Класс Птицы. Особенности внешнего и внутреннего строения. Часть 1

Птицы — единственный класс высших позвоночных, освоивших воздушную среду.

Внешнее и внутреннее строение птиц во многом зависит от способности летать. Это, в первую очередь, морфологические адаптации, облегчающие массу тела.

Учёные орнитологи выделяют 40 отрядов, 250 семейств и 2322 рода птиц.

Тело птиц обтекаемое, благодаря длинной шее голова относительно маленькая, но очень подвижная. На челюстях имеется роговой клюв, зубы отсутствуют. Передние конечности превратились в крылья, которые не участвуют в передвижении по твёрдому субстрату.

Опору для всего тела образуют только задние (нижние) конечности, с помощью которых птицы перемещаются по твёрдому субстрату. Пальцы нижних конечностей снабжены когтями. Строение конечностей зависит от образа жизни птицы.

Хвост редуцирован, но это незаметно из-за хорошо развитого хвостового оперения.

Кожные покровы. Кожа птиц тонкая, почти лишена желёз, исключением является копчиковая железа, выделяющая жирный секрет, который смазывает перья и делает их водонепроницаемыми (она лучше всего развита у водоплавающих птиц).

У некоторых видов (например, дроф) копчиковая железа неразвитая, поэтому их перья намокают. Они распространены главным образом в степных и полупустынных районах Евразии.

Птицы являются гомойотермными животными, то есть имеют постоянную высокую температуру тела.

Роговой клюв, когти и перья, которые имеются только у птиц, являются производными эпидермиса кожи.

Анатомическое строение птиц способствует полёту.

Часть птиц (пингвины, страусы, киви и др.) вторично утратили способность к полёту, поэтому их туловище тяжеловесное, а крылья маленькие.

Все тело птицы, кроме клюва и части нижних конечностей, покрыто перьями (у белой совы, белой куропатки и др. нижние конечности тоже оперены).

Выделяют несколько типов перьев, отличающихся по строению и функциям.

Контурные перья — наиболее сложные.

Они определяют обтекаемость тела в полёте, защищают тело от повреждений и смачивания водой, участвуют в терморегуляции.

Осевую основу такого пера образует упругий стержень, который начинается под кожей полым цилиндрическим очином, а над кожей переходит в более длинную часть — ствол. Вершина очина, погруженная в кожу, открывается отверстием, через которое происходит кровоснабжение пера; остатки этих сосудов сохраняются в полости очина в виде дужки.

Вдоль ствола пера по обе его стороны располагаются опахала.

Каждое опахало образовано многочисленными боковыми пластинками, отходящими от ствола, — бородками I порядка.

По обе стороны этих бородок отходят более мелкие бородки II порядка. Они снабжены крючочками, которыми сцепляются друг с другом, формируя тонкую, но прочную пластинку опахала, которая в полёте не пропускает воздух.

При механических ударах эластичные бородки сгибаются и сглаживают удар, но сцепление бородок при этом может нарушиться — и птица клювом восстанавливает целостность опахала.

Черепицеобразно налагаясь друг на друга, они формируют сплошную плоскость. При опускании крыла над его верхней поверхностью образуется разреженное воздушное пространство, которое поднимает тело птицы вверх.

Пуховые перья лишены бородок II порядка и не образуют опахала. Основная их функция — теплозащитная.

Нитевидные перья, лишённые бородок, выполняют осязательную функцию.

Перьевой покров регулярно обновляется в ходе линек. Перья часто пигментированы, благодаря чему они очень яркие. Основная цель окраски: участие в брачных ритуалах, а также возможность слиться с окружающим фоном и др.

Скелет птиц отличается прочностью и лёгкостью костей, так как они содержат много воздуха, что очень важно для полёта.

Осевой скелет характеризуется сращиванием костей в жёсткие комплексы. Позвоночный столб состоит из шейного, грудного, поясничного, крестцового и хвостового отделов.

Шейный отдел позвоночника птиц развит лучше, чем у других позвоночных. Это делает шею (и голову) очень подвижной. Птица может повернуть голову на 180°, а совы могут совершить почти целый оборот, развернув голову на 270°!

Первые два шейных позвонка отличаются от других, образуя атланто-осевой комплекс. Подобно рептилиям, череп птиц сочленяется с атлантом посредством одного затылочного мыщелка.

Грудные позвонки срастаются между собой, образуя спинную кость. К каждому грудному позвонку присоединяется пара рёбер, которые у птиц состоят из двух частей — спинной и брюшной, между собой сочленённых подвижно. Снизу рёбра соединяются с грудиной.

Такое строение грудной клетки позволяет приближать или удалять грудину от позвоночного столба в процессе дыхания в полёте. У килевых птиц грудина несёт широкую костную пластинку — киль, к которому прикрепляются мощные грудные мышцы, обеспечивающие опускание крыла в полёте. У нелетающих птиц (кроме пингвинов) киль отсутствует.

Все поясничные, крестцовые (их два) и часть ближайших хвостовых позвонков сливаются, образуя сложный крестец, который неподвижно соединяется с последним грудным позвонком.

Хвостовые позвонки сливаются между собой, образуя копчиковую кость (пигостиль), к которой по бокам прикрепляются рулевые перья хвоста. Укорочение хвостового отдела облегчает тело птицы и повышает его компактность.

Череп отличается большим объёмом мозгового отдела, крупными глазницами. Его кости очень тонкие, они срастаются, из-за чего череп очень лёгкий и прочный. Отсутствие зубов уменьшает вес черепа. Вторичное нёбо отсутствует.

Добавочный скелет имеет ряд особенностей, способствующих полёту. Плечевой пояс образован парными костями: лопаткой, коракоидом и ключицей. Длинная, саблевидно изогнутая лопатка лежит поверх грудной клетки и способна подвижно перемещаться над рёбрами, не стесняя при этом движения крыльев.

Хорошо развитый коракоид (воронья кость) нижним концом соединяется с грудиной, а верхним — с лопаткой, формируя совместно впадину для плечевого сустава. Обе ключицы срастаются в непарную вилочку (дужку), концы которой соединяются с передними концами коракоидов, тем самым сглаживая толчки при взмахах крыльев в полёте.

Свободная передняя конечность птицы видоизменилась в крыло. Её скелет своеобразен, он состоит из типичных для пятипалой конечности отделов.

Плечо образовано длинной плечевой костью, предплечье — мощной локтевой и более тонкой лучевой. Кисть сильно отличается от кисти других наземных позвоночных.

В проксимальном (расположенном ближе к центру тела) ряду запястья имеются только две косточки. Дистальный (расположенный дальше от середины плоскости тела) ряд срастается с костями пясти, образуя две удлинённые кости.

Редуцированы пальцы, из которых сохраняются только три: II, III и IV, при этом II палец имеет только одну проксимальную фалангу, к которой прикрепляются перья, образующие крылышко, III — две фаланги, IV — одну фалангу. Соединение звеньев крыла позволяет им двигаться только в одной плоскости — плоскости крыла, поэтому птица может только складывать и расправлять крыло.

Тазовый пояс образован парными подвздошными, седалищными и лобковыми костями, которые с каждой стороны срастаются между собой, образуя тазовые кости. Подвздошная кость каждой из них срастается со сложным крестцом, что обеспечивает опору для задних конечностей, которые несут на себе всю массу тела птицы вне полёта.

Все три кости образуют вертлужную впадину, с которой сочленяется головка бедренной кости. Главная особенность тазового пояса птиц состоит в том, что лобковые кости обеих тазовых костей не срастаются между собой, оставляя впереди открытое пространство, что важно для птиц, так как позволяет проходить крупным яйцам, покрытым жёсткой скорлупой. Такой тип строения таза называется открытым.

Исключением являются африканские страусы, у которых лобковые кости срастаются между собой и таз закрытый.

Скелет свободной задней конечности состоит из бедра, голени и стопы. В коленном суставе имеется сесамовидная кость — надколенник (коленная чашечка).

Голень имеет сложное строение: она образована сросшимися большой и малой берцовыми костями.

Дистальный ряд костей предплюсны сливается с костями плюсны, образуя свойственную птицам длинную кость — цевку.

С дистальным концом цевки сочленяются проксимальные фаланги пальцев, при этом количество пальцев у птиц варьирует. Например, большинство птиц имеют на нижних конечностях по четыре пальца, казуары — три, а африканский страус — по два (единственный среди птиц).

Мышечная система птиц более дифференцирована, чем у рептилий. Особенно развиты мышцы конечностей, при этом в передней конечности — крыле — в основном располагаются сухожилия, а сами мышцы вынесены из крыла и начинаются на костях туловища.

Наиболее развита мышца, опускающая крыло, — грудная мышца, которая является самой крупной у килевых птиц (её масса достигает 20 % массы тела), что объяснимо, поскольку для того, чтобы с большой силой опустить крыло в полёте, требуется значительно больше усилий, чем для того, чтобы это крыло поднять.

Для прикрепления огромных грудных мышц, обычных для позвоночных костных структур, туловища недостаточно, поэтому у летающих птиц и пингвинов имеется крупный вырост грудины — киль.

Значительно развита мускулатура задних конечностей, особенно у бескилевых птиц (страусы и киви), которые перемещаются исключительно с их помощью.

У птиц хорошо развита подкожная мускулатура, за счёт которой птица может поднимать перья (нахохливаться).

Пищеварительная система имеет типичное для высших позвоночных строение. Основные особенности связаны с приспособлением к полёту.

У птиц отсутствуют зубы, что значительно уменьшает массу тела. Однако у них имеется лёгкий и прочный роговой клюв, состоящий из верхней части — надклювья и нижней — подклювья.

Форма клюва птиц весьма разнообразна, она зависит от характера пищи и того, каким образом птица её добывает.

Подвижный язык имеется у всех птиц, но его форма широко варьирует.

Например, дятел для вытаскивания личинок из дерева применяет не только клюв, но и длинный язык с острым концом, которым можно пользоваться как гарпуном.

Язык дятла выходит из правой ноздри, разделяется на две половины, которые охватывают всю голову с шеей, и выходит через отверстие в клюве, где снова половины соединяются.

Слюнные железы у некоторых птиц развиты хорошо. Например, у стрижей-саланганов, которые строят свои гнёзда из затвердевшей слюны (деликатес китайской кухни), нередко они частично или полностью редуцированы, как у козодоев.

Пищевод очень длинный из-за длинной шеи, у многих птиц (голуби, куриные, попугаи и др.) в нижней части пищевода имеется расширение — зоб, который отсутствует у других позвоночных. В зобе пища временно накапливается и частично перерабатывается ферментами, которые поступают из нижележащего железистого желудка.

У некоторых видов (голуби, фламинго и др.) в период выкармливания клетки слизистой оболочки зоба быстро делятся, слущиваются и образуют жирную массу («птичье молочко»), которую птица скармливает птенцам. У многих видов, например вороновых, зоба нет.

Пищевод переходит в желудок, который подразделяется на два отдела: передний — железистый и задний — мускульный. В железистом отделе пища подвергается химическому воздействию желудочного сока.

Стенки мускульного желудка значительно более толстые за счёт мощной мускулатуры. Изнутри он выстлан плотной кутикулярной выстилкой, которую образует затвердевший секрет расположенных в нем желёз.

От мускульного желудка отходит двенадцатиперстная кишка, в петле которой располагается поджелудочная железа. У большинства птиц крупная печень снабжена желчным пузырём, но у некоторых (например, у голубя) его нет, желчный проток открывается в двенадцатиперстную кишку, но отдельно от протоков поджелудочной железы.

Длинная тонкая кишка переходит в толстую кишку, на границе между ними имеется пара слепых выростов, каждый из которых является слепой кишкой.

У птиц отсутствует прямая кишка (что облегчает вес птиц), и толстая кишка непосредственно открывается в клоаку. На спинной стороне клоаки имеется слепой вырост — фабрициева сумка, которая является центральным лимфоидным органом, здесь образуются В-лимфоциты.

Основные признаки класса Птицы:

1. Передние конечности превращены в крылья.

2. Тело имеет перьевой покров.

3. Являются гомойотермными животными.

4. Вытянутые в клюв челюсти покрыты роговым чехлом.

5. Кожа покрыта перьями.

6. Кожных желёз нет (кроме копчиковой).

7. Кости тонкие и прочные, имеют воздушные впадины. Все кости черепа срастаются.

8. Рёбра состоят из двух подвижно соединённых частей и подвижно соединены с грудиной.

9. Желудок подразделяется на два отдела: передний — железистый и задний — мускульный.

10. Имеются пищеварительные железы: печень и поджелудочная железа.