§ 25. Клас Птахи

• 1. Походження птахів. Клас Птахи налічує приблизно 10 500 сучасних видів, що поширені майже в будь-якому регіоні нашої планети. Горобець і страус, пінгвін і сова, колібрі й пелікан — спершу здається, що всі вони дуже різні. Однак навіть у нездатних до польоту птахів залишилися від предків деякі ознаки пристосування до нього.

Які тварини були предками птахів? Давні рептилії. У мезозойську еру кілька їхніх груп почали освоювати повітря. Для польоту їм знадобилися крила. Одні рептилії використовували для цього шкірясті перетинки на крилах, інші — видозмінені подовжені луски (пір’я). Саме від другої групи й беруть початок птахи. Питання про те, від яких саме видів давніх рептилій походять птахи, і дотепер залишається спірним. Річ у тому, що характерних для птахів ознак (пір’я, крила тощо) набула не одна група мезозойських рептилій, а кілька (рис. 25.1).

Вірогідно, пір’я у предків птахів виникло як прикраса, що була важливою для взаємин між родичами (рис. 25.2). З часом до цієї функції додалися нові: зберігання тепла й опора на повітря. Найімовірніше, птахи походять від наземних тварин, здатних до швидкого бігу. Помахи опереними передніми кінцівками допомагали їм підстрибувати за своєю здобиччю (комахами), стернувати, а згодом спурхувати на гілки дерев, у такий спосіб рятуючись від хижаків.

Багато птахів мезозойської ери мали ознаки, успадковані від рептилій: зубасті щелепи, подовжений хвіст. Вони відрізнялися цим від сучасних птахів, що мають беззубий дзьоб і вкорочений хвіст, до якого віялом прикріплені хвостові пера. Деякі птахи під час еволюції втратили здатність до польоту, але вдосконалили пристосування для плавання чи бігу (рис. 25.3). Найбільшого різноманіття птахи досягли в кайнозойську еру.

• 2. Політ птахів. Найхарактерніша особливість більшості сучасних птахів — здатність до польоту.

Вам відомо, що на всі предмети тисне повітря, яке їх оточує. Якщо тиск на верхню поверхню тіла менший, ніж на нижню, виникає піднімальна сила. Крила птахів (і літаків!) утворюють таку відмінність тиску (рис. 25.4).

Рис. 25.1. Вірогідні кандидати на роль першого птаха: протоавіс (унизу) та археоптерикс (угорі)

Рис. 25.2. Деякі давні рептилії, як цей хижий динозавр, були прикрашені пір’ям

Рис. 25.3. Були часи, коли гігантські птахи полювали на тогочасних дрібних коней

Рис. 25.4. Крила й пір’я птахів забезпечують піднімальну силу, що утримує їх у повітрі

Політ птахів стає можливим завдяки маховим перам (рис. 25.5), що розташовані на їхніх крилах — видозмінених передніх кінцівках.

Пташине крило складається з двох частин, дещо різних за своїми функціями. Ближча до тулуба частина крила створює піднімальну силу, яка утримує птаха в повітрі. Віддалена від тулуба частина забезпечує просування птаха вперед. Важливу роль при цьому відіграють розташовані на кінцях крил пера. Вони закріплені в крилі не жорстко, а з’єднані гнучкою перетинкою й рухаються досить вільно. Повернена вперед частина кожного з цих пер вужча від задньої. При опусканні крила опір повітря скручує першорядні махові пера. Унаслідок цього вони на якусь мить повертаються під гострим кутом до решти крила й до напрямку польоту (рис. 25.6). Нахилене перо відштовхує повітря назад і вниз, завдяки чому птах летить уперед. Піднімальна сила крил літака змінюється закрилками. У птахів у місці з’єднання двох частин крила розташоване крильце (рис. 25.7). Як і закрилки літака, крильця птахів змінюють піднімальну силу крил при зльоті та приземленні.

Рис. 25.5. Махове перо має легку, пружну й стійку до ушкоджень структуру

Рис. 25.6. Крило птаха опускається; махові пера повертаються й штовхають його уперед

Рис. 25.7. Літак і птах у польоті

Рис. 25.8. Ширяючий політ білої чаплі

Порівняйте закрилки літака й крильця птаха.

Хвостові пера птахів допомагають маневрувати в польоті й гальмувати під час приземлення.

• 3. Махальний і ширяючий політ. Чи всі птахи в польоті безперервно махають крилами? Існує два основних типи польоту. Досі ми розглядали найпоширеніший махальний політ. Проте серед птахів є й «планери». Мабуть, кожен із вас бачив птаха, що летить, не махаючи крилами (рис. 25.8). Угору такі птахи піднімаються, використовуючи висхідні повітряні потоки. Піднявшись на висоту, птах повільно «ковзає» повітрям, доки знайде новий висхідний потік. Такий ширяючий політ допомагає зберігати сили, але повільніший і не такий маневрений, як махальний. Багато птахів здатні переходити від одного типу польоту до іншого.

Птахи походять від давніх рептилій. Їхні характерні особливості є наслідком пристосування до польоту. Опору на повітря й піднімальну силу забезпечують насамперед крила й розташовані на них махові пера. Існують два основні типи польоту: махальний і ширяючий.

Крила; махове перо; крильця; махальний і ширяючий політ.

• 1. Для чого давні рептилії могли використовувати пір’я?
• 2. Порівняйте особливості махального та ширяючого польоту.
• 3. Чим різняться політ птаха й літака?
• 4*. Один із доказів того, що археоптерикс (рис. 25.1, с. 99) був здатним до польоту, те, що дві частини його махових пер не були симетричними, так само як і в сучасних птахів. Поясніть значення цієї ознаки.

• 4. Птах із кігтями на крилах. Пташенята одного із сучасних птахів, гоацина, який живе в тропічних лісах Південної Америки, мають кігті на крилах, які нагадують ті, що були в археоптерикса (рис. 25.1, с. 99). Кігті допомагають цим пташеням лазити гілками дерев, які ростуть над водою (рис. 25.9, с. 102). У разі небезпеки пташенята кидаються у воду, плавають і навіть пірнають, а згодом знову піднімаються на дерева. Дорослий гоацин здатен лише перелітати з гілки на гілку.

Рис. 25.9. Пташеня гоацина чіпляється за гілку кігтями на крилах

Рис. 25.10. Колібрі завис у повітрі біля квітки

• 5. Політ колібрі. Найменші серед птахів — колібрі, найкрихітніші з яких важать 1,6 г. Багато з них живляться квітковим нектаром, зависаючи в повітрі над квіткою (рис. 25.10). При цьому вони рухають крилами вперед-униз та назад-угору так, ніби описують вісімку. Крило цих птахів майже не згинається й вільно обертається в плечовому суглобі. Завдяки цьому колібрі можуть не тільки зависати в повітрі, а й підніматися вертикально вгору й навіть літати задом наперед. Частота рухів крила колібрі може сягати 100 змахів за секунду!

Пір`я птахів

Оперення представляє основу зовнішніх покривів птахів. Все тіло птиці, за винятком дзьоба і задніх кінцівок, а так же оголених ділянок навколо очей і біля основи дзьоба, вкрите пір`ям. Незважаючи на те, що створюється враження, що пір`я у птахів ростуть по всьому тілу, це не зовсім так. Контурні пера ростуть тільки на певних ділянках, які носять назву птерилий. На противагу їм існують аптерії – ділянки, на яких не ростуть контурні пера. Вони можуть залишатися голими або покриваються пухом. Пір`я служать не тільки для підйому птиці в повітря, але і є чудовим теплоізоляційним і Влагоізоляціонний матеріалом, що оберігає тіло птиці від охолодження, перегріву і намокання. Еволюційно пір`я виникають з лускатого покриву плазунів. Вони утворюються з клітин епітеліального шару шкіри. Сформоване контурне перо складається з розвиненого щільного стрижня, основа якого – порожнистий очин – занурене в шкіру, в пером сумку. Часто від підстави пера відходить додатковий стрижень, що несе пухові борідки. Від стрижня відходять борідки, від них свою чергу борідки менших розмірів, забезпечені гачками. Вони зчіплюються з гачками сусідніх борідок, утворюючи плоске опахало. У самій нижній частині пера розташовуються більш м`які і довгі борідки, на яких немає гачків. Ці ділянки називають пухової частиною опахала. У сов і дрімлюг дуже добре виражена бархатистість (ворсистість) всіх пір`я. Гасячи завихрення повітряних потоків, ворсистість забезпечує безшумність польоту.

Розрізняють декілька типів пір`я. Вони розрізняються за місцем розташування на тілі птаха і ступеня розвитку опахала. Контурні пера складають основу пір`яного покриву. Вони формують крило, хвіст і загальні обводи форми тіла птиці. Пухові пера нагадують контурні, але складаються з довгих м`яких борідок, позбавлених крючочков і не утворюють опахала. Власне пух являє собою той же пухова перо, але з дуже коротким очинить. У чапель, дрохв, деяких дрімлюг і папуг з боків тіла і на попереку розташовуються ділянки постійно зростаючого ламкого пуху – пудреткі. Його зламалися вершинки утворюють невеликий роговий порошок (пудру), якій птиці посипають своє оперення. Саме тому колір оперення чапель стає таким матовим, пастельним. Ймовірно, у такий спосіб вони зменшують можливість намокання оперення. Точно так же водоплавні птахи змащують своє пір`я секретом куприкової залози, збільшуючи таким чином водовідштовхувальні властивості оперення.

ниткоподібні пір`я розташовані під контурним оперенням з довгим тонким стрижнем і скороченими борідками. Вони виконують дотикальну функцію. Існують припущення, що за допомогою ниткоподібних пір`я птаха вловлюють напрямки руху струмів повітря в оперенні птиці. У багатьох птахів в кутах рота розташовані щетинки – пір`я, повністю втратили борідки. Вони виконують дотикальну функцію, а у ряду видів щетинки збільшують розріз рота, що допомагає їм схоплювати більше літаючої видобутку.

Забарвлення оперення птахів

Забарвлення оперення птахів визначає характерний вигляд птиці. Вона закладається ще в пір`яний зародку. Забарвлення не тільки надає перу певний колір і формує рисунок пера, а й захищає перо від зношування. Розрізняють декілька типів пігментів, що визначають забарвлення оперення. Найбільш поширені два з них – меланіни і каротиноїди. Меланін утворюється в організмі птиці. В оперенні він може бути представлений двома формами – еумеланін і феомеланин. Еумеланін формує глибоку чорне забарвлення оперення. Також еумеланін формує різні варіанти забарвлень з металевим блиском. Така иррадиирущая забарвлення формується за рахунок заломлення променя світла в борідках пера і в гранулах еумеланіна, які мають різні розміри і форму. Звідси і велика різноманітність типів металевого блиску. Наприклад, дивовижне перо павича, відливають всіма барвами веселки, містить всього лише один пігмент – еумеланін, який по-різному розміщений в різних ділянках опахала. Феомеланін схожий за своїм хімічним складом на еумеланін, але на відміну від нього він формує буру, жовто-буру, червонувато-бурого, вохристих забарвлення оперення. Біле забарвлення пера означає, що в пере взагалі немає пігменту, а блідо-блакитна або сіре забарвлення сформована дрібними гранулами меланіну, дисперсно розташованими в борідках пера. Група каротіноідних пігментів (їх раніше називали жиросодержащие пігментами або Ліпохроми) не може синтезуватися в організмі птахів. Їх птиці отримують з рослинної корму. Каротиноїди надають пір`ю яскраву жовту, помаранчеву, червону і рожеву забарвлення. Часто в пере птиці поєднуються пігменти різних груп і форм, що робить рисунок пера і загальну забарвлення оперення дуже різноманітною.

Відео: Російська Рибалка 3.99 Пір`я

Виділяють кілька типів забарвлення оперення птахів. захисне забарвлення служить для маскування птиці на місцевості. Такий тип забарвлення властивий, в основному, самкам і молодим птахам. Найбільшого розвитку захисне забарвлення досягає у наземногнездящіхся видів. Їм необхідно бути максимально непомітними під час насиджування кладки. Інший, протилежний, тип забарвлення оперення – демонстраційна. Вона відрізняється наявністю різних яскравих, контрастних ділянок оперення. Такі виділяються ділянки оперення демонструються птахами під час шлюбних церемоній або під час соціальних конфліктів. Специфічний малюнок оперення використовується птахами для впізнання особин свого виду. Ще один своєрідний тип забарвлення носить назву «зворотна маска». Він характерний для морських видів птахів, верхня сторона яких забарвлена в сірий або чорний колір, а низ тіла білий. Існує припущення, що така забарвлення маскує птицю на тлі темної води під час нападу хижаків зверху і робить їх непомітними для риб, службовців чайкам, крачкам і трубконос птахам основним кормом.

линька

Згодом пір`я зношуються і потребують оновлення. Тому у більшості птахів двічі на рік відбувається зміна оперення або линька. Під час линьки старі пера випадають, а їх місце займають нові. Після закінчення гніздового сезону, влітку або восени, змінюється все оперення. Це повна або послебрачная линька, яка властива тільки дорослим птахам. У молодих в цей час також проходить линька, але вона зачіпає тільки частина оперення. Навесні, перед початком гніздового сезону, більшість птахів проходить ще одну неповну линьку – весняну або предбрачного.

§ 20. ПТАХИ: РИСИ ПРИСТОСОВАНОСТІ ДО ПОЛЬОТУ

ЯКІ ОСОБЛИВОСТІ ЗОВНІШНЬОЇ БУДОВИ ПТАХІВ? Птахи мають вкорочене обтічне тіло, вкрите пір’яним покривом. Передні кінцівки птахів перетворилися на крила, а задні слугують для пересування по землі, гілках рослин або плавання у воді. Птахи мають багато спільних рис будови з рептиліями, адже походять від спільних предків. Однак теплокровність, здатність до польоту та досить високий рівень розвитку нервової системи визначили своєрідність цієї групи хребетних тварин.

Тіло птахів має такі самі відділи, як і тіло рептилій, але хвостовий відділ вкорочений (мал. 124). Завдяки видовженій гнучкій шиї птахи можуть повертати голову на 180° і більше (сови навіть на 270°). Очі птахів захищені трьома повіками (верхньою, нижньою та миготливою перетинкою); є ніздрі та слухові отвори (закриті барабанною перетинкою). Дзьоб складається з верхньої частини – наддзьобка та нижньої – піддзьобка. В основі дзьоба деяких видів птахів (наприклад, голубів) розташована м’яка шкірна згортка – восковиця (мал. 124, 1).

Передні кінцівки – крила – пристосовані до польоту. На них збереглися лише три пальці, вкриті шкірою. Птахи – двоногі тварини. Ноги здебільшого мають чотири пальці. Три з них спрямовані вперед, а один — назад. Це дає змогу птахам охоплювати гілки та створює опору під час пересування по землі. У птахів, здатних до швидкого бігу (наприклад, страусів), кількість пальців на ногах може зменшуватися до трьох і навіть двох (як-от, у африканського страуса). У водоплавних птахів (качки, гуси, лебеді) пальці на ногах сполучені плавальними перетинками (мал. 125).

ЯКІ ОСОБЛИВОСТІ ПОКРИВІВ ТІЛА ПТАХІВ? Птахи, як і рептилії, мають суху шкіру, майже позбавлену залоз. Похідним шкіри птахів є різноманітне пір’я. Над основою хвоста в багатьох видів відкриваються протоки куприкової залози. Її жироподібними виділеннями птахи змащують пір’яний покрив, що робить його еластичним і водонепроникним. Тому ця залоза краще розвинена у водоплавних птахів.

Мал. 124. Зовнішня будова птаха: 1 – голова (а – наддзьобок, б – піддзьобок, в – восковиця); 2 – шия; 3 – тулуб; 4 – крила; 5 – задні кінцівки; 6 – хвіст

Мал. 125. Типи ніг птахів: 1 – горобця; 2 – страуса; 3 – лебедя

Мал. 126. Будова пера птаха: 1 – стрижень; 2 – борідки другого порядку; 3 – борідки першого порядку; 4 – опахало; 5 – колодочка, або очин

Окремі пера складаються зі стрижня, від якого в обидва боки відходять численні тоненькі вирости – борідки (мал. 126). Сукупність борідок має назву опахало. Частина стрижня, заглиблена у шкіру, має назву колодочка, або очин.

Виділяють контурні та пухові пера. Контурні пера вкривають тіло птаха ззовні, їхнє опахало утворено борідками 1-го та 2-го порядків. Борідки 1-го порядку відходять безпосередньо від стрижня, а вже від них – борідки 2-го порядку. Борідки 2-го порядку мають дрібні гачечки, які зчіплюють їх між собою. Завдяки цьому опахало контурних пер являють собою гнучкі пружні пластинки, легкі й майже не проникні для повітря.

Залежно від функцій та розташування контурні пера поділяють на покривні, махові та рульові. Покривні пера забезпечують захист тіла від механічних пошкоджень. Махові пера збільшують поверхню крила. На хвості птахів є великі рульові пера. Під контурними перами розташований пух. Він утворює суцільний покрив. Між пухом і тілом птаха міститься прошарок повітря, який добре утримує тепло.

Наявність пір’яного покриву є необхідною умовою польоту птахів. Цей покрив робить тіло птахів обтічним. Махові пера збільшують площу крила, створюють тягу та підйомну силу, а рульові – забезпечують регуляцію напрямку польоту. Раз чи два рази на рік пір’яний покрив птахів частково чи повністю змінюється – відбувається процес линяння. На місці старих зношених пер, що випадають, виростають нові.

Своєрідність будови птахів визначається їхньою здатністю до польоту, насамперед завдяки зменшенню маси тіла. Так, у птахів полегшений скелет. У більшості видів птахів грудина має плаский виріст, що виступає уперед, – кіль. До нього прикріплюються грудні м’язи, які забезпечують рухи крил під час польоту. Більшість кісток стопи зростаються між собою та утворюють довгу кістку – цівку, яка надає нозі міцності й стійкості.

Підшкірні м’язи рухають окремі пера. Якщо температура повітря знижується, вони скорочуються і пера птаха настовбурчуються. При цьому прошарок повітря між пір’ям та шкірою збільшується, що забезпечує збереження тепла тіла.

Отже, скелет і мускулатура птахів, разом з оперенням, створюють досконалий апарат, який забезпечує політ. Про інші пристосування птахів до польоту ви дізнаєтеся згодом.

Біологічний словничок: птахи, крило, пір’я, пух, кіль, цівка.

УЗАГАЛЬНЕННЯ ЗНАНЬ

Птахи – група хребетних тварин, пристосованих до польоту: передні кінцівки перетворені на крила; задні слугують для пересування по землі, гілках рослин або плавання у воді. Тіло вкрите пір’ям та пухом; пір’яний покрив змінюється під час періодичного линяння. Шкіра суха, є лише куприкова залоза.

Скелет птахів характеризується легкістю. У більшості видів птахів грудина має плаский виріст – кіль; до нього прикріплюються м’язи, що забезпечують рухи крил під час польоту; більшість кісток стопи зростаються між собою та утворюють цівку, яка надає нозі міцності й збільшує її рухомість.

Для мускулатури птахів характерний розвиток грудних м’язів, які забезпечують політ.

ПЕРЕВІРТЕ ЗДОБУТІ ЗНАННЯ

1. На які відділи поділяють тіло птахів? 2. Яка будова дзьоба птахів? 3. Яка будова пір’я птахів? 4. Які функції покривних, махових і рульових пер? 5. Які особливості будови птахів свідчать про їхню пристосованість до польоту? 6. Які м’язи забезпечують політ птахів?

ДЛЯ ДОПИТЛИВИХ І КМІТЛИВИХ

1. Яких переваг набувають організми, що мають теплоізолюючий пір’яний покрив? 2. Учені припускають, що пір’я птахів виникло з лусок давніх плазунів. Чим це можна пояснити?