Лабораторна робота № 16

Тема: Внутрішня будова птахів.

Мета: Вивчити внутрішню будову птахів.

План заняття:

Теоретичні відомості

Скелет

Основні властивості скелету визначаються пристосуванням птахів до польоту. Це проявляється перш за все в легкості, міцності скелету. Легкість скелету обумовлена тонкістю та порожнистістю кісток (включаючи кістки черепа). Внаслідок редукції кісткового мозку, більшість кісток трубчасті, заповнені повітрям, яке проникає з повітряних мішків. Міцність скелету обумовлюється зростанням окремих кісток, структурою самих кісток і наявністю в їх складі значної кількості неорганічних солей. Пристосування до польоту привело також до зменшення загальної кількості кісток внаслідок злиття (на ранніх стадіях розвитку) або редукції окремих кісткових елементів (рис. 1).

Відносна маса скелета у птахів порівняно менша, ніж, наприклад, у ссавців, і дорівнює в середньому 7,1-11,7% маси тіла. Скелет птахів можна поділити на череп, хребет, кінцівки та їх пояси.

Рис.16.1. Скелет птаха: 1 — шийні хребці; 2 — грудні хребці; 3 — хвостові хребці; 4 — куприкова кістка; 5 — спинна частина ребра з гачкоподібними відростком; 6 — черевна частина ребра; 7 — грудина; 8 — кіль грудини; 9 — лопатка; 10 — коракоїд; 11 — ключиця; 12 — плечова кістка; 13 — променева кістка; 14— ліктьова кістка; 15 — п'ясток; 16 — другий палець крила; 17 — третій палець крила; 18 — четвертий палець крила; 19 — клубова кістка; 20 — сіднична кістка; 21 — лобкова кістка; 22 — стегнова кістка; 23 — гомілка; 24 — цівка; 25 — перший палець ноги; 26 — четвертий палець ноги.

Череп

Череп птахів схожий на череп рептилій, але відрізняється легкістю; об'ємною черепною коробкою, що пов'язане з сильним розвитком головного мозку; великими очними западинами, розташуванням потиличного отвору на дні черепа. У дорослих птахів всі кістки зливаються до повного зникнення швів і весь череп є суцільною тонкостінною, але міцною кістковою коробкою. У цьому відношенні птахи подібні до птеродактилів і лиликоподібних — представників інших класів, які пристосувались до польоту.

Від рептилій птахи успадкували рухомість нижньої і верхньої щелеп. При сильному розкриванні дзьоба верхня щелепа у більшості птахів, перегинаючись, піднімається, а при закриванні — опускається. Цим досягається, з одного боку, максимальне розкриття дзьоба, а з іншого — збільшення сили закриття вершин його при захопленні здобичі. Щелепи, як правило, досить витягнуті. Так виник досконалий, міцний хапальний апарат. Під'язиковий апарат має вигляд довгої кісткової пластинки і довгих ріжок, гомологічних першій парі зябрових дуг у риб.

Слухова кісточка — стремінце — гомологічна слуховій кісточці рептилій.

Хребці

Кількість хребців у різних птахів коливається в межах від 39 до 63.

Хребет

Хребет птахів складається з п'яти відділів: шийного, грудного, поперекового, крижового і хвостового (див. рис. 16.1).

Шийний відділ у птахів має різну кількість хребців: у голубів їх 14, у лебедів — до 25. Перший шийний хребець атлас (atlas) зчленовується з потиличним відростком, що значно полегшує обертові рухи голови. Другий — епістрофей (epistropheus) приростає до тіла першого, тому атлас вільно обертається на зубоподібному відростку епістрофея. Дуги шийних хребців зрослися з тілом хребця і з поперечними відростками, внаслідок чого з боків хребця утворився канал, у якому розміщуються хребцеві артерії. Два останні шийні хребці мають короткі дуги, які не доходять до грудини. В процесі розвитку шийний відділ набув значної довжини і великої рухливості, що обумовлюється значною кількістю хребців, з'єднанням їх сідлоподібними поверхнями та своєрідним зчленуванням голови з шийним відділом. Це забезпечує повороти голови на 130°, а у сов — на 270°.

Грудний відділ складається з 3-10 грудних хребців, які, на відміну від шийних, зрослися між собою і з крижами, утворюючи суцільну кістку. До кожного грудного хребця приєднується пара ребер, які доходять до грудини і рухомо з'єднуються з нею. Кожне ребро складається з двох рухомо з'єднаних кісткових відділів: спинного і черевного. Спинний відділ ребра з'єднується з хребцем подвійною голівкою і має гачкоподібний відросток, який вільно налягає на сусіднє заднє ребро.

Грудна кістка (sternum) у птахів досить масивна. На середній частині цієї кістки у всіх птахів, крім бігаючих, розташовується високий гребінь або кіль (crista sterni), до якого прикріплюються міцні м'язи, що приводять у рух крила. Завдяки такій будові грудна клітка міцна і в той же час рухлива, оскільки грудина може відповідними м'язами то наближатися, то віддалятися від хребта. Так змінюється об'єм грудної клітки, що має пристосовне значення для механізму дихання. Наявність гачкоподібних відростків є надійною і вигідною, з позиції економії сил, опорою для деяких міжреберних м'язів, які розширюють грудну клітку.

Зародок голуба, як і всіх інших птахів та рептилій, має лише два справжні крижові хребці, до яких пізніше приростають спереду всі поперекові хребці (у голуба 6) і останній грудний, а ззаду — частина хвостових. Так утворюються надзвичайно характерні для птахів складні крижі (synsacrum), до яких входить 8-24 хребців. У голуба, наприклад, їх 14 (один грудний, шість поперекових, два крижових, п'ять перших хвостових). Разом з тазовим відділом він надає міцної опори заднім кінцівкам. Останній грудний хребець, який увійшов до складу крижового відділу, зберігає ребра. Вони доходять до грудини, що також сприяє зміцненню таза. Утворення крижового відділу є пристосуванням до руху по суходолу на задніх кінцівках з переміщенням на них маси тіла. Хвостовий відділ значно вкорочений: у голуба він складається з 6 вільних, рухомо з'єднаних хребців, в інших - з 6-11. Закінчується хвостовий відділ куприковою кісткою (os coccygis), яка утворилась внаслідок злиття кількох хвостових хребців і має вигляд вертикальної пластинки. Куприкова кістка є опорою, до якої прикріплюються віялоподібне розташовані стернові пера. Хвіст птахів набуває форми, яка найкраще відповідає його функції повітряного стерна і балансира.

Передні кінцівки

Плечовий пояс, який є опорою для крила, досить міцний, рухливий і має своєрідну будову (див. рис 1). Він утворений трьома парними кістками: лопатками (scapula), які відрізняються від лопаток рептилій значною довжиною, шаблеподібною формою, спрямовані назад і знаходяться на ребрах; воронячими кістками або коракоїдами (coracoideum), що добре розвинені і причленовуються до грудини; ключицями (clavicula), які зростаються знизу і утворюють непарну кістку — дужку, або "вилочку" (furcula). Вона пружна і бере на себе тиск воронячих кісток, які зближуються і віддаляються при піднятті і опусканні крил. У птахів, які втрачають здатність до польоту, ключиці редукуються або зникають. Отже, весь плечовий пояс пристосований до польоту: лопатка, вільно ковзаючи по ребрах, не стримує крило в його рухах і в той же час дає міцну опору плечу; масивні коракоїди обумовлюють надійне прикріплення крила до тулуба, а тонка пружна "вилочка", перешкоджаючи зближенню коракоїдів, виконує роль прокладки.

Скелет передніх кінцівок у птахів значною мірою змінився. Він складається з усіх типових для п'ятипалої кінцівки кісток: плечової (humerus), променевої (radius) та ліктьової (ulna), кісток зап'ястя (carpus) і п'ястя (metacarpus). До п'ястно-зап'ястної кістки прикріплюється одна фаланга першого пальця, дві фаланги другого та одна третього. На кінці першого пальця, а нерідко і на всіх трьох, у деяких птахів (качки, пастушки та ін.) знаходиться рудиментарний кігтик, який є свідченням того, що крило птахів у процесі еволюції виникло із п'ятипалої кінцівки.

В центральній частині крила є крильце, яке виконує важливу роль при піднятті і посадці птаха. За своїм зна­ченням крильце відповідає передкрилку літака. Воно досягає значного розвит­ку у птахів, які часто злітають і сідають. Найбільшого розміру досягає другий палець. Він служить місцем прикріплення трьох-чотирьох першорядних махо­вих пер. За допомогою руху цього пальця птах, який летить, може довільно змінювати площу крила та форму його вершини і цим самим регулювати швидкість ковзання в повітрі при планеруванні чи ширянні. Третій палець несе, як правило, четверте махове перо. До п'ястно-зап'ястної кістки прикріплюєть­ся решта першорядних махових пер. До ліктьової кістки прикріплюються всі другорядні махові пера, які утворюють основу гребної поверхні крила. Променева кістка може ковзати вздовж ліктьової. Це зумовлює легке, майже автоматичне складання і розправляння крил. На передньому (верхньому) кінці плечової кістки розташовуються добре розвинені гребені, до яких прикріплюється досить розвинена грудна мускулатура.

Відносні розміри окремих кісток в скелеті крила різні і залежать від розміру птаха, способу його життя і типу польоту. При розправлянні крила плечова кістка і передпліччя ніколи не утворюють прямої лінії, оскільки ліктьовий суглоб не може у птахів розгинатися до кінця, як, наприклад, у людини. Кут, що утворюється між плечем і передпліччям, заповнений передньою криловою літальною перетинкою, яка є складовою частиною гребної поверхні крила. Необхідний натяг між кистю і передпліччям утворює більш вузька задня крилова літальна перетинка. Вона щільно з'єднує основу першорядних та другорядних махових пер і цим самим фіксує їх в певній площині. Кістки кисті недорозвинені, полегшені, є опорою для довгих махових пер. Перетворення передніх кінцівок на крила супроводжувалось звільненням їх від підтримання тіла при ходінні, стоянні, лазінні і набуттям ними нової функції - переміщення тварини в повітрі.