Класс Птицы. Общая характеристика класса. Сезонные изменения в жизни птиц, гнездование, кочевка и перелеты. Происхождение птиц - Тип Хордовые - ЖИВОТНЫЕ - ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЕГЭ

Птицы — наземные позвоночные, приобретшие постоянную температуру тела и способность к полету. Приобретение способности к полету привело к интенсификации обменных процессов и возникновению совершенно уникальных адаптаций.

Ряд черт в строении птиц сближает их с рептилиями. У птиц отсутствуют кожные железы, развиваются роговые образования в покровах — щитки на цевках, роговой чехол клюва, когти. Тело птиц покрыто перьями, которые представляют собой производные роговых чешуй рептилий. В зависимости от расположения на теле и функций перья имеют разные названия. Перья, определяющие контуры тела, называются контурными. Под ними находятся пуховые перья и настоящий пух, обеспечивающие термоизоляцию. Крупные маховые перья образуют плоскость крыла. Сверху и снизу их частично прикрывают кроющие перья. Перья хвоста называются рулевыми. Перо состоит из стержня, погруженного нижним концом (очином) в кожу. К стержню крепятся мускулы, обеспечивающие движение пера. В обе стороны от стержня отходят бородки первого порядка. На них расположены бородки второго порядка. Сцепляясь друг с другом крючочками, бородки образуют опахала пера. У пуховых перьев и пуха бородки второго порядка отсутствуют. Настоящий пух имеет сильно укороченный стержень.

Кожа птиц тонкая и сухая, в ней отсутствуют кожные железы. Исключение составляет копчиковая железа, которая выделяет жироподобный секрет. Им птицы смазывают перья, что обеспечивает эластичность перьев и водоотталкивающие свойства. Железа располагается у основания хвоста.

Скелет птиц состоит из позвоночника, черепа, скелета конечностей и их поясов. Части скелета птиц существенно отличаются своим строением от аналогичных частей скелета других наземных позвоночных. Эти отличия связаны с приспособлениями к полету. Позвоночник птиц, как и рептилий, подразделяется на шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой отделы. Для всех отделов позвоночника, кроме шейного и части хвостового, характерно сращение позвонков между собой. Шейный отдел позвоночника очень длинный и состоит из разного числа позвонков у разных видов птиц. Два первых шейных позвонка — атлант и эпистрофей, а также особый тип сочленения остальных позвонков обеспечивают подвижность шеи. Все позвонки грудного отдела прочно срастаются. К ним причленяются ребра. Ребра состоят из двух частей, такое строение ребер облегчает изменение объема грудной клетки, что очень важно для произведения актов вдоха и выдоха. Соседние ребра соединены между собой отростками, благодаря чему увеличивается прочность грудной клетки. Поясничные позвонки также сливаются; спереди к ним прирастает последний грудной позвонок, а сзади — крестцовые и несколько хвостовых позвонков. Последние хвостовые позвонки тоже срастаются в одну кость, дающую опору рулевым перьям хвоста.

Для черепа птиц характерен крупный мозговой отдел, что связано с большими размерами головного мозга. Тонкие кости черепа срастаются до исчезновения швов. В черепе расположены очень крупные глазницы. Челюсти представлены клювом, покрытым роговым чехлом. Верхняя часть клюва называется надклювьем, а нижняя — подклювьем. Зубы у птиц отсутствуют.

Передние конечности у птиц преобразованы в крылья. На земле птица передвигается только на задних конечностях. С этим связаны изменения в скелете обеих пар конечностей и их поясов. Пояс передних конечностей состоит из парных лопаток, мощных вороньих костей (коракоидов) и ключиц, срастающихся в вилочку. Крупная грудина посредством ребер связана с позвоночником. Снизу грудина имеет специальный вырост — киль. К нему прикрепляются мощные грудные мышцы, обеспечивающие опускание крыла. Передняя конечность (крыло) состоит из плеча, предплечья и кисти. Кости плеча и предплечья, аналогичны таковым у наземных позвоночных. Кости запястья и пясти сливаются и образуют пряжку, в результате кисть значительно удлиняется. В передней конечности птиц остаются только три пальца. Прочное прикрепление задних конечностей к позвоночнику достигается в результате формирования сложного крестца, к которому крепится тазовый пояс. Тазовый пояс птиц образован сросшимися костями и называется открытым, так как его левая и правая половины не срастаются на брюшной стороне. Это связано с тем, что птицы откладывают крупные яйца. Скелет задней конечности птиц состоит из бедра, голени и цевки, образованной сросшимися костями предплюсны и плюсны. Малая берцовая кость сильно уменьшена и прирастает к большой берцовой кости. Для птиц характерно уменьшение количества пальцев в задней конечности. Число пальцев колеблется от четырех до двух (страусы).

Большую часть мускулатуры туловища составляют мышцы, поднимающие и опускающие крылья (подключичные — подъем крыла и большие грудные мышцы — опускание крыла). Они крепятся к грудине и ее выросту — килю. Длинные мышцы шеи обеспечивают сложные движения головы. При передвижении по земле птицы опираются только на задние конечности, поэтому их мускулатура сильно развита и имеет сложное строение.

Температура тела постоянна, это обеспечивается повышенной интенсивностью обмена веществ. Пища в желудочно-кишечном тракте птиц переваривается очень быстро благодаря активному действию пищеварительных ферментов и увеличению поверхности всасывания стенок кишечника. Клюв у птиц лишен зубов, и функцию измельчения пищи берет на себя желудок. Он состоит из двух отделов: железистого и мускульного. В железистом желудке пища переваривается с помощью секрета, выделяемого пищеварительными железами. В мускульном желудке пища обрабатывается механически: она перетирается в результате сокращений его мощной мускулатуры. Внутренняя поверхность этого отдела желудка имеет плотную роговую выстилку и лишена желез. У многих (главным образом растительноядных) птиц эффективному перетиранию пищи в мускульном желудке способствуют мелкие камешки, выполняющие роль жерновов. Птицы специально заглатывают эти камешки во время кормежки. Пища изо рта попадает в глотку, а затем в пищевод, который у некоторых птиц образует специальное расширение — зоб. Из зоба пища попадает в желудок. Зоб служит для накопления и временного хранения пищи. Передний отдел тонкого кишечника называется двенадцатиперстной кишкой. В него открываются протоки поджелудочной железы и печени. На границе тонкого и толстого кишечника располагаются парные слепые кишки. Прямая кишка у птиц очень короткая, непереваренные остатки пищи в ней не накапливаются и быстро выводятся через клоаку наружу.

Органами дыхания являются легкие. Кроме легких в процессе дыхания принимают участие воздушные мешки. Воздух поступает через ноздри в ротовую полость, оттуда через гортань в длинную трахею. В месте разветвления трахеи на два бронха натянуты тонкие мембраны — голосовые связки. За счет колебания мембран, вызванных током воздуха, птицы издают разнообразные звуки. Для нагнетания воздуха в легкие и его выталкивания используются тонкостенные воздушные мешки. Они расположены между всеми внутренними органами, а некоторые даже заходят в трубчатые кости передних конечностей. Расширяясь и сжимаясь при опускании и поднимании грудины, они прокачивают воздух через легкие. При вдохе большая часть воздуха по бронху поступает в задние воздушные мешки, а небольшая его порция попадает в легкие. При выдохе воздух из задних воздушных мешков направляется в легкие, а из легких — в передние воздушные мешки и оттуда через трахею выводится наружу. Таким образом, воздух проходит через легкие и при вдохе, и при выдохе. Это называется двойным дыханием. Такой механизм дыхания обеспечивает повышенное насыщение крови кислородом.

Кровеносная система птиц состоит из двух кругов кровообращения — большого и малого. У птиц происходит полное разделение артериального и венозного токов крови, поскольку в желудочке сердца образуется полная перегородка. В результате сердце становится четырехкамерным. Легочный (малый) круг кровообращения начинается легочной артерией, несущей кровь из правого желудочка в легкие. Из легких обогащенная кислородом кровь поступает в левое предсердие по парным легочным венам. Правая дуга аорты, относящаяся к большому кругу кровообращения, берет начало из левого желудочка. От нее отходят парные сонные артерии к голове и очень крупные артерии, снабжающие кровью мощные грудные мышцы и передние конечности. Правая дуга переходит в спинную аорту, от которой отходят сосуды ко всем органам.

В правое предсердие впадают три крупные вены. Две передние полые вены собирают кровь от головы и передних конечностей. От всех остальных органов кровь оттекает по венам, сливающимся в заднюю полую вену. Сердце у птиц довольно крупное по сравнению с размерами тела, и большая скорость циркуляции крови по сосудам обеспечивается высокой частотой сердечных сокращений, что особенно важно в полете.

Органы выделения у птиц — парные почки. От них отходят мочеточники, впадающие в клоаку. Мочевого пузыря у птиц нет. Конечным продуктом обмена служит мочевая кислота. Этим обеспечивается экономия воды в организме. Продукты азотистого обмена выводятся из организма птиц вместе с экскрементами.

Органы размножения у самцов парные и представлены семенниками, от которых отходят семяпроводы, впадающие в клоаку. У самок имеется только левый яичник, и в клоаку открывается единственный левый яйцевод. Продвигаясь по яйцеводу, яйцеклетка одевается белковой, подскорлуповой и скорлуповой оболочками. Они образуются из веществ, выделяемых железами стенок яйцевода. Оплодотворение у птиц внутреннее.

Хорошо развитые органы чувств и соответствующие им отделы головного мозга обеспечивают ориентацию и сложную координацию движений птиц в полете. Развитие полушарий переднего мозга способствовало возникновению сложных форм поведения. Обонятельные доли переднего мозга невелики, что свидетельствует о незначительной роли обоняния в жизни птиц. Ведущий орган чувств у птиц — орган зрения, поэтому у них сильно развиты зрительные бугры среднего мозга. К полушариям переднего мозга сзади примыкает мозжечок. Он является центром координации движений и достигает у всех птиц очень больших размеров. Глаза у птиц очень крупные, большая плотность фоторецепторов сетчатки позволяет получить детальное изображение объекта. Многие птицы обладают цветовым зрением. Хорошо развиты подвижные веки с ресницами и мигательная перепонка. Орган слуха состоит из внутреннего, среднего и зачатков наружного уха. Птицы очень хорошо различают звуки в широком диапазоне частот, и звуковое общение играет в их жизни очень большую роль.

Большинство птиц приступает к размножению весной, когда повышается температура воздуха и увеличивается длина светового дня. Сроки откладки яиц во многом определяются не столько условиями, сложившимися на момент ее начала, сколько условиями (главным образом, доступностью и обилием пищи), в которых будут появляться птенцы.

По степени развития вылупляющихся из яиц птенцов птиц делят на птенцовых и выводковых. У видов первого типа (воробьиные, дятлы, голуби и др.) птенцы слепые, почти или полностью голые, не способны сами добывать корм. У птиц, принадлежащих ко второму типу, птенцы рождаются зрячими, опушенными, активно передвигаются, способны добывать корм. Птицы с таким типом развития гнездятся в основном на земле; покинув гнездо вскоре после вылупления, птенцы в него больше никогда не возвращаются. Некоторые виды (чайки, хищные птицы и др.) занимают промежуточное положение между этими двумя типами. Их птенцы рождаются в плотном пуховом наряде, они могут передвигаться, но не способны сами добывать корм.

Все птицы делятся на перелетных, кочующих и оседлых. Перелетные птицы каждый год улетают в определенные места зимовок, которые могут быть удалены на значительные расстояния (до 10 тыс. км и даже дальше) от районов их гнездования. Кочующие птицы (снегири, свиристели, синицы) не совершают регулярных перелетов в строго определенных направлениях. Они зимуют в районах, ближайших к месту их гнездования, зимние условия которых для них наиболее оптимальны. Оседлые птицы проводят зиму в тех же местах, где размножаются (воробьи, тетерева, голуби).

Предками птиц считаются примитивные рептилии. Долгое время было известно единственное ископаемое животное, внешним обликом отдаленно напоминавшее современных птиц, — археоптерикс. Пять отпечатков этого животного было найдено в юрских отложениях Германии. Археоптерикс сочетал признаки как рептилий (наличие зубов, длинного хвоста из 20 позвонков, свободных пальцев в передней конечности; отсутствие киля), так и птиц (перьевой покров, характерное строение плечевого пояса и задней конечности). Согласно современным представлениям, археоптерикс выработал приспособления к полету параллельно с птицами и не является их прямым предком.

Современные птицы относятся к трем надотрядам: Бескилевые, Пингвины и Килевые. К Бескилевым относятся африканские и южноамериканские страусы, а также казуары и киви. Все представители надотряда неспособны к полету: у них слабо развиты крылья и на грудине отсутствует киль. Передвигаются эти птицы исключительно по земле на задних конечностях.

Отличительная особенность Пингвинов — способность к плаванию и нырянию. В воде они двигаются с помощью крыльев, а не задних конечностей, как другие водоплавающие птицы. Распространены пингвины в Южном полушарии.

Большинство современных птиц относится к надотряду Килевых.