что обеспечивается тщательным перетиранием пищи и высокой активностью пищеварительных ферментов. Воробьи, например, переваривают гусениц 15-20мин., голуби зерно - 2-3 часа. Непереваренные остатки пищи поступают в короткую толстую кишку, открывающуюся в клоаку. Быстрое переваривание пищи и быстрое опорожнение кишечника избавляют птиц от избыточной массы, особенно во время полёта.

Так как птицы расходуют много энергии, они питаются часто и много. Масса поедаемой за сутки пищи у некоторых мелких птиц составляет 50-80% массы их тела, а у более крупных - 15-40%.

Высокий уровень энергетического обмена требует интенсификации процесса потребления кислорода. В связи с этим дыхательная система птиц существенно отличается от дыхательных систем других позвоночных. Через ноздри воздух поступает в носовую полость, глотку, гортань, трахею, в нижней части которой находится голосовой аппарат птиц. В полости тела трахея разделяется на два бронха, которые, входя в лёгкие, ветвятся на 15-20 вторичных бронхов. Часть из них заканчивается слепо и связана друг с другом более мелкими бронхами, от которых отходят мелкие бронхиолы, густо оплетенные кровеносными капиллярами. Здесь и происходит газообмен. Таким образом, лёгкие птиц представляют собой не мешки, как у земноводных или пресмыкающихся, а губчатые, малорастяжимые тела. Однако их дыхательная поверхность, несмотря на компактность, сопоставима с таковой у млекопитающих.

Часть вторичных бронхов, не прерываясь в лёгких, проходит в воздушные мешки. Это тонкостенные выросты слизистой оболочки вторичных бронхов, располагающиеся между различными внутренними органами. Их отростки проникают под кожу, между мышцами, в полости костей.

Акт дыхания в покое осуществляется за счёт сужения и расширения грудной клетки. При вдохе грудина опускается, при выдохе - поднимается. При полёте грудина неподвижна и вентиляция легких осуществляется с помощью воздушных мешков. При подъёме крыльев мешки растягиваются и воздух частично поступает в лёгкие, где происходит газообмен, а частично в воздушные мешки. В них окисления крови не происходит. При опускании крыльев воздушные мешки сжимаются и воздух из них поступает в лёгкие, где снова происходит окисление крови. Таким образом, в полете газообмен у птиц происходит и на вдохе и на выдохе. Такой механизм получил название двойного дыхания. Адаптивное значение подобного механизма состоит в том, что возрастание интенсивности движений крыльями при полете, сопровождается и возрастанием газообмена. Помимо участия в газообмене, воздушные мешки предохраняют организм при большой мышечной работе от перегрева, отводя с выдыхаемым воздухом избыток тепла.

Кровеносная система птиц характеризуется полным разделением артериального и венозного токов крови в связи с формированием четырёхкамерного сердца, состоящего из двух предсердий и двух желудочков. Как и у всех наземных позвоночных - два круга кровообращения. Венозная кровь из правого желудочка поступает по лёгочным артериям в лёгкие и окисляется. Артериальная кровь по лёгочным венам поступает в левое предсердие. Это малый круг кровообращения.

Большой круг кровообращения начинается в левом желудочке. Из него берёт начало только одна, правая дуга аорты, несущая артериальную кровь к органам. Венозная кровь собирается в парные передние и непарную заднюю полые вены, впадающие в правое предсердие. Здесь заканчивается большой круг кровообращения. У птиц высокая скорость кровотока. Она обеспечивается большой частотой сердечных сокращений - от 200 до 600 в минуту, относительно большим объёмом сердца. Это, наряду с высокой кислородной ёмкостью крови, а также интенсивным газообменом в лёгких, позволяет осуществлять эффективное насыщение тканей организма кислородом, поддерживать в них высокий уровень энергетического обмена. Благодаря этому птицы

способны поддерживать постоянную температуру тела, что значительно расширяет их адаптивные возможности, в условиях сезонных перепадов температур.

Органы выделения - парные вторичные почки. Они составляют 1-2% от массы тела. От каждой почки отходит мочеточник, открывающийся в клоаку. Мочевой пузырь отсутствует. Экономный расход воды на выделение достигается концентрацией продуктов обмена за счёт обратного всасывания воды в почечных канальцах, а также в клоаке.

Нервная система отличается большим, чем у пресмыкающихся, размером головного мозга. Полушария крупные, доли среднего мозга хорошо развиты. В связи с полётом мозжечок у птиц большой, поверхность его средней доли имеет поперечные борозды. Обонятельные доли маленькие. От головного мозга отходят 12 пар черепно-мозговых нервов. Спинной мозг имеет утолщения в плечевой и поясничной областях, от которых идут нервы к конечностям.

Органы чувств играют большое значение в приспособлении к среде обитания. Глаза имеют относительно большие размеры, особенно у ночных и сумеречных птиц, и являются основным органом ориентации в пространстве. Зрение цветное. Аккомодация двойная, т.к. осуществляется не только за счёт перемещения хрусталика относительно сетчатки, но и изменением его кривизны.

Орган слуха состоит из внутреннего и среднего уха. Строение внутреннего уха отличается большим, чем у пресмыкающихся, развитием улитки. В среднем ухе одна слуховая косточка - стремечко. Барабанная перепонка погружена ниже уровня кожи. К ней ведёт короткий канал - зачаток наружного слухового прохода, прикрытый снаружи контурными перьями. Большинство птиц слышат в диапазоне от 30 Гц до 20 кГц, но есть и способные воспринимать ультразвуки. Голос и слух играют важную роль в звуковом общении птиц. Органы обоняния развиты слабо. Вкусовые рецепторы расположены на языке, в ротовой полости. Органы осязания представлены разнообразными рецепторами, располагающимися в коже.