Класс Птицы — Систематика хордовых - ЦАРСТВО ЖИВОТНЫЕ - НАД ЦАРСТВО ЯДЕРНЫЕ ОРГАНИЗМЫ - РАЗНООБРАЗИЕ ЖИВОЙ ПРИРОДЫ

Общая характеристика класса. Голубь. Среда обитания. Внешнее строение. Скелет и мускулатура. Полость тела. Особенности внутреннего строения и процессов жизнедеятельности. Нервная система и органы чувств. Поведение. Размножение и развитие. Сезонные явления в жизни птиц: гнездование, кочевки и перелеты. Происхождение птиц.

Приспособленность птиц к различным средам обитания. Птицы парков, садов, лугов и полей. Птицы лесов. Хищные птицы. Птицы болот и побережий водоемов. Птицы степей и пустынь. Роль птиц в природе и их значение в жизни человека. Роль заповедников и зоопарков в сохранении редких видов птиц. Привлечение птиц. Птицеводство.

Общие указания. Классы птиц и млекопитающих, являющиеся вершиной эволюции позвоночных, возникли независимо друг от друга. Уже в триасе от зверозубых ящеров отделились первые примитивные млекопитающие. В конце триаса — начале юры появились летающие ящеры. Птицеящеры (археоптериксы) дали начало птицам.

Первые млекопитающие и первые птицы заселяли не освоенные пресмыкающимися участки земли, что способствовало появлению у них приспособлений к более разнообразным экологическим условиям. А наличие таких конкурентов, как гигантские ящеры, способствовало совершенствованию нервной системы, органов чувств и поведения.

Изменение условий жизни на Земле — наступившее в конце мезозоя похолодание — выявило преимущества теплокровных животных — птиц и млекопитающих, которые стали господствовать в разных средах обитания — на суше, в воде, в воздухе. Одновременное появление теплокровности у этих классов можно рассматривать как признак конвергенции, возникший в сходных условиях среды.

Кайнозойская эра — эра господства птиц, млекопитающих, насекомых и покрытосеменных растений, которые не только связаны в цепи питания, но и взаимно определяют друг для друга условия жизни, размножения, распространения.

В связи с освоением птицами воздушной среды у них выработался ряд приспособительных к полету признаков — идиоадаптаций.

Задание 44

• Повторить имеющийся по данной теме материал.

• Ответить на вопросы для самоконтроля.

• Выполнить контрольную работу № 50.

• Дать подписи к рисункам 102, 103, рассмотреть схему 55.

• Проанализировать конспект и рисунки 100, 101, отметить идиоадаптации.

• Изучить таблицу 92.

Вопросы для самоконтроля

• Когда и от кого произошли птицы?

• Чем отличается класс птиц от других позвоночных животных?

• Из каких частей состоит тело птицы?

• Чем покрыто тело птицы?

• Какие типы перьев по строению и по функции различают у птиц?

• Какие железы находятся в коже птиц?

• Какие части скелета выделяют у птиц?

• Каковы особенности водоплавающих птиц?

• Сколько шейных позвонков бывает у птиц?

• Какая кость имеет киль и какова его роль?

• Чем отличаются кости птиц от костей других позвоночных?

• Какие группы мышц наиболее развиты у птиц и почему?

• Почему птицы не падают, когда спят, сидя на ветке.

• Чем различаются пояса конечностей у птиц и пресмыкающихся?

• Каковы признаки сходства у птиц и пресмыкающихся?

• Как осуществляется взлет и полет у птиц?

• Какие отделы пищеварительной системы участвуют в измельчении пищи?

• Как объяснить употребление птицами относительно большого количества пищи?

• Какая пища переваривается быстрее — растительная или животная?

• Какую роль в жизнедеятельности птиц сыграло полное разделение сердца на правую и левую половину?

• Где начинается и где заканчивается большой круг кровообращения и какова его роль?

• Где начинается и где заканчивается малый (легочный) круг кровообращения и какова его роль?

• Чем объяснить очень частое сокращение сердца у птиц?

• Какие приспособления выработались у птиц для поддержания и сохранения тепла?

• Какую роль играет теплокровность в освоении птицами различных эколого-географических районов?

• Из чего образуются и где располагаются легочные мешки?

• Каким образом птицы получают достаточно кислорода для поддержания высокого уровня обмена веществ?

• Какие отделы головного мозга наиболее развиты у птиц и почему?

• Каково строение яйца курицы?

• Каковы особенности органов выделения и органов размножения у птиц?

• С чем связаны перелеты птиц?

• Чем различаются птенцовые и выводковые птицы? Примеры.

• Какие птицы являются полезными, вредными и относительно вредными?

• Какие птицы относятся к зерноядным, насекомоядным, хищным?

Контрольная работа № 50

1. Каковы отличительные признаки птиц (перьевой покров, двуногохождение, теплокровность, размножение яйцами, крылья, клюв)?

2. Что общего у птиц с пресмыкающимися (линька, сухая кожа, роговые чешуи, отсутствие зубов, отсутствие мочевого пузыря, четырехкамерное сердце, размножение яйцами)?

3. Какие приспособления к полету характерны для птиц (перьевой покров, крылья, отсутствие зубов, легочные мешки, отсутствие мочевого пузыря, один яичник, размножение яйцами)?

4. Какие органы пищеварения возникли в связи с отсутствием зубов и челюстей у птиц (зоб, железистый желудок, мускульный желудок, двенадцатиперстная кишка)?

5. Что обеспечивает птице устойчивость в полете (положение крыльев, положение головы, положение внутренних органов, вестибулярный аппарат)?

6. Что представляет собой помет птицы (каловые массы, смесь каловых масс с мочой, моча)?

7. Как называются кровеносные сосуды, отводящие от сердца кровь (артерии, вены)?

8. Как называются кровеносные сосуды, приносящие кровь в сердце (артерии, вены)?

9. Как называются сосуды малого круга кровообращения (аорта, легочная артерия, полая вена, легочная вена)?

10. Какая кровь находится в правом предсердии и правом желудочке (венозная, артериальная)?

11. Сколько сокращений делает в минуту сердце птицы (20, 70, 100, 400)?

12. За счет какого из дыхательных путей образуются легочные мешки (трахеи, бронхи, бронхиолы, легкие)?

13. Почему птицы откладывают не все яйца сразу, как пресмыкающиеся, а постепенно (наличие одного яичника, облегчение массы тела в полете, малое число яиц, условия инкубации, забота о потомстве)?

14. Какие птицы относятся к птенцовым — незрелорождающимся (голуби, дятлы, орлы, гуси, утки, куры)?

15. Какую роль играют птицы в биологической защите растений (регулируют численность насекомых, исключают применение химических средств, дают экономию материальных ресурсов, сохраняют окружающую среду)?

Схема 55. Кровообращение у птиц и млекопитающих

Класс Птицы. Сизый голубь

Строение тела. Тело подразделяется на голову, шею, туловище и хвост. Передние конечности — крылья, задние — ноги. На голове клюв, состоящий из надклювья и подклювья. Ноги четырехпалые.

Покров. Кожа сухая, без желез, покрытая пухом и перьями (пуховыми и контурными). Перья — это видоизмененные чешуи пресмыкающихся. Различают перья трех типов: маховые (на крыльях), рулевые (хвостовая лопасть) и покровные контурные. Контурное перо состоит из очина, стержня и опахала, которое образовано густой сетью бородок 1-го и 2-го (с крючочками) порядков. Пуховые перья, расположенные под контурными, не имеют бородок 2-го порядка, поэтому они рыхлые. Перья линяют. Копчиковая железа выделяет маслянистую жидкость, которой птица смазывает перья.

Скелет. Состоит из черепа, позвоночника, поясов передних и задних конечностей, свободных конечностей. Череп включает черепную коробку, верхнюю и нижнюю челюсти (основа клюва). Позвоночник подразделяется на пять отделов: шейный (14 подвижно соединенных позвонков), грудной (5 позвонков), поясничный (6), крестцовый (2) и хвостовой (15 позвонков). Все позвонки, кроме шейных, соединены неподвижно. Последний грудной позвонок, все поясничные, крестцовые и первые пять хвостовых сливаются в единый сложный крестец, впереди открытый. Грудная клетка образована пятью парами ребер, состоящих из двух частей, сочлененных подвижно. Грудина снизу имеет высокий гребень — киль. Пояс передних конечностей представлен парными костями — лопатками, ключицами и вороньими костями. Ключицы образуют вилочку. Скелет крыла состоит из плечевой кости, локтевой и лучевой костей, костей трехпалой кисти. Кости пояса задних конечностей — парные тазовые, сросшиеся с поясничным и крестцовым отделами позвоночника и первыми хвостовыми позвонками. Нога состоит из бедренной кости, сросшихся большой и малой берцовой костей, цевки (сросшиеся кости стопы) и четырех пальцев. Кости полые, содержат воздух.

Мышцы. Парные большие грудные, прикрепленные к грудине и ее килю, служат для опускания крыла, подключичные мышцы — для подъема крыла. Хорошо развиты мышцы ног, шеи, межреберные, подкожные.

Пищеварительная система. Роговые края челюстей образуют клюв, который служит для захвата и размельчения пищи; зубов нет. Далее идет ротовая полость (с языком и слюнными железами), глотка, пищевод, зоб, желудок (железистый и мускульный), двенадцатиперстная кишка, куда впадают протоки печени и поджелудочной железы, тонкий кишечник, короткая толстая кишка, задняя кишка, клоака. Помет птицы — смесь каловых масс и мочи.

Дыхательная система. Ноздри, носовая полость, гортань, трахея (голосовой аппарат), два бронха, два легких (губчатые), воздушные мешки (тонкостенные выросты слизистой оболочки бронхов). Воздушные мешки располагаются под кожей, между мышцами и внутренними органами. Их объем во много раз превышает объем самих легких; основная роль — интенсификация дыхания. По функции мешки делят на две группы: передние и задние. В полете — дыхание двойное, в остальное время — дыхание обыкновенное. Двойное дыхание заключается в том, что при подъеме крыла (вдох) воздух втягивается в легкие (где происходит газообмен) и задние воздушные мешки, при этом воздух из легких заполняет передние воздушные мешки. При опускании крыла (выдох) воздух из задних воздушных мешков выталкивается в легкие (где происходит газообмен), а из передних мешков — наружу. Такой способ вентиляции обеспечивает однонаправленный поток воздуха: из задних воздушных мешков через легкие в передние мешки и затем наружу. При этом насыщение крови кислородом в легких происходит непрерывно как при вдохе, так и при выдохе. Кровь в легких движется навстречу току воздуха (принцип противотока).

В месте разделения трахеи на бронхи находится голосовой аппарат, в нем помещаются голосовые связки и «певчие» мышцы.

Кровеносная система. Сердце четырехкамерное, состоящее из левого и правого предсердий и левого и правого желудочков. Левая половина содержит артериальную кровь, правая — венозную. Два круга кровообращения, полностью изолированные друг от друга, в результате' чего кровь не смешивается.

Большой круг начинается от левого желудочка и заканчивается в правом предсердии, малый круг (легочный) начинается в правом желудочке и заканчивается в левом предсердии. Кровеносные сосуды большого круга кровообращения: аорта (правая дуга), артерии, капилляры, вены; малого круга: легочная артерия, капилляры, легочная вена. Эритроциты имеют ядро.

Выделительная система. Тазовые почки, мочеточники, клоака. Мочевого пузыря нет. Моча очень высокой концентрации, так как обмен веществ усиленный. Продукты выделения — мочевая кислота и ее малорастворимые соли. Моча выводится вместе с калом (помет).

Нервная система. Представлена головным и спинным мозгом и отходящими от них нервами. В головном мозге наиболее развиты большие полушария переднего мозга и мозжечок. Возможно формирование условных рефлексов.

Органы чувств. Глаза трехвекие с широким полем зрения и высокой остротой зрения. Органы слуха представлены внутренним ухом (слуховая улитка и орган равновесия) и средним ухом (одна слуховая косточка — стремечко). Слух очень тонкий. Обоняние развито слабо. Органы вкуса — вкусовые луковицы в глотке.

Размножение. У самок только один левый яичник и яйцевод; у самцов — парные бобовидные семенники, семяпроводы и семенной пузырек в клоаке. Наружных половых органов нет: при контакте самца и самки сперматозоиды переходят из клоаки самца в клоаку самки. Оплодотворение осуществляется в яйцеводе, после чего яйцеклетка увеличивается в размерах, покрывается оболочками (желточной, белковой, двумя подскорлупными и известковой скорлупой) и в виде яйца выходит в клоаку. Процесс длится 12-48 часов.

Развитие. Начинается только в результате согревания яйца (насиживания). Зигота (зародышевый диск) располагается на желтке. На ранних этапах развития зародыш проходит те же стадии, что и все хордовые: у него имеются жабры, хвост. По мере развития появляется перьевой покров, клюв, а хвост исчезает. Перед выклевом птенец клювом прорывает внутренние оболочки яйца и через клюв дышит легкими в воздушной камере. Начало легочного дыхания — писк птенца. Бугорком на клюве птенец пробивает скорлупу яйца и выходит из нее. Птенцы голые, беспомощные, обычно их бывает два. О птенцах заботятся оба родителя, для кормления в их зобе вырабатывается «птичье молоко», которое отрыгивается в клюв птенцу. Позднее в зобе размягчается растительный корм. Тип развития — птенцовый (гнездовой).

Рис. 100. Скелет голубя (схема)

Рис. 101. Кровообращение у птиц:

I, II, IV — артериальные дуги; 1 — правое предсердие, 2 — левое предсердие, 3 — правый желудочек, 4 — левый желудочек, 5 — аорта, 6 — правая дуга аорты,

7 — редуцированная левая дуга аорты, 8 — сонные артерии, 9 — вены, несущие венозную кровь со всего тела, 10 — вены, несущие артериальную кровь из легких,

11 — легочные артерии, несущие венозную кровь из сердца, 12 — аорта (главная артерия), разносящая артериальную кровь из сердца по всему телу

Рис. 102. Круги кровообращения

Рис. 103. Мозг птицы

Таблица 92. Сравнительная характеристика основных отрядов класса птиц

Отряд, представители, область распространения	Особенности образа жизни	Особенности внешнего и внутреннего строения
Группа отрядов бескилевых птиц. (Отряды Страусы, Нанду, Эму, Казуары, Киви). Всего 10 видов. Степи Австралии, Южной Америки и Африки	Быстро бегают, но не могут летать. Яйца насиживает самец	Крылья редуцированы. Оперение рыхлое, строение пера примитивное, плотных опахал не образуется. Задние конечности длинные и сильные. Число пальцев сокращено до трех или двух. Грудина маленькая, киля нет (вследствие потери способности к полету). Ключиц нет, кости неполые, таз закрытый
Пингвины. 15 видов. Императорский пингвин, королевский пингвин. Распространены в холодных областях Южного полушария	Летать и бегать не могут, основной способ передвижения — плавание и ныряние. Моногамные птицы, пары образуются на всю жизнь. Гнездятся большими колониями на низких каменистых берегах или на льду. Яйца насиживает самец. Чрезвычайно выражена забота о потомстве	Крылья превращены в ласты, с их помощью птицы плавают. Устройство скелета позволяет ластам при плавании почти винтообразно вращаться в плечевом суставе. Кости, образующие скелет ластов, уплощены. Стопа широкая, с перепонками, что позволяет неуклюже ходить в вертикальном положении, а при плавании рулить. Оперение очень плотное, сильно изменено, напоминает мех. У грудины имеется киль. Грудные мышцы сильно развиты (сильнее, чем у многих летающих птиц). Кости неполые
Воробьинообразные. Самый крупный отряд птиц — более 5 тыс. видов (около 60% всех видов птиц). (Воробьи, жаворонки, ласточки, трясогузки, скворцы, свиристели, синицы, ткачики, вороны, сороки, грачи, дрозды, соловьи.) Обычны в лесах теплых и жарких широт всех частей света	Наземных видов немного. Строят искусные гнезда. Птенцовые. В пище преобладают насекомые	Ноги четырехпалые, сравнительно короткие, первый палец направлен назад. Когти загнутые. Клюв, как правило, прямой и довольно короткий. Много певчих видов, со сложно устроенной гортанью
Ржанкообразные. Свыше 300 видов. (Кулики, чибисы, чайки, зуйки, перевозчики.) Широко распространены по всему земному шару	Живут по побережьям водоемов и по заболоченным местам. Гнездятся на земле. Перелетные, оседлые или кочующие. Выводковые	Ноги длинные, трех- или четырехпалые, иногда имеется плавательная перепонка. Клюв длинный, тонкий. Крылья довольно длинные, узкие, острые. Оперение плотное, неяркое
Гусеобразные. Более 150 видов. (Гуси, лебеди, утки.) Широко распространены почти по всему земному шару. Важнейшие промысловые птицы. Многие представители одомашнены	Хорошо плавают и летают. Гнездятся вблизи воды или на водоемах. Большинство — перелетные. Выводковые	Шея длинная (облегчает добывание пищи из-под воды). Ноги короткие с четырьмя пальцами; передние пальцы соединены перепонкой. Клюв широкий, имеет роговые пластинки или зубцы. Оперение густое, плотное, с большим количеством пуха
Соколообразные. (Дневные хищные.) Около 250 видов. (Орлы, ястребы, соколы.) Распространены по всему земному шару	Прекрасно летают, способны к парению. Гнездятся на деревьях, скалах, земле. Гнезда простого устройства. Одни виды оседлы, другие кочуют, третьи — перелетные. Птенцовые	Оперение жесткое. Окраска неяркая. Клюв загнут, его основание ярко окрашено, края — острые, режущие. Глаза большие, зрение отличное. Ноги четырехпалые с сильными когтями. Пальцы довольно длинные, с подушечками (для удержания добычи). Непереваренные остатки пищи (шерсть, кости, хитин) отрыгиваются в виде комков — погадок
Курообразные. Около 250 видов. (Рябчики, тетерева, глухари, перепела, куропатки, куры, фазаны, павлины, цесарки, индейки). Широко распространены почти по всему земному шару. Многие представители одомашнены	Добывают пищу, разгребая землю ногами. Гнездятся на земле, гнезда примитивны. Хорошо ходят и бегают. Оседлы или кочуют на небольшие расстояния. Выводковые	Ноги сильные. Крылья короткие и широкие. Оперение плотное и жесткое. Клюв короткий, надклювье слегка загнуто
Аистообразные. Около 120 видов. (Цапли, аисты, ибисы.) Распространены широко, особенно в тропиках и субтропиках; на севере — до тундры включительно	Живут около водоемов или во влажных местах. Хорошо приспособлены к полету и к передвижению по земле. Гнездятся на деревьях, зданиях, некоторые — на земле. Оседлы или перелетны. Птенцовые	Шея длинная, клюв длинный и острый. Добычу глотают целиком. Ноги длинные; задний палец поставлен низко и служит опорой при ходьбе. Крылья большие, широкие. Есть копчиковая железа. (Внешне похожи на журавлей, но отличаются от них некоторыми внешними и внутренними признаками.)
Голубеобразные. Около 200 видов. (Вяхирь, горлицы, сизый голубь.) Распространены в тропиках и умеренном поясе	Живут на деревьях или на земле. В основном оседлые. Птенцовые; первое время родители выкармливают птенцов, отрыгивая «птичье молоко», которое выделяется эпителием стенок зоба	Оперение густое и плотное. Крылья обычно длинные, острые. Клюв небольшой, прямой. Хорошо развит зоб
Дятлообразные. Около 400 видов. (Большой и малый пестрые дятлы, зеленый дятел, черный дятел (желна), вертишейка, тукан.) Распространены во всех лесах земного шара, особенно в тропиках и умеренном поясе (за исключением Австралии и Мадагаскара)	Гнездятся в дуплах. Оседлы, но осенью и зимой многие кочуют. Птенцовые	Оперение рыхлое, пуха нет. У большинства — клюв долотообразный, череп прочный, мощные мышцы шеи. Ноги короткие, но сильные, с крепкими крючковатыми когтями, приспособлены к лазанью по деревьям. Хвост с жесткими перьями. Язык длинный, тонкий, с зазубринами
Стрижеобразные. Около 400 видов. (Стрижи, колибри.) Широко распространены на открытых пространствах	Всю жизнь проводят в полете (не бегают, не ходят, не плавают и не ныряют). Птенцовые	Крылья приспособлены к длительному полету — очень длинные с укороченными маховыми перьями второго порядка и очень короткими плечевыми костями. Ноги короткие. Некоторые виды способны ориентироваться с помощью эхолокации. Большое количество мелких и даже крошечных представителей, у которых температура тела непостоянна. У колибри сердце по объему втрое больше желудка и занимает половину полости тела
Кукушкообразные. Около 150 видов. (Кукушки, турако.) Распространены широко, особенно в тропических лесах	Виды умеренных широт в основном перелетны, остальные — оседлы. Многие хорошо летают. Одни виды всю жизнь проводят в кронах деревьев, другие — чисто наземные. Многим свойствен гнездовой паразитизм. Птенцовые	Ноги короткие, четырехпалые. Крылья острые, длинные. Оперение жесткое, плотно прилегает к телу, пух развит слабо. Перья голени удлинены и образуют «штаны»

Экология птиц

Наиболее молодые в эволюционном отношении, высокоразвитые животные, для которых характерны хождение на двух ногах, перьевой покров, крылья и клюв, теплокровность с интенсивным обменом веществ, хорошо развитый головной мозг и сложное поведение. Все эти особенности птиц позволили им широко расселиться по земному шару и занять все среды обитания — сушу, воду, воздух; они заселяют любые территории от высоких полярных широт до мельчайших океанических островов. Среда обитания явилась фактором отбора в эволюции птиц (строение тела, крыльев, конечностей, способы передвижения, добычи пищи, особенности выведения потомства). Птицам свойственны сезонные циклы, которые наиболее заметны у перелетных птиц и менее выражены у кочующих в пределах своей зоны или оседлых птиц. Наибольшее видовое разнообразие птиц сосредоточено в тропической зоне. Почти каждый вид птиц может обитать в нескольких различных биогеоценозах. Наиболее многочисленна группа птиц леса, среди которых имеются плотоядные, растительноядные и всеядные. Гнездятся они в дуплах, на ветвях, на земле. Птицы открытых мест — лугов, степей, пустынь — строят гнезда на земле; птицы побережий гнездятся на скалах, образуя птичьи базары, где несколько видов птиц не только совместно обитают, но и защищаются от врагов. Для птиц характерна четко выраженная динамика изменения численности популяции. Так, максимум птиц на Земле (до 100 млрд особей) наблюдается после вылета молодняка, минимум — к началу следующего лета (снижение численности до 10 раз). Большую роль в изменении числа птиц играет хозяйственная деятельность человека. Сокращаются площади лесов, болот, лугов, естественных водоемов, некоторых птиц просто истребляют. Роль птиц в цепях питания велика, поскольку они представляют конечные звенья многих цепей питания. Большое значение имеют птицы в распространении плодов и семян. В хозяйственной деятельности человека значение птиц в основном положительное: они истребляют грызунов, насекомых-вредителей, семена сорных растений, что можно рассматривать как биологическую защиту полей и садов. Птиц надо охранять и беречь, подкармливать, особенно зимой, не разорять их гнезда. Без птиц — таких ярких, подвижных, звонкоголосых — наши леса, парки, луга, водоемы становятся безрадостными, мертвыми. Ущерб, наносимый птицами, несравненно ниже их пользы. Они опустошают сады и виноградники, выклевывают посеянные семена, выдергивают проростки, поэтому их приходится отпугивать. Участились случаи столкновения птиц с самолетами. Птицы разносят инфекционные болезни — грипп, энцефалит, сальмонеллез, распространяют клещей, блох. Человек занимается птицеводством, разводя домашнюю птицу, а также декоративных и певчих птиц. В Красную книгу занесено 80 видов птиц.