Класс Птицы

Класс Птицы

          Подкласс Бескилевые

          Подкласс Новонёбные

Класс Птицы включает 10 560 ныне живущих видов птиц и 149 видов, вымерших в современное историческое время (данные на февраль 2015 года).

Птицы максимально приспособлены к полёту, благодаря чему практически не встречают конкуренции в воздушной среде.

Происхождение птиц

Обособление птиц от пресмыкающихся, вероятно, произошло в конце триаса — начале юры (190−170 млн лет назад), но ископаемых остатков древнейших птиц этого периода пока не найдено.

Непосредственных предков птиц нужно искать не среди летающих ящеров, а среди наиболее древней группы архозавров — псевдозухий, которые дали начало и остальным группам архозавров.

Псевдозухии по внешнему виду напоминали ящериц и вели наземный образ жизни. У части видов задние конечности были несколько длиннее передних, и при быстром беге животные, вероятно, опирались о землю только задними конечностями.

Промежуточные формы между псевдозухиями и птицами, которые показывали бы последовательные стадии развития оперения и преобразования скелета, пока не обнаружены. Предполагают, что некоторые псевдозухии постепенно переходили к древесному образу жизни. Разрастание роговых чешуй по бокам тела и хвоста, по заднему краю конечностей позволяло удлинить прыжки с ветки на ветку (гипотетическая стадия предптицы).

Одним из самых известных ископаемых предков птиц долгое время считался археоптерикс, останки которого были найдены в песчаных отложениях юрского моря (возраст около 150 млн лет). По размерам он напоминал сороку.

Археоптерикс имел признаки и рептилий, и птиц:

• длинный хвост, несущий перья;
• пальцы на крыльях оканчиваются когтями;
• ключицы срослись в вилочку, лопатка саблевидна;
• грудина без киля;
• есть брюшные рёбра.

На данный момент известно, что археоптерикс не являлся предком птиц, а был слепой ветвью летающих ящеров.

Современные и все остальные ныне известные ископаемые птицы относятся к подклассу настоящих, или веерохвостых, птиц:

• хвостовой отдел укорочен;
• последние хвостовые позвонки сливаются в единую косточку — пигостиль, к которой веером прикрепляются рулевые перья;
• на грудине образуется киль;
• есть цевка и пряжка;
• исчезают брюшные рёбра.

Веерохвостые птицы появились в юрском периоде, но их остатков пока не обнаружено. Наиболее древние остатки обнаружены в отложениях мелового периода (возраст примерно 80−90 млн лет). Гесперорнисы и ихтиорнисы жили большими стаями, имели зубы и питались рыбой.

Гесперорнисы — крупные плававшие и нырявшие птицы, по внешнему облику напоминавшие гагар или поганок. Они утратили способность к полёту: передние конечности и пояс сильно редуцированы, а грудина без киля.

Ихтиорнисы — некрупные, размерами с голубя птицы с хорошо развитым килем, зубами и очень маленьким объёмом мозговой полости.

В конце мела (70−40 млн лет назад) возникло большинство современных отрядов птиц, что совпадает с бурной эволюцией покрытосеменных растений и насекомых: увеличение количества и разнообразия потенциальных пищевых ресурсов.

Способность к активному полёту, теплокровность и высокий уровень развития центральной нервной системы обеспечили птицам возможность широкого распространения на Земле. С приспособлением птиц в ходе эволюции к жизни в различных условиях (леса, открытые пространства, водоемы) связано образование разных экологических групп, отличающихся внешним обликом и специфическими чертами строения.

Морфофункциональные адаптации затронули все системы органов птиц.

Важнейшие ароморфозы класса Птицы

• Передние конечности превращены в крылья.
• Тело покрыто перьями.
• Сердце четырёхкамерное; полное разделение кругов кровообращения — теплокровность.
• Высокий уровень развития ЦНС.

Основная характеристика класса Птицы

Тело обтекаемой формы.

Покровы

Кожа тонкая и сухая.

Кожные железы отсутствуют (над основанием хвоста — копчиковая железа; функция: уход за перьями, защита от намокания).

Тело покрыто перьями.

Перья — производные эпидермиса, образованы роговым веществом — кератином; эволюционно произошли от роговых чешуй пресмыкающихся.

Скелет

Скелет птиц лёгок и в то же время прочен, что важно для полёта.

Скелет имеет множество морфофункциональных адаптаций для полёта:

• передние конечности — крылья — адаптированы к полёту;
• пневматические кости — кости с воздушными полостями;

• многочисленные срастания костей (грудная кость, сложный крестец; цевка и пряжка);
• бесшовное срастание костей черепа, крупные глазницы, отсутствие зубов — всё для уменьшения массы;
• открытый таз (откладывание крупных яиц);
• киль — вырост грудины для крепления мощной крыловой мускулатуры.

Скелет головы: череп птиц отличается большой тонкостенной мозговой коробкой, огромными глазницами, беззубыми челюстями. У взрослых птиц кости черепа полностью срастаются, что обеспечивает его прочность. Роговой клюв лёгкий и прочный.

Позвоночник:

• шейный отдел: разное количество позвонков, соединённых друг с другом седлообразными суставными поверхностями, что придаёт шее большую гибкость;
• грудной отдел: грудные позвонки срастаются в грудную кость;
• сложный крестец — срастание задних грудных, поясничных, крестцовых и передних хвостовых позвонков с тонкими подвздошными костями таза; функция: опора для ног;
• копчиковая кость (пигостиль) — срастание задних хвостовых позвонков; функция: опора для рулевых перьев.  

Грудная клетка:

Каждое ребро состоит из двух костей, соединённых суставом. Рёбра имеют крючковидные отростки, которые налегают концами на рёбра следующей пары, что придаёт грудной клетке большую прочность.

Киль — вырост грудины птиц (кроме тех, которые утратили способность к полёту), к которому с обеих сторон прикрепляются мощные грудные и подключичные мышцы, приводящие в движение крыло.

Плечевой пояс состоит из трёх пар костей: саблевидных лопаток, лежащих вдоль позвоночника; тонких ключиц, которые срастаются нижними концами в вилочку, распирающую основания крыльев; коракоидов — массивных костей, соединяющихся одним концом с лопатками и основаниями плечевых костей, а другим — с грудиной.

Скелет крыла:

• пневматические кости плеча,
• кости предплечья (локтевая и лучевая),
• пряжка — сросшиеся кости запястья и пясти,
• сильно редуцированные фаланги II, III и IV пальцев, I и V пальцы атрофированы.

II палец имеет только одну фалангу, служащую опорой для обособленного пучка перьев на внешнем крае крыла, так называемого крылышка.

Особенности скелета птицы

Тазовый пояс образован тонкими подвздошными, лобковыми и седалищными костями, срастающимися у взрослых птиц в единую кость. Задние концы лобковых и седалищных костей у большинства птиц (кроме некоторых страусов) не сходятся, поэтому таз остается снизу открытым.

Скелет задних конечностей:

• кости бедра,
• малая берцовая кость сильно редуцирована и приращена к большой берцовой кости;
• цевка (сросшиеся кости предплюсны и плюсны),
• фаланги пальцев.

Обычно ноги птицы четырёхпалые, но иногда число их сокращается до трёх и даже двух (африканский страус). Из четырёх пальцев в большинстве случаев три направлены вперед и один — назад.

Внутреннее строение птицы

• Нервная система: головной мозг с крупными большими полушариями переднего мозга (кора развита слабо), сильным развитием зрительных бугров среднего мозга. Крупный складчатый мозжечок (точная координация движений).

  

• Органы чувств развиты у птиц в различной степени. Хорошо развито зрение (крупные, сложно устроенные глаза). Органы обоняния развиты слабо. Орган слуха включает внутреннее и среднее ухо с одной слуховой косточкой.
• Кровеносная система: два круга кровообращения. Сердце четырёхкамерное: два предсердия и два желудочка; полное разделение потоков артериальной и венозной крови — все органы снабжаются только артериальной кровью — высокий уровень обмена веществ — теплокровность.

  У эмбрионов птиц, как и пресмыкающихся, закладываются как левая, так и правая дуги аорты, но в процессе эмбрионального развития животного левая атрофируется.

  

• Органы дыхания приспособлены к усиленному газообмену.

  Лёгкие птиц имеют губчатое строение. Бронхи, входя в лёгкие, распадаются на всё более мелкие ветви. Последние заканчиваются тончайшими слепыми канальцами — бронхиолами, в стенках которых проходят капилляры кровеносных сосудов.
• Двойное дыхание. Лёгкие у птиц имеют дополнительные придатки — лёгочные мешки, расположенные между мышцами, среди внутренних органов и в полостях трубчатых костей крыльев.

  

Дыхание птиц осуществляется путём расширения и сжатия воздушных мешков. Этот процесс получил название двойного дыхания, поскольку отдача кислорода в кровь происходит как при вдохе, так и при выдохе.

При подъёме крыльев воздушные мешки растягиваются, и воздух засасывается в лёгкие и в задние мешки. При опускании крыльев происходит выдох, причём воздух, находящийся в легких перемещается в передние мешки, а в лёгкие проходит воздух из задних мешков.

При попадании каждой новой порции воздуха в легкие , происходит газообмен и поступление в кровь кислорода.

В легких воздух идет всегда в одном направлении: от задних мешков в передние.

• Звукообразование. От глотки птицы отходит длинная трахея, которая в грудной полости делится на два бронха. На месте разделения трахеи на бронхи имеется расширение — нижняя гортань, в которой расположены сиринкс — орган звукообразования птиц. Нижняя гортань особенно сильно развита у птиц, поющих или издающих громкие звуки.
• Пищеварительная система. Зубы у современных птиц отсутствуют — их частично заменяют острые края рогового чехла клюва, которым птица захватывает, удерживает и иногда размельчает пищу.

  Ротовая полость — длинный пищевод — зоб (пища обрабатывается слюной) — железистый желудок с пищеварительными соками — мускульный желудок с ребристыми стенками и мелкими камешками, заглоченными птицей, — тонкая кишка с протоками печени и поджелудочной железы — толстая кишка — клоака.

  Прямая кишка не развита, поэтому фекалии не накапливаются в кишечнике, что облегчает массу птицы.

  В клоаку открываются мочеточники и протоки половых желез.

• Выделительная система: парные тазовые почки. Мочеточники открываются в клоаку. Густая моча поступает в клоаку, откуда выводится наружу вместе с калом.
• Половая система: раздельнополые. Внутреннее оплодотворение. Половой диморфизм.

  У самцов: два семенника и семяпроводы, открывающиеся в клоаку. У некоторых птиц (гуси) самцы имеют совокупительный орган.

  У самок: один, левый, яичник, лежащий близ почки. Вышедшее из яичника яйцо попадает в непарный яйцевод, в верхней части которого происходит оплодотворение. Пройдя по яйцеводу, яйцо приобретает белковую оболочку, а попав в более широкую матку, покрывается известковой скорлупой. Через конечный отдел половых путей самки — влагалище — яйцо попадает в клоаку, а оттуда выводится наружу.

Строение яйца

Яйцо птиц имеет очень крупные размеры, так как содержит много питательных веществ в виде желтка и белка. Зародыш развивается из небольшого зародышевого диска, находящегося на поверхности желтка.

На тупом конце яйца под скорлупой и подскорлуповой оболочкой находится полость, наполненная воздухом; она помогает дыханию зародыша.

Строение яйца

Птенцы

В зависимости от степени развития птенцов, только что вылупившихся из яиц, птиц делят на три группы:

• выводковые птицы: птенцы опушённые, зрячие, способны через короткое время самостоятельно питаться (курообразные, гусеобразные, страусы);
• полувыводковые птицы: птенцы вылупляются зрячими и опушёнными, но выкармливаются родителями до приобретения способности к полёту (чайки, чистики, буревестники);
• птенцовые птицы: птенцы голые, слепые, длительное время остаются в гнезде, где их интенсивно кормят родители (воробьиные, дятлы, голуби).

Экология птиц

В зимний период птицы сталкиваются с большими трудностями при добывании нужного количества корма. В поисках мест обитания, которые наиболее полно могут обеспечить тот или иной вид кормом и защитными условиями, многие птицы начинают совершать направленные перемещения (кочёвки и миграции).

Птиц можно разделить на три экологические группы:

1. Оседлые птицы остаются в тех местах, где проходило их размножение, а если и меняют места обитания, то улетают не далее чем за несколько десятков километров (глухари, рябчики, дятлы, воробьи, синицы).
2. Кочующие птицы регулярно перемещаются в пределах одной природной зоны (свиристели, чечётки, снегири, клесты).
3. Перелётные птицы совершают дальние миграции, улетая на зимовку в другие природные зоны (журавли, ласточки, трясогузки).

Деление птиц на оседлых, кочующих и перелётных осложнено тем, что один и тот же вид в разных частях своего ареала может вести себя различно. Так, серая ворона на юге европейской части нашей страны — оседлый вид, а на севере — перелётный.

Изменение погодных и кормовых условий по годам также сказывается на характере подвижности птиц. В тёплые зимы при достаточной обеспеченности кормом некоторые перелётные для данного района виды остаются зимовать в местах своего размножения (утки, грачи, дрозды). Это свидетельствует о том, что основная причина перелётов птиц заключается в сезонных изменениях условий существования. В районах, где эти изменения по сезонам выражены резче, число перелётных видов больше.