Класс птицы, общая характеристика класса
Класс птицы, общая характеристика класса
Птицы - высокоорганизованные позвоночные животные, тело которых покрыто перьями, а передние конечности превращены в крылья. Способность передвигаться в воздухе, теплокровность и другие особенности строения и жизнедеятельности дали им возможность широко расселиться на Земле. Особенно разнообразны виды птиц в тропических лесах. Всего насчитывается около 9000 видов.
Это высокоспециализированный и широко распространенный класс высших позвоночных, представляющий собой прогрессивную ветвь пресмыкающихся, приспособившихся к полету.
О сходстве птиц с пресмыкающимися свидетельствуют общие признаки:
1) тонкая, бедная железами кожа;
2) сильное развитие на теле роговых образований;
3) наличие клоаки и другие.
К числу прогрессивных черт, отличающих их от пресмыкающихся, относятся:
а) более высокий уровень развития центральной нервной системы, обуславливающий приспособительное поведение птиц;
б) высокая (41-42 градуса) и постоянная температура тела, поддерживаемая сложной системой терморегуляции;
в) совершенные органы размножения (гнездостроение, насиживание яиц и выкармливание птенцов).
Особенности строения
ВаЭволюция птиц шла по единому пути, связанному с освоением воздушной среды. Полет как основной способ их передвижения наложил отпечаток на их внешнее и внутреннее строение (хотя сохранили также способность передвигаться по деревьям, по земле).
1) Тело их расчленено на голову, шею, туловище и хвост. На небольшой голове расположены различные органы чувств. Челюсти лишены зубов и одеты роговыми чехликами, образующими клюв. Форма клюва разная, что связано с характером потребляемой пищи. Шея у разных птиц разной длины и отличается большой подвижностью. Туловище имеет округлую форму. Передние конечности превращены в крылья. Задние - ноги - разного строения. Это связано с разнообразием мест обитания. На ногах четыре пальца, заканчивающиеся когтями. Нижняя часть ног покрыта роговыми щитками. Укороченный хвост снабжен веером рулевых перьев. У разных птиц он имеет разное строение.
2) Кожа сухая, лишена желез (за исключением копчиковой), которая служит для смазки перьевого покрова и придания ему водонепроницаемости. Тело покрыто перьями. Основу составляют контурные (состоят из стержня, очина, опахала) - они придают телу птицы обтекаемую форму. На крыльях они называются маховыми, а образующие плоскость хвоста - рулевыми. Под контурными располагаются с тонким стержнем - пуховые перья. Они лишены бородок 2-го порядка и соответственно не образуют сомкнутого опахала. Есть также собственно пух, который имеет укороченный стержень с пучком отходящих от них бородок 1-го порядка. Перьевой покров способствует сохранению постоянной температуры тела птиц.
3) Скелет птиц в связи с приспособлением к полету легкий и прочный. Легкость обусловлена пневматичностью, а прочность - срастанием отдельных костей еще в раннем возрасте (череп, туловищный отдел позвоночника, цевка, кости кисти и других) Трубчатые кости полые, содержат воздух, поэтому они легкие. В скелете выделяют шесть отделов: череп, позвоночник, пояс передних конечностей, скелет передней конечности, пояс задних конечностей, скелет задней конечности. Череп характеризуется большими размерами мозговой коробки и глазниц, беззубыми челюстями. Тонкие кости черепа срастаются, не образуя швов. Для сочленения черепа с позвоночником служит один мыщелок. Позвоночник состоит из шейного, грудного, поясничного, крестцового и хвостового отдела. Только шейный отдел подвижен, все остальные малоподвижны или срослись между собой (конечные хвостовые отделы срастаются в копчиковую кость). Имеется грудная клетка, образованная грудными позвонками, отходящими ребрами и грудиной. У летающих птиц и пингвинов грудина несет высокий гребень - киль, к которому прикрепляется сильные мышцы, обеспечивающие движение крыльев (или ластов). Плечевой пояс состоит из лопатки, поракоида и ключицы - он создает опору для крыльев. Тазовый пояс состоит из трех парных костей: подвздошной, седалищной и лобковой. Внизу кости таза не соединены, что связано с откладыванием крупных яиц.
Скелет птицы
4) Мускулатура имеет важное значение в передвижение, как в воздухе, так и на суше и воде. Большого развития достигают мышцы груди, поднимающие и опускающие крыло. У птиц, потерявших способность к полету, хорошо развиты мышцы задних конечностей (страусы, куры, гуси).
5) Строение органов пищеварения характеризуется дальнейшим усложнением и тесно связано с полетом птиц. У них нет зубов, их частично заменяют острые края клюва. Ротовая полость невелика и ведет в глотку, которая переходит в пищевод. У некоторых он образует расширение - зоб (у зерноядных). Здесь пища хранится и размягчается. Желудок состоит из двух отделов: переднего - железистого и заднего - мускулистого. В первом происходит химическая обработка пищи, а в мускулистом - механическая. Кишечник короткий, на границе тонкого и толстого отделов имеются слепые выросты. Короткая толстая кишка не накапливает каловые массы, и испражнения выводятся из кишечника очень часто, что облегчает массу птицы. Прямая кишка отсутствует тАУ приспособление к облегчению тела. Процесс переваривания пищи у птиц очень активен: у насекомоядных он не превышает 1 часа, а у зерноядных - 4 часа. С интенсивным обменом веществ связано потребление значительного количества корма, особенно возрастающее у мелких птиц, которым свойственны большие потери тепла.
Внутренние органы птиц:
1-пищевод; 2-железистый желудок; 3-селезенка; 4-мускульный желудок;
5- поджелудочная железа; 6-двенадцатиперстная кишка; 7-тонкая кишка;
8-прямая кишка; 9- слепые кишки; 10-клоака; 11- зоб; 12-печень; 13-трахея;
14-нижняя гортань; 15-легкие и воздушные мешки; 16- семенники;
17-семяпроводы; 18-почки; 19-мочеточники
6) Дыхательная система имеет ряд особенностей, связанных с приспособлением к полету. Начинается ноздрями, расположенными у основания надклювья. Изо рта гортанная щель ведет в гортань, а из нее в трахею. В нижней части трахеи и начальных участков бронхов находится голосовой аппарат - нижняя гортань. Источником звуков служат вибрирующие при прохождении воздуха перепонки между последними хрящевыми кольцами трахеи и полукольцами бронхов. Бронхи проникают в легкие, разветвляются в них на мелкие трубочки - бронхиолы - и очень тонкие воздушные капилляры, которые образуют в легких воздухоносную сеть. С ней тесно переплетаются кровеносные сосуды, газообмен происходит через стенки капилляров. Часть бронхиальных ответвлений не разделяется на бронхиолы, выходит за пределы легких, образуя тонкостенные воздушные мешки, расположенные между внутренними органами, мышцами и даже внутри полых костей. Объем воздушных мешков почти в 10 раз превышает объем легких. Парные легкие небольшие и мало растяжимы, они прирастают к ребрам по бокам позвоночника. В спокойном состоянии и во время движения по земле акт дыхания осуществляется за счет движения грудной клетки. Грудная кость при вдохе опускается, отдаляясь от позвоночника, а при выдохе поднимается, приближаясь к нему. Во время полета грудная кость неподвижна. При поднятии крыльев происходит выдох, богатый кислородом воздух попадает из воздушных мешков в легкие, где осуществляется газообмен. Таким образом, насыщенный кислородом воздух проходит через легкие два раза: и при выдохе, и при вдохе (так называемое двойное дыхание). Воздушные мешки предотвращают перегрев организма, так как избыток тепла удаляется с воздухом.
7) Кровеносная система птиц представлена четырех камерным сердцем (два предсердия, два желудочка) и отходящими кровеносными сосудами. В правой части сердца концентрируется венозная кровь, а в левой - артериальная. Органы и ткани получают чистую артериальную кровь, что способствует усиленному обмену веществ и обеспечивает постоянную высокую температуру тела (38-42 градуса). Из левого желудочка артериальная кровь поступает в правую дугу аорты (только у птиц). От нее отходят артерии, питающие кислородом все части тела. Венозная кровь по передним и задним полым венам возвращается в правое предсердие. Это движение крови составляет большой круг кровообращения. По малому кругу кровообращения венозная кровь по легочной артерии поступает из правого желудочка к легким. Окисленная кровь из легких направляется по легочным венам в левое предсердие, в котором малый круг оканчивается. Циркулирует кровь с большой скоростью, что связано с энергичной работой сердца, высоким кровяным давлением. Пульс у воробьиных в покое составляет 400-600 ударов, при полете - 1000.
Кровеносная система и сердце
Круги кровообращения
1-сердце; 2-сосуды большого круга кровообращения; 3-сосуды малого круга кровообращения; венозная кровь показана синим цветом, артериальная тАУ красным, смешанная тАУ фиолетовым
8) Органы выделения представлены двумя крупными почками, лежащими в глубине таза. Их масса составляет 1-2% от массы тела. По двум мочеточникам мочевая кислота стекает в клоаку и выделяется вместе с экскрементами наружу. Мочевого пузыря нет, что облегчает вес птицы.
9) ВаПтицы - теплокровные животные, у них постоянная температура тела (в среднем 42оС). Теплокровность обусловлена повышением уровня обмена веществ путем интенсификации пищеварения, дыхания, кровообращения, выделения и наличием теплоизолирующих покровов. Постоянство температуры окружающей среды - важный прогрессивный признак птиц по сравнению с предыдущими классами животных.
10) Нервная система птиц по сравнению с нервной системой пресмыкающихся значительно усложнилась. Высокое развитие центральной нервной системы обусловлено более сложное поведение птиц. Оно проявляется в различных формах заботы о потомстве (гнездостроение, откладка и насиживание яиц, обогревание птенцов, их кормление), в сезонных перемещениях, в развитии звуковой сигнализации. Представлена головным, спинным мозгом и отходящими нервами. Головной мозг заключен в объемную мозговую коробку. Большие полушария переднего мозга крупных размеров и образованы полосатыми телами. Средний мозг имеет развитые зрительные доли. Мозжечок обеспечивает сохранение равновесия и точную координацию птицы во время полета. Обонятельные доли развиты слабо. Черепно-мозговых нервов 12 пар.
Сложные формы заботы о потомстве у птиц - это прогрессивные особенности, сложившиеся в процессе их исторического развития.
Нервная система и головной мозг
11) Важнейшие органы чувств - органы зрения и слуха. Глаза у них крупные, снабжены верхним и нижним веками и третьим веком, или мигательной перепонкой. Все птицы обладают цветовым зрением. Острота зрения в несколько раз выше, чем у человека. Орган слуха, как и у пресмыкающихся, представлен внутренним и средним ухом. Во внутреннем ухе лучше развита улитка, в ней увеличено число чувствительных клеток. Полость среднего уха большая - единственная слуховая косточка - стремечко - более сложной формы. Барабанная перепонка находится глубже, чем поверхность кожи, к ней ведет канал - наружный слуховой проход. Слух очень острый. По сравнению с пресмыкающимися у птиц увеличена поверхность носовой полости и обонятельного эпителия. У некоторых птиц (утки, кулики, питающиеся падалью хищники) обоняние хорошо развито и используется при поиске корма. У других птиц развито слабо. Органы вкуса представлены вкусовыми почками в слизистой оболочке ротовой полости, на языке и у его основания. Многие птицы различают соленое, сладкое и горькое.
12) Птицы раздельнополы, оплодотворение у них внутренние. У самки функционирует только левый яичник и левый яйцевод, правый яичник и правый яйцевод редуцированы. Это связано с крупными размерами яиц: при наличии двух яичников их большая масса и жесткая скорлупа затруднили бы полет и продвижение яиц по яйцеводу. У самцов семенники парные, их протоки открываются в клоаку. Яйцеклетки птиц имеют крупные размеры из-за содержания в них большого количества питательных веществ. Собственно яйцо (или яйцеклетку) птиц называют желтком. На его поверхности находится зародышевый диск, из которого развивается зародыш. Основная масса желтка служит запасом питательных веществ и воды. Проходя по яйцеводу, яйцо окружается сначала слоем белка, предохраняющего его от механических повреждений и служащего источником воды для развития зародыша, затем одевается подскорлуповой оболочкой и, наконец, прочной известковой скорлупой. Скорлупа пронизана мельчайшими порами, обеспечивающими газообмен зародыша с внешней средой. Надскорлуповая оболочка предохраняет яйцо от проникновения бактерий. Когда яйцеклетка поступает в яйцевод, развитие зародыша в нем только начинается. Для продолжения развития вне организма необходимо, чтобы яйцо обогревалось. У птиц выработался инстинкт насиживания, во время которого в яйце осуществляется эмбриональное развитие. На самых ранних стадиях развития зародыша птиц имеет большое сходство с зародышами своих предков - закладывается хорда, жаберные щели и жаберные артерии, появляется длинный хвост - свидетельство того, что далекие предки птиц были водными животными. Палеонтологические находки свидетельствуют, что непосредственными предками птиц были пресмыкающиеся.
13) По степени физиологической зрелости птенцов в момент вылупления всех птиц делят на две группы - выводковых и птенцовых. У выводковых, птенцы сразу после вылупления покрыты пухом, зрячие, могут передвигаться и находить корм. Взрослые птицы защищают свой выводок, периодически греют птенцов (особенно в впервые дни жизни), помогают в поисках корма. Сюда относятся все курообразные (тетерева, рябчики, куропатки, фазаны и другие), гусеобразные (гуси, утки, лебеди, гаги), журавли, дрофы, страусы. У птенцовых птиц птенцы вначале слепые, глухие, голые или слабо опушенные, не могут передвигаться, в гнезде остаются долго (у воробьиных - 10-12 дней, у некоторых- до двух месяцев). В это время родители их обогревают и выкармливают. Сюда относится голуби, попугаи, воробьиные, дятлообразные и многие другие. Птенцы покидают гнездо оперенными, почти достигнув размеров взрослых птиц, Вано с неуверенным полетом тАУ одна-две недели после вылета родители продолжают кормить и обучать поиску корма. Благодаря разнообразным формам заботы о потомстве плодовитость птиц гораздо ниже, чем у пресмыкающихся, рыб, земноводных.
Птенцы
ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа Ва1-птенцовой птицы (полевого конька);
Ва 2-выводковой птицы (серой куропатки)
Сезонные явления в жизни птиц, гнездование,
кочевки и перелеты
Приспособленность птиц к сезонным явлениям
Жизнь птиц осуществляются ритмически и связаны с изменением их обмена веществ, поведения, популяционной организации. ВаПродолжительность жизни птиц различна. В неволе они живут дольше, чемВа в природе. Биологический ритм обусловлен сезонным изменением условий существования и характером наследственных приспособлений птиц к среде. Изменение светового режима служит сигналом, влияющим на гормональную систему, которая и определяет годовой режим состояния организм птиц. В тропиках - таким сигналом является влажность - чередование сухого и влажного периодов. Дополнительными сигналами могут быть количество и виды кормов. Таким образом, годовой жизненный ритм складывается из ряда биологических периодов, в каждом из которых преобладает то или иное биологическое явление: спаривание, откладка яиц, линька, миграция и так далее.
Основные периоды годового цикла:
1) Подготовка к размножению (увеличение половых желез, миграция птиц к местам гнездовий, образование пар). После молчаливых зимних месяцев ранней весной в птичьем мире наступает оживление. В ясные дни все чаще слышатся трели больших синиц и поползней, зимовавших в наших лесах, раздается барабанная дробь дятлов. Снег постепенно тает, пробиваются побеги трав. Вылетают и выползают первые насекомые. Возвращаются на родину птицы, зимовавшие в более теплых краях. Они гнездятся обычно на том же участке леса или луга, где выводили птенцов в предыдущие годы. На этом участке весной самец начинает петь. Пением он зазывает самку и оповещает самцов своего вида о том, что место занято. Иногда он дерется с соперниками, не позволяя им устраиваться на занятой территории. Здесь же самец и самка кормятся, позднее строят гнездо. Многие птицы соединяются в пары лишь на один сезон. Так ведут себя гуси, большинство мелких видов воробьиных. У уток и фазанов самец и самка держатся вместе только до периода насиживания яиц. Хищники, а также аисты, цапли и некоторые другие птицы живут парами многие годы, а глухари и тетерева не образуют постоянных пар.
2) Размножение и вывод молоди (освоение гнездовых участков, созревание яйцеклетки, постройка гнезд, откладка яиц, их насиживание, выкармливание молоди). Большинство птиц откладывают яйца в гнездо, которое чаще строит самка, иногда самец, а нередко они работают вместе: самец подносит материал, а самка его укладывает и скрепляет. Простые чашеобразные гнезда строят крупные хищные птицы, грачи, голуби. Главный их материал - прутья и сучья. У зябликов и щеглов гнезда полушаровидные. Одетые снаружи мхом и лишайником. Они незаметны с земли, так как сливаются с рисунком коры и лишайников на ветвях дерева. Шаровидную постройку из мха, стеблей и веточек, скрепленных волосом, изготовляет крошечный крапивник. Многие лесные птицы - дятлы, поползни, синицы, мухоловки - откладывают яйца на дно дупла или в выстроенное здесь гнездо. Береговые ласточки гнездятся в норках береговых обрывов, расположенных обычно над самым водоемом или вблизи него. Самец и самка роют норку когтями пальцев. В глубине норы. На расстоянии около метра от входа, они делают расширение - гнездовую камеру. Гнездо свивают из стеблей трав с выстилкой из перьев. Городские ласточки прилепляют свои постройки, сделанные из комочков влажной глинистой почвы, к стене дома под карнизом, скрепляя материал слюной. Таким образом, гнездо имеет готовую крышу и маленький вход под нею. Многие птицы (например, утки, журавли, куриные) устраивают гнезда прямо на земле. Некоторые птицы, например гагарки и кайры, откладывают одно яйцо без всякой подстилки прямо на голую скалу над морем. Хорошо известная всем кукушка своего гнезда не строит. Самка откладывает 10-12 яиц по одному в разные гнезда других птиц, которые их насиживают. Вылупившийся кукушонок выбрасывает остальных птенцов из гнезда, а осиротевшие родители выкармливают чужака. Оперившийся птенец кукушки большей частью бывает гораздо крупнее, чем его взрослые воспитатели. Число яиц в кладке различно. У крупных хищных птиц (у орлов), у императорских пингвинов и некоторых других птиц насиживается всего одно яйцо. У синиц в кладке может быть до 15, у куропаток - до 20 яиц. Насиживанием бывают, заняты часто оба родителя, сменяющие друг друга на гнезде; у куриных и уток насиживает одна самка. У мелких птиц насиживание продолжается около 14 суток, у крупных птиц больше. Так, курица насиживает 21 сутки, а лебеди и крупные хищные птицы - около 1,5 месяцев. Обычно насиживающие птицы время от времени переворачивают яйца в гнезде. Этим достигается их более равномерное прогревание, что способствует быстрому развитию зародыша. Некоторые птицы совсем не насиживают яйца. Например, сорные куры Австралии и островов Малайского архипелага закапывают свою кладку в землю, где зародыш в яйце развивается под влиянием тепла окружающей почвы. В период гнездования - один из ответственных периодов в жизни птиц - их нельзя тревожить. Испуганные птицы могут покинуть гнездо, и тогда птенцы погибнут. Первый и второй периоды обусловлены врожденными инстинктами. Они проявляются под влиянием закономерностей сложного комплекса условий жизни птиц. ВлСигнальныйВ» характер имеет поведение самца, гнездовой ландшафт, само гнездо, тепло и другие явления. В период размножения птицы ведут наиболее оседлый образ жизни и тесно связаны с местами гнездовий. Уход за птенцами, в особенности за теми, которые долгое время не покидают гнезда, довольно сложен. Родители не только обогревает и кормят их, прилетая с пищей до 400 раз в течение дня, но еще спасают от перегрева солнечными лучами: если кругом нет естественной тени, птица в жаркое время дня часто стоит над птенцами с приоткрытыми крыльями. Родители регулярно уносят в клюве подальше от гнезда помет птенцов. Поддерживают чистоту. При появлении врага взрослые птицы ревностно защищают свое потомство. Если вблизи выводка проходит или пролетает хищник, то родители поднимают тревожные крики, к ним присоединяются соседние гнездящиеся пары разных видов и все вместе бросаются на пришельца так, что он вынужден отступать. Иногда птица-мать старается отвлечь внимание человека или собаки от своего гнезда, представляясь раненой. Когда враг пытается схватить ее, она отлетает все дальше, дальше и исчезает. Все действия птиц, связанные с заботой о потомстве, инстинктивны, точно так же как и действия пчел, жуков-могильщиков, рыб колюшек и других животных. Убирая помет из гнезда, взрослые птицы, конечно, не знают, что это необходимо для правильного развития оперения птенцов и сохранения их здоровья. Никакая птица не учит своих птенцов притворяться ранеными.