ПТАХИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ВИДИ, СИСТЕМИ, РОЗМНОЖЕННЯ - БІОЛОГІЯ - 2025

Ці птахи летять, теплий - чистокровний, скошені хребетні і тварина. Серед хребетних тварин це другий за найвищим рівнем клас за кількістю видів, який налічує понад 9 700, перевершений лише рибою. Найважливішою характеристикою цього класу тварин є модифікація верхніх кінцівок на крила.

Таким чином, птахи підкорили небо різних екосистем, включаючи ліси, пустелі, гори, луки, серед інших. Пір’я - теж неодмінна характеристика: якщо в організмі є пір’я, то це птах.

Джерело: pixabay.com

Хоча існує велике різноманіття видів, морфологія птахів є однорідною. Усі мають єдину анатомію: крила, пір’я та ороговілий дзьоб. Ця виражена однаковість була обмежена протягом еволюції, імовірно, польотом.

Вважається, що всі характеристики птахів були результатом природного відбору, що надає перевагу особинам, які найкраще рухаються по повітрю. Таким чином, анатомія птаха, здається, "розроблена" для польоту, від її пневматизованих кісток до легень та ефективного обміну речовин.

Для птахів характерний відмінний зір. У них величезні і практично нерухомі очні розетки - факт, що компенсується високим обертанням голови.

Сучасні птахи поділяються на дві основні групи: палеогнати та неогнати. До першої належать птахи або нелітаючі птиці. Неогнати, зі свого боку, включають решту птахів із потужними м’язами для польоту.

Галузь зоології, яка вивчає птахів, називається орнітологія, термін, похідний від грецького коріння ornis = "птах".

Загальна характеристика

Морфологічні та фізіологічні характеристики

Морфологія птаха. Приклад Vanellus malabaricus. 1-дзьоб, 2-голівка, 3-ірис, 4-учень, 5-мантія, 6-малий покрив, 7-скапуляр, 8-кришка, 9-третій, 10-тир, 11-первинний, 12-вент, 13 -Тиг, 14-гомілково-тарсальний суглоб, 15-Тарс, 16-пальці, 17-гомілка, 18-живіт, 19-фланги, 20-грудна клітка, 21-горло, 22-ватт, 23-очний. Джерело: Wikimedia Commons

Птахи - це організми, передні кінцівки яких були модифіковані для польоту, у вигляді крил. Якщо порівняти ці кінцівки з наземними хребетними, то зрозуміємо, що птахи втратили деякі фаланги і кінцівка витягнулася.

Задні кінцівки, які дозволяють особі окунути, ходити чи плавати, також зазнали модифікацій. Вони мають чотири пальці, в деяких випадках до 3 або 2.

Епідерміс покритий пір’ям і задніми кінцівками лусочками. Залози рідко зустрічаються у птахів, хоча вони мають спеціалізовані маслянисті виділення на кінці хвоста.

Птахи є ендотермічними організмами, тобто здатні регулювати свою температуру тіла. Хоча ссавці також є ендотермами, вони не здобули цієї фізіологічної здатності від звичайного предка, що робить його прикладом конвергентної еволюції.

У різних їх системах птахи характеризуються втратою або скороченням деяких органів. Наприклад, у жінок є лише один яєчник і один функціональний яйцепровід (лівий). У порівнянні з безлітковими хребетними подібного розміру кишечник зазнав значного скорочення.

Імовірно, ці характеристики є пристосувальними і дозволяють зменшити масу в польоті.

Характеристики кісток

У кістках птахів є повітряні порожнини, які зменшують вагу тварини під час польоту. Цей тип будови називають пневматичними кістками. Крім ваги, скелет жорсткий, що важливо для управління польотом.

Кістки черепа злиті в єдиний потиличний проділ. Він демонструє діапсидний малюнок, а щелепа була змінена на кератинізовану дзьобоподібну структуру без зубів. У середньому вусі є лише одна кісточка.

Хвіст зведений до структури, яка називається пігостиль. У грудини є кіль. Ця кістка функціонує як точка прикріплення м’язів, що беруть участь у польоті: грудної та супракоракоїдної.

Фурукула - типова будова птахів, яка працює як весна. Цей елемент накопичує енергію, так що низхідний клапоть рухає клапан у зворотному напрямку.

Структура таза є оптимальною для відкладання яєць і називається описто-публічною тазою.

Класифікація

Майже 9 700 видів птахів об'єднані в понад 30 порядків. Класифікація, яку ми представимо нижче, - класифікація Гілла (2006), модифікована Хікманом (2001):

Супердер Paleognathae

Страус. Джерело: HombreDHojalata, з Вікісховища

Палеогнати - це сучасні птахи з примітивним піднебінням. До цієї групи належать форми страусів тощо, ділянки, емус, ківі, серед інших.

Він складається з чотирьох порядків: Struthioniformes, утворений страусами; Рейформи, членами яких є два види з районів, які населяють Південну Америку; Dinornithiformes, утворений трьома видами ківі в Новій Зеландії; і порядку Tinamiformes, що складається з майже 50 видів американського тинамуса, джуту або інамбу.

Neognathae superperor

Цей супердер складається з великої кількості видів з гнучким піднебінням. Нижче ми коротко охарактеризуємо кожен із порядків, що входять до складу неогнатів чи «неоїв».

Порядок пассериформ : це найпоширеніший порядок птахів. Він включає 5750 видів (більше половини видів птахів), які поширені по всьому світу. Для них характерне положення їх фаланг: чотири пальці, три розташовані вперед і одна назад. Більшість мають невеликі розміри.

Замовляйте ансериформи : приблизно 162 види лебедів, гусей, качок тощо, поширених по всьому світу. Характерні пристосування для ніг для плавання.

Замовляйте галлиформи : близько 290 видів індиків, перепелів, фазанів тощо. Його розповсюдження є у всьому світі. Її раціон рослиноїдний. Їх дзьоби і ноги міцні і важкі.

Замовити Sphenisciformes : 17 видів пінгвінів. Вони відомі своєю здатністю плавати, з крилами, зміненими у форми весла, що дозволяють їм ефективно рухатися по воді.

Порядок гавіформ : утворений лонами, групою водних птахів.

Замовляйте подіципедиформи : 22 види птахів із звичками дайвінгу, широко відомі як гріби, маки та гніди. Вони поширені в ставках, де їхні гнізда можна побачити плаваючими.

Замовити Phoenicopteriformes : 5 видів дуже барвистих водних птахів. Вони широко відомі як фламінго. Є поточні та вимерлі види.

Замовляйте Procellariiformes : 112 видів зі світовим поширенням, це пелагічні птахи, до яких належать альбатроси, буревісники, фульмари тощо.

Замовляйте пелеконоси : 65 видів зі світовим поширенням. Ми знаходимо в такому порядку пеліканів, бакланів, ганетів, бубонів та інших. Вони харчуються рибами.

Замовлення Ciconiiformes : 116 видів зі світовим поширенням. До них належать чаплі, швабри, лелеки, ібіси, ложки, грифи та ін. Для них характерне значне подовження ніг і шиї.

Замовляйте соконіформи : 304 види птахів поширені по всьому світу. Вони включають орлів, яструбів, яструбів, кондорів та грифів. Ці екземпляри мають чудовий зір, що дозволяє полювати на здобич.

Замовляйте груповики : 212 видів зі світовим поширенням. До них відносяться крани, рейки, кожухи, галинули тощо.

Замовляйте Charadriiformes : понад 350 видів поширені по всьому світу. До них належать чайки та інші прибережні птахи.

Замовлення Columbiformes : близько 300 видів зі світовим поширенням. Вони включають голубів та вимерлих додо. Для них характерні короткі шиї, ноги і дзьоби.

Замовляйте Psittaciformes : понад 350 видів поширені по всьому світу. До них належать папуги, папуги тощо.

Порядок опістокоміформ : порядок, що складається з одного виду; хоазін Opisthocomus hoazín, розташований у басейні Амазонки.

Замовити Мусофагіформи : 23 ендемічні види з Африки. Вони відомі як Туракос.

Замовляйте куликули : близько 140 видів по всьому світу. До них належать зозулі та дорожники.

Замовлення Strigiformes : близько 180 нічних видів зі світовим поширенням. До них належать сови тощо. Вони - нічні хижаки, з тихим польотом і відмінним зором.

Замовляйте капримульгіформи : 118 видів зі світовим поширенням. До них належать подарго, солянки та ін.

Замовляйте Apodiformes : близько 429 видів зі світовим поширенням. Включає колібрі та стрімких. Вони коротконогі і швидко плескаються.

Є також порядки Coliiformes, Trogoniformes, Coraciiformes і Piciformes.

Травна система

У птахів є модифікована система травлення, яка дозволяє їм ефективно перетравлювати їжу, і компенсує брак стоматологічних структур. Також поглинання поживних речовин відбувається за короткі проміжки часу.

У травній системі є джез, який допомагає перемелювати їжу, яку тварина споживає. У птахів дуже рудиментарна система слинних залоз, яка виділяє слиз для змащування проходу їжі.

Деякі птахи мають модифікацію в стравоході, що дозволяє зберігати їжу. У деяких видів це розширення служить не тільки місцем зберігання, воно також є виробником живильної молочної речовини, аналогічної молоку ссавців, яка служить для годування беззахисних пташенят.

Шлунок розділений на два відділення. Перший - провентрикулус, що відповідає за секрецію шлункового соку. Другий - це жировик, який відповідає за подрібнення живильної речовини. Щоб допомогти в процесі дроблення їжі, птахи споживають гірські породи або інші предмети, які розміщуються в гайдарі.

Годування

Раціон птахів різноманітний. Існують комахоїдні, м’ясоїдні види (які харчуються хробаками, молюсками, ракоподібними, рибами, ссавцями та навіть іншими птахами), нектарні, багато - всеїдні.

Розміри та форма дзьоба птаха вишукано пристосовані до типового режиму годування особини, яка його переносить. Наприклад, у птахів, що споживають насіння, є короткі, міцні дзьоби, тоді як неплодні птахи - як колібрі - мають довгі тонкі дзьоби, що дозволяють їм споживати квітковий нектар.

Наприклад, хижі хижини - як сови - утворюють крихітні кульки з органічного матеріалу, які вони не можуть перетравити, наприклад, волосся або кістки, які потім відроджують.

Серцево-судинна система

Модель пташиного серця. Вагнер Суза і Сільва / Музей ветеринарної анатомії FMVZ USP

Кровоносна система птахів складається із серця з чотирма камерами: двома передсердями та двома шлуночками. Він має дві системи кровообігу, одну легеневу та другу системну.

Загалом, кровоносна система птахів мало чим відрізняється від типової системи, що зустрічається у ссавців.

Частота серцевих скорочень у птахів висока, знаходячи зворотну залежність між розмірами організму та частотою.

Еритроцити або еритроцити мають ядро ​​- на відміну від нашого, яке вироджує цю структуру, коли вони дозрівають. Фагоцити є дуже активними клітинами і беруть участь у відновленні ран та інших функціях імунної системи.

Нервова система

Нервова система птахів складна і добре розвинена. Виділяють дванадцять пар черепно-мозкових нервів. Мозок великий, як і мозочок та оптимальні частки. Навпаки, кора головного мозку розвинена слабко.

Що стосується сенсорних систем, то у більшості видів запах і смак неефективні. Однак є кілька винятків із цієї картини, як у м’ясоїдних та океанічних птахів, де ці почуття відіграють фундаментальну роль у способі життя цих видів.

Зір у птахів чудовий. Його фоторецепторний орган нагадує око інших хребетних, хоча він більший, менш сферичний і практично нерухомий. Щоб компенсувати часткову фіксацію очей, вони виробили неймовірну здатність до рухливості голови.

Слух теж хороший. Вухо ділиться на зовнішню область, середнє вухо з одиничною кісточкою, колумеллю та внутрішній сектор з кохлеєю.

Дихальна система

Через енергетичні потреби польоту дихальна система цих літаючих хребетних повинна бути високоефективною. Вони мають спеціалізовані структури, звані парабрончі, з повітряними мішками. Ці органи суттєво відрізняються від органів дихання, які ми знаходимо в інших хребетних.

У птахів гілки бронхів закінчуються трубчастими структурами, де відбувається безперервний потік повітря - на відміну від мішкових (альвеольних) закінчень, які ми бачимо в легенях ссавців.

Повітряні мішечки утворюють систему з дев'яти взаємопов’язаних елементів, які розташовані в грудній клітці та в області живота. Функція цих структур полягає у сприянні вентиляції з багаторічним потоком повітря, що проходить через легені.

У птахів повітря потрапляє через трахею та первинні бронхи, через легені та в задні повітряні мішечки. Звідти він переходить до легенів і повітря виходить через дихальну трубу. Цей цикл відповідає першому видиху.

На другому видиху частина надходить повітря проходить через задні повітряні мішечки та в легені. Таким чином підвішене повітря виштовхується у напрямку до передніх мішків. Потім повітря залишає тварину.

Видільна система

Нирки птахів метанефричні, а уретра впадає в клоаку. У межах трьох ниркових систем, що існують, метанефричні нирки складаються з органу, який з’єднується з клоакою через протоку Вольфа, вона походить від середньої мезодерми грудного та поперекового сегментів.

Основним відходом продукту є сечова кислота, саме тому птахи відносяться до категорії «урикотелі». Ця речовина дуже нерозчинна у воді, тому вона осаджується і утворює напівтверді відходи, часто білуваті. У птахів немає сечового міхура.

Відтворення

У всіх птахів статі розділені, а запліднення є внутрішнім. У самців є два функціональних яєчка, у самки - дегенерований яєчник і правий яйцепровід. У самців лише кілька видів мають пеніс як копуляторний орган, включаючи качок, гусей та деяких палеогнатів.

Всі вони виробляють яйця з твердою шкаралупою. Яйця інкубуються зовні: частина батьків розміщується на них і підтримує оптимальну температуру завдяки тепла тіла.

Систему визначення статі птахів задають статеві хромосоми ZW (еквівалент наших статевих хромосом XY). На відміну від ссавців, гетерогаметичний стать відповідає жіночому. Тобто саме жіночі особини мають дві різні хромосоми.

Залежно від виду птаха, з яйця може вилупитися активна молода особина, здатна боротися за себе, або маленька гола, яка потребує батьківського піклування. Перший варіант незалежних пташенят відомий як пташенята, що перебувають у передньому періоді, і ті, яким потрібна допомога альтерціальним пташенятам.

Еволюція

Еволюційні біологи вважають походження птахів одним з найбільш вражаючих переходів еволюції хребетних - поряд із стрибком тетрапода з води на сушу.

Записні копалини показали різноманітні унікальні характеристики, які ми знаходимо у живих видів птахів, такі як пір’я та помітне зменшення розміру тіла.

Вважається, що еволюція птахів супроводжувалася походженням польоту, але підозрюється, що перед птахами розвинулося кілька характеристик, які ми пов’язуємо з польотом.

Археоптерикс

Найвідоміший копалини за походженням птахів - Археоптерикс; Йдеться про розмір ворони, з дзьобом, схожим на сучасний птах, але з зубами. Скелет скам’янілої тварини нагадує рептилію, з довгим хвостом.

Копалини були виявлені в 1861 році, через два роки після публікації «Походження видів». Це мало важливе значення для засобів масової інформації, оскільки цей копальний перехід "на перехід" здавався значною підтримкою теорії природного відбору.

Єдина характеристика, що виключає копалини від класифікації теропода динозавра, - це незаперечна присутність пір’я.

Від динозаврів до птахів

Схожість між птахами та плазунами очевидна. Насправді відомий зоолог Томас Хакслі охрестив птахів "прославленими плазунами".

Завдяки значній кількості спільних характеристик - включаючи довгу S-подібну шию - зрозуміло, що птахи тісно пов’язані з групою динозаврів під назвою Тероподи.

Насправді дромеозавриди - це тероподні динозаври з фурукулою (зрощеною ключицею) і прядильними особливостями на зап’ясткових кістках, які пов'язані з польотом.

Крім того, є копалини, які пов'язують дромеозавриди з птахами. Зразки - явно тероподні динозаври, але з пір’ям.

За формою пір'я випливає, що їх не можна використовувати для польоту, але вони можуть сприяти рудиментарному ковзанню, інакше забарвлення може мати соціальні функції, пов'язані з залицянням.

Пристосування для польоту

Якщо ми детально вивчимо морфологічні та фізіологічні деталі птахів, то зрозуміємо, що це машини, «призначені» для польоту; У природі ніхто нічого не «проектує», а адаптації, які ми спостерігаємо, є продуктом механізму природного відбору.

Адаптації до польоту зосереджуються на двох цілях: зменшенні маси під час процесу та посиленні переміщення.

Пір’я

Пір’я - придатки епідермального походження, які зустрічаються підкладкою шкіри птахів. Як ми говорили в попередньому розділі, пір'я виникли в процесі еволюції в певній групі динозаврів і збереглися навіть у птахів, яких ми бачимо сьогодні.

Вони надзвичайно легкі структури, виготовлені з бета-кератину. Ця речовина, багата цистеїном, присутня і в інших структурах птахів, таких як дзьоб, луска і нігті.

Пір’я виконують різні функції. Основним є полегшення руху повітря, ґрунту та води.

Він пропонує механічний захист від вітру, а також тепловий захист від екстремальних температур - гарячих чи холодних -, уникаючи втрати тепла тіла в холодних умовах та сонячних опіків у жарких місцях.

Літаючі голуби. Ейдвард Мюбрідж (1893)

Пір’я, завдяки своїм екзотичним кольорам та дизайну, беруть участь у візуальному спілкуванні та соціальній взаємодії між птахами. Як правило, самки мають непрозорі або криптичні кольори, а самці - яскраві. У деяких випадках пір’я беруть участь у камуфляжі тварини.

Скелет і пневматичні кістки

Скелет птахів характеризується тим, що він легкий, але не слабкий. Сучасні пташині кістки особливо делікатні, з повітряними порожнинами, що зменшуються в масі.

Хоча птахи еволюціонували від організмів з діапсидними черепами (два тимчасові отвори), в анатомічну картину сучасних птахів надзвичайно важко побачити.

Його череп настільки модифікований, що він зростається в один шматок, що не досягає 1% від загальної маси особини. Деякі види мають кінетичні черепи, як той, що зустрічається у ящірок та змій.

Однак це не означає, що скелет птахів набагато легший, ніж у хребця аналогічного розміру. Насправді ваги рівноцінні. Модифікація полягає у розподілі ваги, а не у вазі. Верхні структури дуже легкі, а нижні кінцівки важкі.

Список літератури

1. Butler PJ (2016). Фізіологічні основи польоту птахів. Філософські угоди Лондонського королівського товариства. Серія B, Біологічні науки, 371 (1704), 20150384.
2. Хікман, К.П., Робертс, Л.С., Ларсон, А., Обер, WC, & Гарнізон, C. (2001). Комплексні принципи зоології. McGraw - Хілл.
3. Кардон, К. В. (2006). Хребетні: порівняльна анатомія, функція, еволюція. McGraw-Hill.
4. Льоса, ZB (2003). Загальна зоологія. EUNED.
5. Moen, D., & Morlon, H. (2014). Від динозаврів до сучасного різноманіття птахів: розширення шкали часу адаптивного випромінювання. PLoS біологія, 12 (5), e1001854.
6. Parker, TJ, & Haswell, WA (1987). Зоологія. Хордати (т. 2). Я перевернувся.
7. Randall, D., Burggren, WW, Burggren, W., French, K., & Eckert, R. (2002). Фізіологія тварин Еккерта. Макміллан.
8. Rauhut, O., Foth, C., & Tischlinger, H. (2018). Найдавніший археоптерикс (Theropoda: Avialiae): новий екземпляр від межі Кіммерідґії / Титону в місті Шамхауптен, Баварія. PeerJ, 6, e4191.
9. Webb, JE, Wallwork, JA, & Elgood, JH (1979). Путівник по живим птахам. Macmillan Press.
10. Wyles, JS, Kunkel, JG, & Wilson, AC (1983). Птахи, поведінка та анатомічна еволюція. Праці Національної академії наук, 80 (14), 4394-4397.