Изучение внешнего строения птиц. Приспособления к полёту. Строение перьев птиц

Птицы относятся к классу высокоразвитых теплокровных животных. В ходе эволюции их передние конечности превратились в крылья, что является самым важным приспособлением к полёту.

Однако это не единственное приспособление. Весь организм птиц построен таким образом, чтобы животное могло подняться в небо.

В теле птиц выделяют небольшую голову, шею, туловище, передние и задние конечности, а также хвост.

Обтекаемая форма тела способствует уменьшению сопротивления воздуха;

На голове челюсть заканчивается роговыми покровами, которые образуют клюв. Форма клюва увеличивает обтекаемость тела. При полёте он разрезает воздух, уменьшая сопротивление.

Шея птиц достаточно подвижна, это улучшает гибкость тела.

У большинства представителей класса птицы тело покрыто перьями. Они покрывают всё тело птиц, за исключением клюва и нижней частей конечностей.

Перья являются производными верхнего слоя кожи — эпидермиса.

Образуя несущие плоскости (крылья и хвост), перья обеспечивают возможность полёта, создавая обтекаемость тела.

Перья птиц различаются в зависимости от предназначения и месторасположения.

Выделяют: контурные, маховые перья и пух.

Кроющие (контурные) перья делают форму тела обтекаемой.

Маховые перья наиболее крупные, налегая друг на друга, они образуют прочную летательную поверхность.

Маховые перья разделяются на перья 1-го порядка, которые крепятся к кисти; 2-го порядка, которые сидят на предплечье, а также рулевые, которые располагаются на хвосте.

Пух представлен собственно пухом, предназначенным для теплоизоляции и пуховыми перьями — промежуточные перья между контурным и пухом.

Рассмотрим общий план строения перьев.

Контурные перья имеют узкий твёрдый стержень (ствол).

Перо крепится в коже в перьевой сумке — нижним концом стержня, который носит название очин. От стержня по обеим сторонам отходят упругие пластинки, составляющие опахало.

Опахало представлено бородками первого и второго порядков. Бородки первого порядка крепятся непосредственно к стержню, а бородки второго порядка отрастают от бородок первого порядка. Бородки располагаются, образуя сеть, которая практически не пропускает воздух, что важно для опоры на воздух в полёте.

Бородки 2-го порядка сцепляются своими крючочками с соседними бородками.

Когда птица опускает крыло, разреженное воздушное пространство над его верхней поверхностью поднимает тело птицы вверх.

При механическом повреждении перьев бородки могут сгибаться и их сцепление может нарушиться, поэтому птица своим клювом возвращает опахало в прежнее положение.

Пуховые перья, а также нижняя часть опахала контурных перьев крючков на бородках не имеют. Поэтому такие перья остаются мягкими и пушистыми, для сохранения тепла.

Хвост представлен маховыми (рулевыми) перьями, сильно укорочен и выполняет рулевую функцию при полёте.

Кости птиц также максимально приспособлены к полёту. Они полые (пустые), наполненные воздухом или имеют губчатое строение. Облегчение и увеличения прочности достигается за счёт срастания костей головы, позвоночника, конечностей.

Кости черепа срастаются, не образуя швов, формируя прочный и лёгкий череп обтекаемой формы. Большие глазницы, а также отсутствие зубов уменьшают вес черепа.

Позвоночник состоит из пяти отделов.

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. Для прикрепления сильно развитых грудных мышц, участвующих в полёте, образовался вырост грудины — киль.

Характерной особенностью птиц является наличие сложного крестца, который обязуется путём срастания позвонков поясничного, крестцового и части хвостового отделов. У большинства видов птиц хвостовые позвонки срослись в пигостиль.

За счёт укороченного хвостового отдела, вес птиц также уменьшается, а тело становиться более компактным.

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.

Одна из костей ноги птиц, расположенная между голенью и пальцами — цевка, увеличивающая амортизацию при посадке.

Мускулатура птиц достаточно плотная. Наиболее развиты мышцы, участвующие в полёте: грудные и подключичные.

Мышцы, опускающие крыло — грудные мышцы, наиболее развиты. Потому как для того, чтобы с большой силой опустить крыло в полёте, требуется значительно больше усилий, чем для того, чтобы это крыло поднять.

Рассмотрим особенности внутреннего строения, способствующие полёту птиц.

Для облегчения массы тела, обменные процессы птиц протекают значительно быстрее других представителей царства Животные. Высокая скорость дыхания и сердцебиения, высокая постоянная температура тела (около 40 градусов) способствует быстрому обмену веществ.

Постоянная температура тела создаёт условия для стабильной работы внутриклеточных ферментных систем, поддерживающую постоянную высокую активности организма. Высокая скорость пищеварения является причиной большого объёма потребляемой пищи.

Пищеварительная система имеет типичное строение, характерное для высших позвоночных животных. Однако толстая кишка открывается в клоаку, так как прямая кишка отсутствует, что также облегчает массу тела.

Особенностью выделительной системы является отсутствие мочевого пузыря.

Частое выделение мочевой кислоты в виде кашицы (уменьшает расход воды).

Дыхательная система имеет свои исключительные особенности.

Птицам свойственно двойное дыхание, при котором воздух, насыщенный кислородом, проходит через лёгкие дважды — и при вдохе, и при выдохе.

Атмосферный воздух через парные ноздри попадает в носовую полость, затем в гортань и длинную трахею. Через трахею в лёгкие.

Лёгкие представлены плотными малорастяжимыми губчатыми телами, приросшими к рёбрам. Бронхи, войдя в лёгкие, сильно ветвятся до тончайших, слепо замкнутых бронхиол, оплетённых сетью капилляров, где и происходит газообмен.

Часть же крупных бронхиол, не разветвляясь, выходят за пределы лёгких и расширяются в девять огромных тонкостенных воздушных мешков.

Воздушные мешки уменьшают плотность тела птицы. И защищают внутренние органы от перегрева при полёте. Однако основная их функция — это участие в дыхании.

В состоянии покоя воздушные мешки в дыхании не участвуют. Дыхание в покое осуществляется только за счёт расширения и сужения грудной клетки, благодаря работе межрёберных мышц.

Воздушные мешки у птиц как бы продолжают бронхи. Они находятся между различными внутренними органами. А их ответвления проходят между мышцами под кожу, заходят в трубчатые кости.

В воздушных мешках содержится запасный воздух, необходимый при полётах. Однако в них не происходит газообмен.

Воздушные мешки функционируют в полёте. При этом происходит двойное дыхание.

Рассмотрим механизм двойного дыхания птиц.

Взмахи крыльев и дыхательные движения происходят независимо друг от друга и несинхронно.

Воздушные мешки разделяют на передние и задние.

При первом вдохе грудина опускается и объём грудной полости увеличивается, вследствие этого воздушные мешки растягиваются.

При этом поступивший воздух движется в лёгкие и задние воздушные мешки.

Но в передние воздушные мешки воздух не поступает.

При выдохе грудина поднимается, объём грудной полости уменьшается и воздух из лёгких поступает в передние воздушные мешки.

А из задних мешков воздух под давлением переходит в лёгкие.

Итак, воздух прошёл через лёгкие дважды.

Затем, когда птица снова делает вдох, воздух, который недавно поступил из задних воздушных мешков, из лёгких поступает в передние воздушные мешки. Но птица сделала вдох, и поэтому новая порция воздуха снова поступила в лёгкие и задние воздушные мешки.

При следующем выдохе, воздух из передних мешков выходит в трахею и выводится наружу. Воздух снова переходит из лёгких в передние мешки, а из задних мешков в лёгкие.

Рассмотрим внешнее строение птицы на примере сизого голубя.

Рассмотрим внешнее строение птицы. Найдём отделы тела: голову, шею, туловище, хвост.

Рассмотрим голову птицы. Обратим внимание, что клюв состоит из надклювья (верхней части) и подклювья (нижней части).

У основания надклювья найдём участок утолщённой кожи жёлтого цвета — восковицу. На восковице расположены наружные отверстия ноздрей.

Вокруг ноздрей заметен венчик из перьев, предохраняющий носовые ходы от пыли и воды.

Глаза голубя располагаются по бокам головы, что говорит о том, что он имеет широкое поле зрения, необходимое для обнаружения хищников.

Органы слуха у птиц спрятан под частым оперением, и поэтому мы его не видим.

Уши располагаются немного ниже уровня глаз по обе стороны и выглядят, как слуховой канал без ушных раковин.

Цевка и пальцы птицы покрыты роговыми чешуйками, на пальцах есть когти.