1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Біологія
  3. Анатомія птахів

Анатомія птахів

Анатомія птахів багато в чому сприяє польоту. Шкірні покриви. Шкіра тонка майже без залоз, винятком є куприкова залоза, що виділяє жирний секрет, який робить пір’я водонепроникними, тому вона найкраще розвинена у водоплавних птахів. У деяких видів (наприклад, дрохв) куприкова залоза нерозвинена, тому їх пір’я легко намокають.

Похідними епідермісу шкіри є роговий дзьоб, кігті, і звичайно ж – пір’я, які є тільки у птахів. Лише у небагатьох видів (в основному нелітаючих птахів) пір’я рівномірно покривають всю поверхню шкіри, у величезної більшості пір’я розташовуються тільки на певних ділянках шкіри – птерилиях і відсутні на інших ділянках – Аптера.

Виділяють кілька типів пір’я, що розрізняються між собою за будовою і функціями. Більше за інших впадають в очі найбільші – контурні пера, які при цьому є і найбільш складними (рис. 378). Осьову основу такого пера утворює пружний стрижень, який починається під шкірою порожнистим циліндричним очинить, а над шкірою переходить у більш довгу частину -ствол. Занурена в шкіру вершина очина відкривається отвором, через яке здійснюється кровопостачання зростаючого пера, залишки цих судин зберігаються в порожнині очина у вигляді дужки. Сам очин оточений епідермальними клітинами пір’яний сумки, незважаючи на те, що він розташовується в товщі коріуму.

Вздовж стовбура пера по обидві його сторони розташовуються опахала, при цьому часто одне з них ширше іншого. Кожне опахало утворено численними бічними пластинками, що відходять від стовбура, – борідками I порядку. По обидві сторони цих борідок відходять дрібніші борідки II порядку, які забезпечені мікроскопічними гачками (див. Рис. 378-Б). Сусідні борідки міцно зчіплюються один з одним крючочками, формуючи тонку, але міцну пластинку опахала, яка в польоті не пропускає повітря. При механічних ударах еластичні борідки згинаються і тим самим згладжують удар, але зчеплення борідок при цьому може порушитися – на опахалах утворюються розриви. Однак птах дзьобом легко відновлює цілісність опахала.

На контурні пера припадає більша частина оперення птиці, вони визначають обтічність тіла в польоті, захищають тіло від механічних пошкоджень і змочування водою, а також беруть участь у терморегуляції. В залежності від розташування на тілі розрізняють кілька типів контурного пір’я: махові пера, що формують лопать крила, розташовуються по задньому краю крила; верхні криючі крила – пір’я, розташовані на крилі перед маховими; рулеви1е пір’я – найдовші пір’я хвоста; Надхвістя – пір’я верхній частині хвоста і т. д.

Контурні пера забезпечують саму можливість польоту птаха. Махові пера зазвичай мають відносно вузькі зовнішні і більш широкі внутрішні опахала. Черепіцеобраз-но накладаючись один на одного, ці пір’я формують суцільну площину. При опусканні крила над його верхньою поверхнею утворюється розріджений повітряний простір, який піднімає тіло птаха вгору. Коли крило піднімається, підстави пір’я кілька повертаються навколо своєї осі під напором повітряного потоку зверху, при цьому утворюються щілини, які пропускають ці потоки. Птах може регулювати режим польоту, змінюючи ступінь розкриття крила, тим самим визначаючи його функціональну площу. Пір’я хвоста дозволяють змінювати напрямок польоту і ефективно маневрувати в повітрі, при цьому деякі види птахів демонструють справжнє віртуозну майстерність (наприклад, фрегати). При посадці кермові пір’я забезпечують плавне гальмування.

Пухові пера мають тонкий стрижень, але позбавлені борідок II порядку, через що не утворюють пластинки опахал. Пухові пера затримують навколо себе повітря, тому основна їх функція – теплозащитная.

Ниткоподібні пір’я взагалі позбавлені борідок (або вони дуже нечисленні), зазвичай вони розташовуються серед пухових пір’я і виконують дотикальну функцію. У багатьох птахів (наприклад, комахоїдних або нічних) в кутах рота є пір’я, видозмінені в більш жорсткі щетинки. Пухові та ниткоподібні пір’я є тільки в кільових птахів. У комахоїдних птахів такі щетинки збільшують розмір ротового отвори, сприяючи лові комах.

Відносна маса пір’я досить значна, у деяких видів вага пір’я більш ніж в 10 разів перевищує вагу скелета.

Пір’яний покрив регулярно оновлюється, при цьому пір’я можуть заміщатися поступово або в ході линьок. У різних видів кількість линьок протягом року може бути різним, пір’яний покрив може змінюватися сезонно (при цьому взимку пір’я значно більше, ніж влітку, наприклад, у чижа влітку близько 1500 пір’я, а взимку -близько 2400), при розмноженні (найчастіше при цьому оперення самців стає дуже яскравим і привабливим, щоб справити враження на самок) або в силу інших причин. Часто линька супроводжується погіршенням льотних якостей птиці, деякі види при цьому змінюють пір’я настільки швидко, що взагалі тимчасово втрачають здатність до польоту. Природно, в цей період птахи стають безпорадними і тому прагнуть сховатися у важкодоступних для хижаків місцях. Так роблять, наприклад, гуси, лебеді, деякі качки та ін., Часто при цьому збиваючись у великі зграї.

Пір’я птахів часто містять пігмент, завдяки чому стають дуже яскравими. Основна мета цього – участь у шлюбних ритуалах, тому найчастіше виділяються самці, проте у деяких водоплавних птахів все навпаки – яскраво пофарбовані самки, а оперення самців значно скромніше, бо саме вони в подальшому висиджують яйця. Пігменти дозволяють оперення злитися з навколишнім фоном, тому полярні птахи зазвичай мають взимку біле забарвлення, щоб не бути помітними на тлі снігу, літня забарвлення оперення зазвичай строката.

Скелет птахів відрізняється міцністю і легкістю кісток (оскільки вони містять багато повітря), що вельми важливо для польоту. Однак відносна маса скелета птахів порівнянна з такою ссавців, переважна більшість яких не літає, – близько 8 – 18% від маси тіла. Це пояснюється тим, що кістки кінцівок птахів мають набагато більшу довжину, ніж у ссавців (рис. 379). Осьовий скелет характеризується зрощенням кісток в жорсткі комплекси. Хребетний стовп складається з гетероцельних хребців, у яких торцеві поверхні тіл мають сідлоподібні сочленовная поверхні, що забезпечує високоподвіжной з’єднання вільних (Не-зрощених) хребців. Спочатку хребетний стовп включає в себе шийний, грудний, поперековий, крижовий і хвостовий відділи.

Шийний відділ хребта птахів розвинений краще, ніж у всіх інших хребетних. Число хребців широко варіює у різних видів, так, наприклад, у папуг їх тільки 11, тоді як у лебедів – 23 – 25. Це робить шию (отже, і голову) дуже рухомий. Зокрема, будь птахові не складе труднощів повернути голову на 180 °, а сови (у яких очі настільки великі, що окорухових м’язи не поміщаються в орбітах, тому очі не можуть рухатися – птах змушена повертати всю голову) можуть взагалі зробити майже цілий оборот, розгорнувши голову на 270 °! Для порівняння – людині не варто намагатися повернути голову навіть на 90 °, щоб уникнути серйозних травм.

Як і у всіх вищих хребетних, перші два шийні хребці птахів відрізняються від інших, утворюючи атланто-осьовий комплекс, завдяки якому голова може повертатися навколо поздовжньої осі тіла. Подібно рептиліям, череп у птахів зчленовується з атлантом допомогою одного потиличного виростка.

Число грудних хребців у різних видів варіює від 3 до 10, у більшості птахів вони зростаються між собою, утворюючи спинну кістку. До кожного грудного хребця приєднується пара ребер, які у птахів складаються з двох частин – спинний і черевний, рухомо між собою зчленованих. Знизу ребра з’єднуються з грудиною. Така будова грудної клітки дає птахам очевидні переваги, оскільки з’являється можливість наближати або видаляти грудину від хребетного стовпа в процесі дихання. У кільових птахів грудина несе широку кісткову пластинку – кіль, службовець місцем прикріплення потужних грудних м’язів, які забезпечують опускання крила в польоті. У нелітаючих птахів (крім пінгвінів) кіль відсутній.

Всі поперекові (кількість різне, наприклад, у голуба їх шість), крижові (їх два) і частина найближчих хвостових хребців (три-вісім) зливаються між собою, утворюючи характерний для птахів складним крижі, який нерухомо з’єднується з останнім грудним хребцем. В результаті утворюється єдине кісткове утворення, що забезпечує надійний захист внутрішніх органів, і, крім того, створює жорстку опору для задніх кінцівок.

У різних видів птахів залишається п’ять – дев’ять вільних хвостових хребців, при цьому останні з них зливаються, утворюючи вертикальну кісткову пластинку – куприкову кістка, або пігостіль, до якого з боків прикріплюються стернові пера хвоста. Вкорочення хвостового відділу полегшує тіло птаха і підвищує його компактність, що важливо для аеродинамічних характеристик у польоті.

Череп птахів відрізняється великим об’ємом мозкового черепа, великими очницями. Утворюють його кістки дуже тонкі, тому вони не можуть з’єднуватися за допомогою швів, а просто зростаються між собою, через що череп стає дуже легким і міцним. Відсутність зубів також зменшує вагу черепа.

Вторинне піднебіння у більшості птахів відсутня, кісткове дно наддзьобка утворюють піднебінні відростки предчелюстних і верхньощелепних кісток, що зрослися з парними видовженими піднебінними кістками. Задні кінці піднебінних кісток налягають на ростральний відросток парасфеноіда, причому в цьому місці піднебінні кістки рухомо з’єднуються з парними крилоподібними кістками, задні кінці яких також рухомо (суглобом) з’єднуються з квадратними кістками.

Додатковий скелет птахів також має ряд особливостей, що сприяють польоту. Плечовий пояс утворений парними кістками: лопаткою, коракоида і ключицею. Довга шаблеподібно вигнута лопатка лежить поверх грудної клітки і здатна рухомо переміщатися над ребрами, не обмежуючи при цьому руху крила. Добре розвинений потужний коракоїд нижнім кінцем спирається на грудину і утворює з нею малорухливий суглоб, а верхнім з’єднується з лопаткою, формуючи спільно глибоку западину для плечового суглоба. Обидві ключиці зростаються в непарну вилочку (дужку), кінці якої з’єднуються з передніми кінцями коракоида, перешкоджаючи тим самим їх зближенню і згладжуючи поштовхи при помахах крил у польоті. Таким чином, плечовий пояс створює надійну опору для крила і в той же час зберігає еластичність. Вільна передня кінцівка птиці видозмінилася в крило, тому її скелет дуже своєрідний, незважаючи на те, що складається з типових для пятипалой кінцівки відділів. Плече утворено довгою і міцною плечовий кісткою, передпліччя – потужної ліктьовий і більш тонкої променевої, тоді як кисть сильно відрізняється від інших наземних хребетних. У проксимальному ряду зберігаються тільки дві кісточки, які за допомогою зв’язок малоподвижно з’єднуються з кістками передпліччя. Дистальний ряд зап’ястя зростається з кістками п’ястка, спільно створюючи дві подовжені кістки, які зростаються обома вільними кінцями (проксимальними і дистальними), тому їх також називають пя-стно-зап’ястної кісткою, або пряжкою. Між обома рядами кісток зап’ястя утворюється рухливий межзапястних (інтеркарпаль-ний) суглоб. Значно редукуються пальці, з яких зберігаються тільки три: II, III і IV, при цьому II палець має тільки одну проксимальную фалангу (до неї прикріплюються пір’я, що утворюють крильце), III – дві фаланги, IV – одну фалангу.

З’єднання ланок крила дозволяє їм рухатися тільки в одній площині – площині крила, іншими словами, птах може тільки складати і розправляти крило.

Тазовий пояс утворений парними клубовими, сідничими і лобковими кістками, які з кожного боку зростаються між собою, утворюючи тазові кістки. Довга клубова кістка кожного з таких кісткових комплексів по всій довжині зростається зі складним крижами, що забезпечує надійну опору для задніх кінцівок, які несуть на собі всю масу тіла птаха поза польоту. Седалищная кістка також має значні розміри, а паличкоподібна лобкова кістка невелика і спрямована назад. Як і у всіх наземних хребетних, всі три кістки утворюють вертлуж-ву западину, з якою зчленовується голівка стегнової кістки.

Головна особливість тазового пояса птахів полягає в тому, що лобкові кістки обох тазових кісток між собою не зростаються, залишаючи попереду відкритий простір, що надзвичайно важливо для птахів, оскільки дозволяє проходити великим яйцям (наприклад, у ківі відносна маса яйця може досягати 1/5 від загальної ваги птиці!), покритим жорсткої шкаралупою. Такий тип будови таза називається відкритим. Вважається, що відкритий таз корисний не тільки самкам, а й самцям, оскільки увеличившаяся при цьому рухливість стінки порожнини тіла сприяє посиленню дихальних рухів птиці. Винятком є африканські страуси, у яких лобкові кістки зростаються між собою і таз стає закритим.

Скелет вільної задньої кінцівки складається з стегна, гомілки і стопи. Потужна трубчаста стегнова кістка утворює тазостегновий суглоб з вертлюжної западиною тазової кістки. У колінному суглобі є сесамовідная кістка – надколенник, або колінна чашечка. Гомілка має складну будову – вона утворена зрощеними великої і малої гомілкових кісток (рудиментарная мала гомілкова приростає до потужної великої гомілкової), до яких приростає дистальний ряд кістокПередплесно (дві кістки), при цьому утворюється кістковий комплекс – голено-Передплесно. Дистальний ряд кістокПередплесно зливається з кістками плесна, утворюючи властиву птахам довгу кістку – цівку, або Плюсна-предплюсну. З дистальним кінцем цівки сочленяются проксимальні фаланги пальців, при цьому кількість пальців у птахів варіює, наприклад, більшість птахів мають на нижніх кінцівках по чотири пальці, казуари – три, а африканський страус – по два (єдиний випадок серед птахів).

М’язова система птахів більш диференційована, ніж у рептилій. Особливо добре розвинені м’язи кінцівок, при цьому в передньої кінцівки – крилі – цілком знаходяться дуже мало м’язів. Там, в основному, розташовуються тільки сухожилля, що прикріплюються до кісток вільної кінцівки, а самі м’язи винесені з крила і починаються на кістках тулуба. Найбільш добре розвинена м’яз, що опускає крило, – грудний м’яз, яка є найбільшою у кільових птахів (її маса досягає 20% від маси тіла), що цілком зрозуміло, оскільки для того, щоб з великою силою опустити крило в польоті, потрібно значно більше зусиль, ніж для того, щоб це крило підняти (крило піднімають підключичні м’язи, розташовані під грудними). Нагадаємо, що саме швидке опускання крила створює над ним розріджений повітряний простір, який забезпечує підйомну силу для птиці. Для прикріплення величезних грудних м’язів звичайних для хребетних кісткових структур тулуба виявляється недостатнім, тому у літаючих птахів і пінгвінів є великий виріст грудини -кіль, який ми вже згадували вище при описі скелета.

Вельми значно розвинена мускулатура задніх кінцівок, де налічується до 35 м’язів. Особливо добре мускулатура задніх кінцівок розвинена у безкілевих птахів (страусів та ківі), що переміщуються виключно з їх допомогою. Сила цих м’язів дуже велика, наприклад, африканський страус стусаном ноги може легко вбити людину і навіть завдати серйозне пошкодження леву.

У птахів добре розвинена підшкірна мускулатура, за рахунок якої птах може піднімати пір’я, наприклад, коли холодно (птах при цьому «нахохлівается»).

ПОДІЛИТИСЯ: