Загальна характеристика класу птахи

Клас птахи і ссавці є вершиною еволюції хребетних, які виникли незалежно один від одного. Вже у тріасовому періоді від звірозубих ящерів відділились перші примітивні ссавці. У кінці тріасового періоду - на початку ери з’явились літаючі ящери.

Кайнозойська ера - ера переважання птахів, ссавців комах і покритонасінних рослин, які не тільки пов’язані ланцюгами живлення, але визначають один для одного умови життя, розмноження і розселення.

У зв’язку з засвоєнням птахами повітряного середовища, у них з’явилось ряд пристосувань до польоту - ідіоадаптацій.

Птахи - високоспеціалізований і широко розповсюджений клас вищих хребетних, що представляє собою прогресивну гілку плазунів, які пристосовані до польоту. Про подібність птахів з плазунами свідчать такі загальні ознаки: тонка, бідна залозами шкіра, інтенсивний розвиток на тілі рогових утворень, наявність клоаки. До прогресивних рис птахів, які відрізняють їх від плазунів, відносяться:

> більш високий рівень розвитку центральної нервової системи, забезпечує пристосувальну поведінку птахів,

> висока (41-42°C) постійна температура тіла, яка підтримується складною системою терморегуляції,

> досконалі форми розмноження (гніздування, висиджування яєць і вигодовування пташенят).

Еволюція птахів йшла по єдиному шляху, пов’язаному з засвоєнням повітряного середовища. Політ птахів, як основний спосіб їх пересування (птахи зберегли здатність пересуватись по землі або лазити по деревах), що наклало відбиток на їх зовнішню і внутрішню будову, обумовило загальну одноманітність цієї групи наземних хребетних.

Тіло птахів поділено на відділи: голову, шию, тулуб і хвіст. На маленькій голові розміщені різні органи чуття. Щелепи перетворились на дзьоб, зубів немає. Форма дзьобів дуже різноманітна, це пов’язано з характером харчування. Шия у птахів різної довжини і відрізняється дуже великою рухливістю. Тулуб має округлу форму. Передні кінцівки перетворені на крила. Задні кінцівки - ноги, теж мають різну будову і це залежить від місця існування. Зазвичай на ногах є по чотири пальці, які закінчуються кігтями. Нижня частина ніг покрита роговими щитками. Вкорочений хвіст має віялоподібні рульові пера і у різних видів має неоднакову будову. (рис.20.1).

Шкіра птахів суха. Шкіряні залози відсутні, за виключенням куприкової залози, яка розташована на спинному боці біля основи хвоста. Секрет цієї залози слугує для змазування пір’я, що надає йому водонепроникності. Тіло птахів покрито пір’ям. Основу пір’яного покриву складають контурні пера, які складаються з стрижня (частина якого занурена у шкіру) і опахала. Опахало утворено багаточисельними борідками першого порядку. Вони відходять в різні боки від стрижня і з’єднані один з одним за допомогою крючечків- борідок другого порядку. Унаслідок чого опахало має вигляд пружної еластичної пластинки. Контурні пера надають тілу птаха обтічної форми. Великі контурні пір’я, які утворюють літаючу площу крила, називаються маховими, а ті, які утворюють площину хвоста - рульові. Під контурними пір’ями розташовуються мілкі з тонким стрижнем пухові пір’я, які не мають зімкнутого опахала. Є також власне пух. Він має пружний стрижень з борідками першого порядку, що відходять від нього. Пір’яний покрив забезпечує збереження постійної температури тіла, обтічну форму, захист від механічних пошкоджень, видові особливості та аеродинамічні властивості.

Скелет птахів у зв’язку з пристосуванням до польоту легкий і міцний. Легкість скелету обумовлена пневматичністю багатьох кісток (заповнені повітрям), а міцність - зростанням окремих частин у ранньому віці. Череп птахів характеризується великими розмірами мозкової коробки, великими очницями, беззубими щелепами. Тонкі кістки черепа зростаються між собою, не утворюючи швів. Хребет складається з шийного, грудного, поперекового, куприкового і хвостового відділів. Тільки шийний відділ має значну рухомість, інші частини хребта малорухомі і міцно з’єднані між собою. Кінцеві хвостові хребці зростаються у куприкову кістку, яка є опорою для прикріплення рульового пір’я. Є грудна клітина, яка складається з грудних хребців, ребер і грудини. У літаючих птахів і пінгвінів грудина несе високий гребінь - кіль, до якого прикріплюються м’язи, які забезпечують рух крил (або ластів). Плечовий пояс складається з трьох парних кісток: лопатки, коропоїда і ключиці, які з’єднуються своїми передніми кінцівками, створюючи опору для крил. Скелет крила утворений великою плечовою кісткою, двома кістками передпліччя (ліктьовою і променевою) і кістками кисті з трьома пальцями. Тазовий пояс складається з трьох парних кісток: підвздошної, сідничної і лобкової, які зростаються між собою, а також з хребцями куприкового і частково сусідніх відділів хребта, утворюють складний криж. Кістки тазу знизу не з’єднані, що пов’язано з відкладанням птахами великих яєць, покритих твердою шкарлупою. Скелет задніх кінцівок утворений довгою стегновою кісткою та зрослими великою і малою гомілковими кістками, цівкою, яка виникла унаслідок зростання ряду кісток плесни, передплесни і фалангів пальців. У зв’язку з великою рухомістю птахів і різноманіттям їх рухів, спостерігається більш сильна диференціація мускулатури та збільшення її відносної маси.

Травна система птахів характеризується подальшим ускладненням.

Унаслідок відсутності зубів функцію захвату і втримання здобичі виконує дзьоб. У ротовій порожнині їжа змочується слиною, після чого потрапляє у глотку, далі - у довгий стравохід, який має розширення - зоб, там їжа затримується і починається її травлення.

Дихальна система птахів має ряд особливостей, пов’язаних з пристосуванням до польоту. Легені у птахів губчасті і не мають внутрішньої порожнини. Бронхи, занурившись у легені, утворюють багаточисельні розгалужені утворення, навколо яких формується густа сітка капілярів. Саме тут відбувається газообмін. Частина розгалужених бронхів виходить за межі легень і розширяється у тонкостінні повітряні мішки, які розташовуються під шкірою, між м’язами і внутрішніми органами, в порожнинах трубчастих кісток. Об’єм повітряних мішків у багато разів перевищує об’єм легень, основна роль яких - участь у процесі дихання. Під час вдиху грудна клітина відходить від хребта, внаслідок цього об’єм порожнини тіла збільшується, повітряні мішки розтягуються і, як насос, засмоктують повітря, яке через ніздрі надходить у ротову порожнину, а потім по трахеї і бронхах заходить у легені, де відбувається газообмін. Частина повітря, насиченого киснем, наповнює повітряні мішки (газообмін в них не відбувається). Під час видиху грудина наближається до хребта, порожнина тіла зменшується і під тиском внутрішніх органів повітря з легень виштовхується назовні, а повітря з повітряноносних мішків надходить у легені, де знову відбувається газообмін.

Кровообіг у птахів характеризується розділенням артеріального і венозного русел крові. Це забезпечується повним розділенням серця перегородкою на ліву і праву половину.

У птахів чотирикамерне серце, складається з двох передсердь і двох шлуночків. Вони мають замкнену кровоносну систему, кров рухається по двох колам кровообігу: малому і великому. У птахів з серця виходить дві судини: перша - легенева артерія, яка розділяється на дві гілки і несе венозну кров з правого шлуночка до легень, і друга - права дуга аорти, яка відходить від лівого шлуночка і забезпечує артеріальною кров’ю всі тканини і органи тіла. Циркулює кров по організму з великою швидкістю, що забезпечується енергійною роботою великого серця (наприклад, у мілких горобцеподібних птахів пульс у стані спокою складає 400-600 ударів на хвилину, а під час польоту більше 1000). Ця особливість кровоносної системи забезпечує підвищення рівня обміну речовин.

Центральна нервова система має значне збільшення головного мозку, у першу чергу великих півкуль головного мозку, середнього і мозку та мозочка. Прогресивний розвиток головного мозку птахів пов’язаний з високим загальним рівнем їх життєдіяльності, з більш складною взаємодією з середовищем існування.

Центральна нервова система птахів має п’ять відділів: довгастий, середній, проміжний, мозочок, великі півкулі головного мозку. Ускладнення будови мозку призвело до складної пристосувальної поведінки. Збільшення розмірів середнього мозку пов’язано з розвитком його зорової зони, що забезпечують досконалість органів зору. Розвиток мозочка і поява в ньому складок і звивин забезпечує координацію рухів під час польоту.

Найважливіші органи чуття у птахів - зір і слух.

Виділення продуктів обміну речовин забезпечується парними великими тазовими нирками, які лежать у поглибленнях тазу. Від них відходять сечоводи, які відкриваються у клоаку, сечовий міхур відсутній. Виведення з організму продуктів обміну речовин супроводжується незначною втратою води. Це пов’язано з тим, що сеча птахів складається з погано розчиненою у воді кашкоподібною сечовою кислотою. Крім того у клоаці вода, яка супроводжує продукти розпаду, всмоктується і знову повертається в організм, а сеча змішана з твердими рештками, виводиться назовні. Це обумовлює малу потребу птахів у воді.

Птахи - роздільностатеві організми з добре розвиненим статевим диморфізмом. Запліднення внутрішнє, відкладають яйця. У самців є парні бобовинні сім’яники, від яких відходять сім’япроводи, які з’єднують їх з клоакою. У самок статева система непарна: представлена одним (лівим) яєчником і лівим яйцеводом, який відкривається у клоаку. Яйцеклітини птахів мають великі розміри, запас поживних речовин знаходиться у жовтку. На його поверхні знаходиться зародковий диск, з якого розвивається зародок. Основна маса жовтка слугує запасом поживних речовин і води. Проходячи по яйцеводу, яйце покривається спочатку шаром білка, який захищає його від механічних пошкоджень і слугує джерелом води для зародка. У подальшому покривається пергаментною оболонкою і міцною вапняковою шкаралупою. Шкарлупа має багато мілких пор, через які відбувається газообмін зародка з зовнішнім середовищем.

Рис.20.1. Зовнішня будова птаха:

1 - піддзьобок; 2 - язик; 3 - наддзьобок; 4 - восковиця; 5 - ніздря; 6 - голова; 7 - око; 8 - вушний отвір; 9 - шия; 10 - тулуб; 11 - крило; 12 - хвіст; 13 - гомілка; 14 - цівка; 15 - палець з кігтем.

Клас Птахи. Сизий голуб

Будова тіла. Тіло поділяється на голову, тулуб і хвіст. Передні кінцівки - крила, задні ноги. На голові розташований дзьоб, який складається з наддзьобку і піддзьобку. Ноги чотирипалі.

Покрив. Шкіра суха, без залоз покрита пухом і пір’ям (пуховими і контурними). Контурні пір’я двох типів: махові (на крилах) і рульові (хвостова лопать). Контурне перо складається з очину, стрижня і опахала, які утворені густою сіткою борідок першого і другого (з гачечками) порядків. Пухові пір’я, розташовані під контурними, не мають борідок другого порядку, тому вони не щільні. Пір’я линяють навесні. Куприкова залоза виділяє маслянисту речовину, яка змащує пір’я.

Скелет. Складається з черепа, хребта, поясів передніх і задніх кінцівок. Череп включає черепну коробку, очниці, верхню і нижню щелепи (основа дзьобу). Хребет підрозділяється на п’ять відділів: шийний, (одинадцять рухомо з’єднаних хребців), грудного, поперекового, куприкового і хвостового, з’єднаних нерухомо. Грудна клітина утворена п’ятьма парами ребер, які складаються з двох частин, які з’єднані рухомо. Грудина знизу має високий гребінь - кіль. Пояс передніх кінцівок представлений парними кістками - лопатками, ключицями і воронячими кістками. Ключиці утворюють вилочку. Скелет крила складається з плечової кістки, ліктьової і променевої кісток, кісток трипалої кисті. Кістки поясу задніх кінцівок - парні тазові, які зрослись з поперековим і куприковими відділами хребта і першими хвостовими хребцями. Нога складається з стегнової кістки, яка утворена зрослою великою і малою стегновими кістками, цівки (зрослі кістки стопи) і чотирьох пальців. Кістки скелету порожнисті, заповнені повітрям. (рис.20.2).

М'язи. Парні великі грудні м’язи, прикріплені до грудних і кілю, слугують для опускання крила, підключичні - для його підняття. Добре розвинені м’язи ніг, шиї та міжреберні.

Травна система. Рогові краї щелеп утворюють дзьоб, який забезпечує захват і розтирання їжі. Далі йде ротова порожнина (з язиком), глотка, стравохід, зоб, шлунок (залозистий і мускульний), кишечник (печінка, підшлункова залоза), задня кишка, клоака. Послід птахів - це суміш калових мас і сечі.

Дихальна система. Ніздрі, носова порожнина, гортань, трахея (голосовий апарат), дві легені (губчасті), повітряні мішки. Дихання подвійне, газообмін під час вдиху і видиху відбувається у легенях.

Кровоносна система. Серце чотирикамерне, складається з лівого і правого передсердь і лівого і правого шлуночків. Ліва половина містить артеріальну кров, права - венозну. Два кола кровообігу повністю ізольовані один від одного, унаслідок чого кров не змішується. Велике коло починається з лівого шлуночка і закінчується у правому передсерді, мале коло (легеневе) починається у правому шлуночку і закінчується у лівому передсерді. Кровоносні судини великого кола кровообігу: аорта (права дуга), артерії, капіляри, легенева вена.

Видільна система. Тазові нирки, від яких відходять сечоводи, клоака, сечового міхура немає. Сеча високої концентрації, бо обмін речовин підсилений. Сеча змішується з каловими масами.

Нервова система. Представлена головним і спинним мозком і нервами. У головному мозку найбільш розвинені великі півкулі переднього мозку і мозочка. Властиві умовні рефлекси.

Органи чуттів. Очі з широким полем зору і високою гостротою. Органи слуху представлені внутрішнім (завитка і орган рівноваги) і середнім вухом (одна слухова кісточка). Слух дуже тонкий. Нюх розвинений слабко.

Розмноження. У самок один лівий яєчник і яйцепровід, у самців парні бобовинні сім’яники, сім’япроводи і сім’яний пухирець у клоаці. Зовнішніх статевих органів немає: сперматозоїди з клоаки самця проходять у клоаку самки при їх контакті. Запліднення відбувається у яйцеводі, після чого яйцеклітина збільшується у розмірах, покривається оболонками (жовтковою, білковою, двома захисними: пергаментною і вапняковою) і у вигляді яйця виходять у клоаку. Процес продовжується 12 - 48 годин.

Розвиток. Починається тільки у результаті зігрівання яйця (висиджування) з зародкового диску (зиготи), який знаходиться у жовтку. На ранніх етапах розвитку зародок проходить ті ж етапи, що і всі хордові: у нього є зябра, хвіст. По мірі розвитку з’являється пір’я, дзьоб, а хвіст зникає. Дзьобом пташеня прориває внутрішні оболонки яйця і вперше дихає легенями в повітряній камері. Його пищання - початок легеневого дихання. Бугорком на дзьобові (зародковий зубом) пташеня пробиває шкарлупу яйця і виходить з неї. Пташенята голі, безпорадні, їх зазвичай два. Батьки турбуються про них, для годівлі у зобові виробляється « пташине молоко », яке вкладається у дзьоб пташеняти. Пізніше у зобові рослинний корм стає м’яким. Тип розвитку - гніздовий і виводковий.

Рис.20.2. Будова скелету птаха.

Сезонні явища у житті птахів.

Розмноження більшості птахів помірних південних широт відбувається у кінці весни і на початку літа, тобто у найбільш сприятливий для вигодовування пташенят порі року.

Облаштування гнізд є характерною ознакою розмноження. Більшість птахів будують і облаштовують гнізда. Не будує гнізд зозуля, тому що відкладає яйця у чужі гнізда. Кількість яєць у кладці коливається від одного (пінгвіни, орли, кайри) до двадцяти двох (сіра куріпка). У більшості птахи висиджують свою кладку обоє батьків (голуби, чайки, горобцеві) або тільки самка ( кури, гуси), у деяких тільки самець (страус ему).

В залежності від ступеня розвитку пташенят, їх поділяють на виводкові та нагніздні. Пташенята виводкові вкриті пухом, зрячі, здатні через короткий час самостійно живитися і вести активний спосіб життя. До них відносяться кури, гуси, качки. У нагніздних пташенята голі і сліпі. Потребують догляду батьків (дятли, голуби, горобці).

В залежності від місця проживання і розмноження, птахів поділяють на осілих, мігруючих і перелітних. Осілі птахи (синиці, сойки) впродовж року живуть у одній місцевості. Мігруючі птахи (шишкар, снігурі, чечітки), об’єднуючись після сезону розмноження у невеликі зграйки, перелітають у ліс. Перелітні птахи, восени збираючись у великі зграї, летять на постійне місце зимівлі за тисячі кілометрів від місць гніздування. Під час перельотів вони орієнтуються за положенням сонця і місяця, зоряного неба та особливостями ландшафту.

Походження птахів

Птахи походять від ранніх мезозойських рептилій, які систематично близькі до давніх плазунів - псевдозухій, які дали початок динозаврам і крокодилам. Це були наземні тварини, які бігали на задніх ногах, а потім лазили по деревах. Розростання рогових лусочок, які покривали зовнішню частину передніх кінцівок, і перетворення їх у пір’я призвело до здатності спочатку перестрибувати з гілки на гілку, а потім подовжувати стрибки і перейти до польоту.

Середовища існування птахів.

Птахи - багаточисленний (нараховує 8,6 тисяч видів) і широко розповсюджений клас хребетних тварин. В ході еволюції вони пристосувались до різних умов існування, з чим і пов’язано виникнення серед них екологічних груп, які живуть у певних умовах. Використовують специфічну їжу і мають пристосування до її добування. Тому розрізняють такі екологічні групи птахів: парків і садів, пасовищ і полів, боліт і узбереж, пустель і степів та лісів.

Птахи парків і садів, луків і полів

Це мешканці культурних ландшафтів. До них належать представники ряду горобині: синиця, мухоловка, горобець, ластівка, жайворонок. Більшість з них комахоїдні. Ластівки і мухоловки ловлять комах у повітрі, синиці збирають їх з гілок, а жайворонки - з землі і трави. Гніздяться на деревах, частково у дуплах (синиці, мухоловки, шпаки). Міська і сільська ластівки будують гнізда на будівлях, берегова - у норах, а жайворонки будують гнізда на землі. Більшість гарно співають. Знищують шкідливих комах.

Птахи лісу

Це найбільш багаточисленна група видів з різноманітними формами, життя яких пов’язано життям у лісі.

> Птахи, які живуть на деревах. У цю групу входять види, найбільш спеціалізовані до повзання по деревах. Це представники ряду дятлів (великий яскравий дятел, чорний дятел), горобиних (поповзень, щоглик, чечітки). Вони добувають корм і гніздяться на деревах. Дятли гніздяться у дуплах і дістають комах долотоподібним дзьобом. Мають короткі ноги з загнутими кігтями. У дятлів два пальці спрямовані вперед, а два - назад, що дозволяє їм швидко лазити по деревах, спиратись на жорсткі пружні пір’я хвоста. Багато птахів з цієї групи живляться насінням. Дятли, поповзні, пищухи знищують комах - шкідників лісу.

> Лісові птахи, які гніздяться на деревах. Корм добувають у повітрі. До цієї групи належать яструби (денні хижі птахи), мухоловки (ряд горобцеві).

> Лісові птахи, які гніздяться на землі. Корм добувають на землі і на деревах: курячі - рябчик, глухар, тетерук. Літом вони живляться ягодами, комахами, частинами рослин, зимою - хвоєю (глухар), бруньками берези (рябчик, тетерук). Вони є об’єктами промислового і спортивного полювання.

Птахи боліт і прибережних водойм

Їх представниками є лелеки і чаплі. Це великі птахи, пересуваються на довгих тонких ногах з довгими пальцями. Живляться мілкими тваринами, добуваючи їх з поверхні ґрунту або добуваючи з води своїм довгим жорстким дзьобом. Гніздяться на деревах. До цієї групи належать лебеді, гуси, качки, чирки, пінгвіни. Ці птахи з добре розвиненими перетинками на ногах. Вони добре плавають, ниряють але добре ходять по суходолу, літають погано, а деякі з них не літають (пінгвіни). Корм добувають у воді, рідко на суходолі. Гніздяться у водоймах. Багато видів мають промислове значення.

Птахи пустель і степів

Ними є мешканці відкритих просторів. У цю групу входять : страуси (ряд страуси), дрохва (ряд дрохви), журавлі (ряд журавлі). Великі птахи, які мають довгі і сильні ноги, часто живляться і гніздяться на землі. У пошуках корму переважно ходять і бігають, а не літають. У зв’язку з промислом і розорюванням земель чисельність цих птахів різко скоротилась.

20.2.