Птицы — теплокровные яйцекладущие животные, которые в ходе эволюционного процесса приобрели способность к полету, перьевой покров и многие другие особенности. Эти характерные признаки позволили расселиться им по всем континентам и адаптироваться к самым различным условиям среды. Изучая тему класс Птицы на биологии в 8 классе, учащиеся узнают, что именно способ передвижения наложил свой отпечаток на внешнем и внутреннем строении пернатых.
Общая характеристика
Класс Птицы — высокоорганизованные животные, которых выделили в отдельную группу. В настоящее время известно около 11 тысяч видов, из них 800 распространены в России.
Пернатые освоили в основном воздушно-наземную среду, благодаря чему многие из них совершают регулярные длительные миграции из одного региона Земли в другой. Этим они обеспечивают себя более комфортными условиями жизни, в отличие от других представителей фауны. Есть такие, которые не летают, но для существования им необходимы водные пространства или исключительно суша.
Птиц можно отнести к социальными животными, так как они способны общаться между собой при помощи визуальных и звуковых сигналов и часто выполнять совместные действия: гнездиться, охотиться или защищаться от хищников. У многих видов птиц яйца высиживают оба родителя. Когда слабые и беспомощные птенцы появляются на свет, происходит разделение обязанностей между самкой и самцом, ведь забота о потомстве и добывание корма сопряжено с большой затратой сил и времени.
Пернатые удивительно разнообразны по величине, окраске, формам, повадкам, приспособленности к жизни в разных климатических условиях. Обитают на территориях любых климатических поясов, включая Антарктиду, жаркие пустыни и горы. Хотя видовое разнообразие очень велико, объединены они многими признаками, свойственными только им:
- Способность к полёту — главнейшая особенность представителей класса (отсутствие её у некоторых видов — это вторичное явление). Кроме того, птицы прекрасно адаптировались к наземному и водному образу жизни.
- Покров из дифференцированных перьев. Выполняет ряд функций: защищает тело от перепадов температуры, обеспечивает обтекаемость его при полете.
- Крылья — преобразованные передние конечности.
- Наличие клюва.
- Жизненно важные системы работают в ускоренном режиме, чтобы обеспечить организм необходимой для полетов энергией.
- Активная жизнедеятельность в течение всего года, в отличие от других животных, впадающих в анабиоз.
- Весьма высокий интеллект. Выше птичьего зафиксирован только у представителей класса Млекопитающие.
Произошли птицы от рептилий, а точнее птицеподобных ящеров — археоптериксов, которые жили 120 миллионов лет назад и были размером с голубя. При помощи острых когтей подобное существо взбиралось на деревья, затем, раскинув крылья, планировало на землю. Так прародитель современных птиц учился летать.
Внешнее строение
Класс птиц весьма многообразен. Хотя каждый вид имеет свои специфические особенности, строение тела у них одинаковое. Оно включает несколько отделов. Краткое описание их отражено в таблице.
| Часть | Специфические черты |
| Голова | Имеет небольшой размер. На голове расположены глаза с подвижными веками и мигательными перепонками, клюв, ноздри и слуховые отверстия, прикрытые перьями. |
| Шея | Довольно вытянутая и подвижная. Позволяет птице, не меняя положения туловища, собирать корм, осматривать окружающее пространство, чистить перья на спине и на всех других частях тела. |
| Туловище | Компактное, обтекаемой яйцевидной формы, покрыто перьями для сохранения постоянной температуры. |
| Передние конечности | Представляют собой крылья. Предназначены для полёта, у некоторых видов и для плавания (пингвины. бакланы и т. д. ) |
| Задние конечности | С их помощью птица перемещается по земле, также являются опорой для туловища. Обычно они четырёхпалые, иногда трёх- и даже двупалые (африканский страус). Из четырёх пальцев три направлены вперед, один — назад. |
| Хвост | Выполняет рулевую, тормозящую функции, помогает балансировать и удерживать равновесие. |
Строением птиц занимается наука орнитология. Исследования помогают выявить отличия одних видов от других.
Скелет и мышцы
Строение скелета птицы максимально приспособлено для полета, включает три отдела: скелет головы, туловища, конечностей и их пояса. Кости благодаря своей структуре очень легкие (трубчатые заполнены воздухом), кроме того, имеют большие поверхности для прикрепления летательной мускулатуры. Части скелета:
- Череп. На нем выделяются довольно большие глазницы и челюсти, лишенные зубов. Челюсти образованы вытянутыми вперед костями. Череп у взрослых птиц полностью цельный. Это придает ему прочности.
- Шейный отдел наделен большой подвижностью. Например, совы способны поворачивать голову на 270°, что отлично позволяет им выслеживать добычу.
- Передние конечности, преобразованные в крылья, состоят из плечевой, лучевой и локтевой кости, а также кисти.
- Поясничные и крестцовые позвонки тоже сросшиеся, поэтому стали прочной опорой туловищу.
- Особенностью скелета является наличие киля — костного выроста грудины. На нем крепятся развитые грудные мышцы, которые приводят в движение крылья.
- Копчиковая кость образована от срастания задних хвостовых позвонков, выполняет функцию опоры для рулевых перьев.
Для полета очень важны слитность и неподвижность тела. Такое состояние обеспечивает сращение позвонков всех отделов позвоночника, кроме шейного.
Мышечная система пернатых довольно хорошо развита, отличается дифференцированностью. Это дает возможность выполнять различные виды движений с высокой степенью координации. Больше других развиты грудные мышцы (1/5 массы всего тела), особенно у тех видов, которые много времени проводят в полете. Грудные мышцы опускают крыло, подключичные поднимают его. Хорошо развита мускулатура шеи и конечностей, а также подкожная, поднимающая перья, когда птица «нахохливается». Брюшная мускулатура слабее, чем грудная.
Полет у пернатых может быть машущим или парящим, дальним и очень продолжительным. Птицы, утратившие способность летать, «обзавелись» мощной мускулатурой ног, позволяющей быстро преодолевать расстояния на земле.
Эволюционные изменения в физиологии
Версию происхождения птиц подтверждает неоперенная часть птичьей лапы — цевка, покрытая кожистыми чешуйками. Их строение идентично структуре тканей современных рептилий — ящериц и змей. Эволюционный путь приспособления животных к полету проявился не только во внешнем облике, но и во внутреннем строении пернатых, а также в физиологии и обменных процессах. Прогрессивные изменения в системах органов птиц:
- Полное разделение кругов кровообращения и четырехкамерное сердце. Венозная и артериальная кровь больше не смешиваются. Обмен веществ протекает гораздо быстрее, чем у земноводных и пресмыкающихся. Это преобразование сделало птицу теплокровным животным с неизменной температурой тела (42 градуса), не зависящей от внешней среды. Появилась возможность осваивать среды обитания с низкими температурами.
- Нервная система. У птиц она лучше развита, чем у пресмыкающихся. В продолговатом мозге находятся центры, которые регулируют жизненно важные процессы (у птиц осуществляются они особенно активно). Наиболее развиты большие полушария переднего мозга, покрытые гладкой корой. Крупный мозжечок и его строение соответствуют тем сложным задачам, которые связаны с сохранением в воздухе равновесия и координации множества движений, необходимых для полета, а также сложным формам поведения. В окружающей среде птицы ориентируются при помощи острого зрения и слуха.
- Двойное дыхание и губчатые легкие. Дыхательная система состоит из лёгких и дополнительных легочных полостей (мешков), расположенных между внутренними органами. Их объём в 10 раз больше объёма лёгких. Во время полёта воздушные мешки расширяются и уменьшаются, обеспечивая подачу воздуха. За счет такого необычного строения газообмен происходит не только на вдохе, но и на выдохе (в этот момент из мешков воздух поступает в легкие). Чем быстрее птицы машут крыльями, тем интенсивнее работает этот отдел. В результате пернатые не задыхаются и легко переносят полет.
В состоянии покоя используются только лёгкие. Кроме того, в их губчатой структуре газообмен происходит значительно быстрее, чем в ячеистых легочных тканях пресмыкающихся.
Пищеварительная система
Для восполнения энергозатрат во время полёта необходим высокий уровень обмена веществ. Поэтому у большинства птиц пищеварительный тракт приспособился к быстрому процессу переваривания. Берет начало он с ротовой полости, в которой расположен язык. Здесь же открываются протоки слюнных желез. Далее пища через глотку попадает в пищевод и затем в расширенную его часть — зоб, который растягивается до значительных размеров. Некоторые виды способны полностью заполнять его едой и при этом не испытывать дискомфорта.
Здесь пища размягчается, после чего попадает в желудок. Орган состоит из железистого отдела, в котором содержимое обрабатывается пищеварительным соком и мускульного, где оно перетирается при помощи проглоченных маленьких камешков. После желудка пища попадает в кишечник, который заканчивается клоакой. В неё также входят выводящие пути системы размножения и мочеточники.
Пищеварительный процесс у пернатых протекают очень быстро: у свиристеля ягоды рябины перевариваются и проходят кишечник за 8—10 минут, у утки за 30 минут после проглатывания карася размером 6 см. Энергетические ресурсы откладываются в виде гликогена в печени и в большей части в виде жира — подкожного и внутреннего. Во время дальних перелетов у некоторых видов он может составлять 30—50% от общей массы тела.
Так как обмен веществ у представителей этого класса ускоренный, следовательно и почки у них крупные относительно тела животного. От них отходят мочеточники, открывающиеся в клоаку. Мочевой пузырь отсутствует, поэтому для птиц характерно частое опорожнение клоаки. Большая часть выделительных отходов представляет собой мочевую кислоту.
Умение летать определило и сформировало внешние и внутренние особенности пернатых, а также приспособило их туловище именно к такому виду передвижения. В результате длительной эволюции передние конечности преобразовались в крылья. При этом птицы не утратили способности ходить, быстро бегать, плавать в различных средах обитания.
