Птицы — это животные, сумевшие освоить воздушную среду обитания. Это обусловлено эволюционным развитием, которое привело к изменениям формы и массы их тела. При этом происходило накопление жира для обеспечения энергетического запаса и наращивания мышц. Вместе с тем менялась структура опорно-двигательной системы птиц.
Общая характеристика класса
Птицы являются высокоорганизованными теплокровными животными, которые в ходе эволюции приспособились к полёту. Они распространены по всей планете, из-за чего имеют важное значение во многих экосистемах и хозяйственной деятельности человека. Сейчас биология насчитывает более 9 000 видов птиц.
Общие черты животных:
- Тело имеет обтекаемую форму. Передние конечности трансформировались в крылья, а задние используются в качестве опоры животных и для передвижения по земле.
- На коже отсутствуют железы, кроме копчиковой, которая находится в хвостовой части. Кожный покров имеет роговые образования — перья. С их помощью животные могут летать. Также оперение сохраняет тело в тепле.
- Скелет состоит из тонких, но достаточно прочных костей, которые имеют воздушные полости. Они необходимы для снижения общей массы животного. Череп полностью срощенный. Шейный отдел позвоночника подвижный, все остальные части — неподвижны. На грудине имеется киль — специальный выступ спереди, к которому закрепляются грудные мышцы птиц. В задних конечностях присутствует цевка, благодаря которой увеличивается длина шага.
- Мышечная система является очень дифференцированной. Наиболее крупные мышцы — грудные. Они отвечают за опускание крыла.
- Органы дыхания представлены лёгкими. У птиц двойное дыхание, то есть газообмен осуществляется и при вдохе, и при выдохе. Это обеспечивается наличием воздушных мешков.
- Сердце четырёхкамерное.
- Головной мозг состоит из 5 отделов. Самыми развитыми являются мозжечок, гладкая кора и передний мозг. Высокоорганизованная нервная система обеспечивает птиц хорошей координацией, а также достаточно сложными типами поведения.
- Эти животные являются раздельнополыми. Оплодотворение происходит внутренне. Большинство видов птиц откладывают яйца в заранее подготовленные гнёзда, после чего обогревают их своим телом до вылупления. Птенцы могут быть выводковыми и гнездовыми. Всё зависит от их степени развитости.
Исходя из этих характеристик животных объединили в один большой класс. Хотя не все представители пернатых способны летать.
Внешнее строение
Строение тела птиц включает в себя конечности, каплеобразное туловище, подвижную шею и голову. У многих видов есть специальная железа, которая расположена в хвостовой части. Она необходима для смазывания перьев. Лучше всего копчиковая железа развита у водоплавающих птиц. Выделяемый секрет предотвращает от намокания и сохраняет эластичность перьев.
У пернатых на клюве, голове и нижних конечностях могут присутствовать разные наросты. Например, у хищников основание клюва покрывается мягкой восковицей.
На лапах могут быть:
- перепонки;
- бахромки;
- пластины.
Строение птиц полностью зависит от среды обитания и образа жизни. На форму тела, головы и других частей влияет способ добывания пищи.
Перьевой покров плотно прилегает к телу, благодаря чему создаётся обтекаемая форма. Перья лёгкие и очень хорошо сохраняют тепло. Это позволяет высиживать яйца даже в холодных условиях.
По функциональности перья разделяют на 2 группы:
- контурные;
- пуховые;
Последние имеют неплотное опахало. Также есть и щетинковые, состоящие только из стержней.
Контурные перья подразделяются на рулевые, покровные, кроющие и маховые. У всех видов есть конкретная функция, которую они выполняют.
Мышцы животных
Мускулатура птиц имеет сходства с млекопитающими, но всё же в их строении есть определённые особенности. В них мало соединительной ткани. В основном состоят из поперечно-полосатых волокон, которые гораздо меньше по размеру, чем у других классов животных.
У водоплавающих пернатых все мышечные ткани имеют красный цвет, так как в них находится много миоглобина. У промысловых видов (курица, индейка) присутствуют и красные, и белые.
Сильнее всего развита грудная мускулатура. Её масса может составлять до 50% от веса всех мышц в теле. В эти волокнах содержится большое количество миофибрилла и практически отсутствует саркоплазма. Мышцы позвоночника (если не брать в расчет шею) развиты плохо. Диафрагма редуцирована, поэтому не может полностью разделять брюшную и грудную полости.
Поясничные мышцы развиты хорошо. Отличительной особенностью является наличие длинных сухожилий. Благодаря этому птицы легко могут удерживаться на ветвях даже во время сна. Дело в том, что в сидячем положении у этих животных сухожилия конечностей натягиваются сами по себе и без напряжения других мышц. Из-за этого пальцы плотно сжимаются.
Опорно-двигательный аппарат
Опорно-двигательная система пернатых сильно напоминает ту, что имеется у млекопитающих.
Она включает в себя такие отделы:
- череп;
- осевой скелет;
- предплечье;
- плечевую кость;
- грудные позвонки;
- лопатки;
- бедренную и тазовую кости;
- конечности.
Но в то же время эта система имеет определённые особенности, которые сильно отличают птиц от млекопитающих.
К примеру, у всех пернатых маленькая голова по сравнению с телом. Это обусловлено сращением черепных костей. Сам череп очень лёгкий, так как кости полые, а в клюве отсутствуют зубы.
Шейный отдел включает в себя от 11 до 25 свободных позвонков. В грудном они крепко между собой скреплены. Крестцовый отдел в процессе эволюции стал единым целым с поясом задних конечностей. В итоге был образован крестец. Задние конечности представлены двумя большими и крепкими тазовыми костями, которые срослись с мощным крестцом.
Отличительной особенностью пернатых является то, что они имеют очень крепкий, но при этом лёгкий скелет. Это обеспечивается полыми костями. Максимальный вес скелета составляет всего 15% от всей массы животного.
Передние лапы в процессе эволюции превратились в крылья, поэтому кисть у птиц практически не развита. Но благодаря этому пернатые с хорошо развитыми грудными мышцами имеют прекрасную устойчивость в воздухе.
Особенности крыльев
С помощью рулевого и махового оперения обеспечивается управление и подъёмная сила. Но учёные до сих пор не могут полностью понять аэродинамические свойства крыла.
Во время обычного полёта крылья двигаются вниз и вперёд, после чего — быстро вверх и назад. При нижнем ударе у крыла угол атаки настолько крут, что оно должно было бы гасить скорость. Но в этот момент первостепенные маховые перья выполняют функцию отдельной несущей плоскости, благодаря чему торможения не происходит.
Каждое отдельное перо во время взмаха поворачивается вдоль своего стержня. Из-за этого появляется результирующая тяга, которая направлена вперёд. Она появляется благодаря раздвиганию концов перьев.
Во время определённого угла атаки крыло отодвигается вперёд. Это позволяет сделать воздушный размер, из-за чего значительно снижается турбулентность и гасится торможение. При приземлении птица гасит скорость. Для этого она располагает туловище вертикально, отводит хвост назад и начинает тормозить крыльями.
Виды пернатых, которые способные летать медленно, имеют щели между маховыми первостепенными крыльями. К примеру, у беркута площадь этих промежутков составляет около 40% от площади всего крыла.
Внутренние системы
Пищеварительная система начинается с клюва. Он состоит из челюстных костей, которые покрыты роговыми чехлами. Зубы у птиц отсутствуют. Форма клюва обусловлена способом добычи пищи. Еду пернатые проглатывают целиком.
Пищевод может сильно растягиваться. Определённые виды способны полностью заполнять его едой, но при этом они не испытывают никакого дискомфорта. Желудок состоит из мускульного и железистого отделов. В последнем вырабатывается желудочный сок, а мускульный необходим для перетирания пищи.
Дыхательная система включает в себя лёгкие и воздушные мешки, которые находятся в полостях между внутренними органами. Мешки соединяются с лёгкими. Они нужны для обеспечения достаточным количеством кислорода во время полёта. Это своеобразные накопители воздуха.
Кровеносная система состоит из четырёхкамерного сердца, малого и большого круга кровообращения. Эти круги полностью разобщены, то есть смешения венозной и артериальной крови не происходит.
Обоняние у птиц развито плохо. Большинство видов пернатых не могут чувствовать запахи. Слуховой аппарат состоит из наружного, среднего и внутреннего уха. Наружное включает в себя слуховой проход, который по контуру имеет специальные перья, защищающие от попадания мусора.
Зрение развито хорошо. У птиц большие и чувствительные глаза, которые способны различать много оттенков. Во время полёта пернатые могут быстро оценить обстановку и расстояние до объекта.
Птицы обладают высокоорганизованной нервной системой. Мозжечок, отвечающий за координацию движения, имеет сравнительно большие размеры. Передние отделы мозга увеличены. Многие действия птицы выполняют на инстинктивном уровне, но они способны и к обучению. Например, некоторые виды поддаются тренировкам, а также могут узнавать людей, которые постоянно их кормят.
Пернатые поражают своим видовым разнообразием. Они проживают в лесах, степях, в водоёмах и на их берегах, в пустынях. Большинство птиц в совершенстве приспособлены к воздушной среде обитания и полёту. Это заслуга эволюционных изменений опорно-двигательной системы.
