Тема: тип Хордовые класс Птицы

Общая характеристика типа Хордовые. Классификация типа Хордовые.

Особенности организации птиц.

Систематическое положение, образ жизни, строение тела, размножение, значение в природе и для человека Голубя.

Общая характеристика птиц

В современной систематике животных Птицы (Aves) это класс в типе Хордовые (Chordata) подтипа Позвоночные (Vertebrata).

Основные ароморфозы (ароморфозы – это крупные эволюционные изменения, ведущие к общему усложнению строения и организации организма) Птиц следующие:

1. появление четырехкамерного сердца;

2. пол­ное разделение артериального и венозного кровотока;

3. совершенство тер­морегуляции;

4. формирование губчатых легких;

5. прогрессивное раз­витие нервной системы;

6. способность к полету;

7. приспособительное по­ведение.

Птицы — теплокровные животные, способные к полету. Они рассели­лись по всему земному шару, заселили разнообразные места, а также осво­или воздушную среду обитания. В настоящее время известно более 8 тыс. видов, объединенных в 35— 40 отрядов.

Птицы возникли еще в начале юрского периода (195 млн. л.н.), а может быть чуть раньше – еще в триасе мезозойской эры (230 млн.л.н.), от древних пресмыкающихся, от которых произошли и динозавры.

Строение птиц

Строение птиц рассмотрено на примере Голубя сизого (тип Хордовые, подтип Позвоночные, класс Птицы, отряда Голубеобразные). Голубь сизый обитает в лесах, горах и городах, повсеместно. Голуби гнездятся на деревьях, скалах, в строениях, дуплах. Живут парами, колониями. В кладке 2 яйца. Высиживают яйца и самка, и самец. Вылупившиеся птенцы голые, слепые и требуют длительной заботы ро­дителей. О птенцах заботятся оба родителя, которые сначала выкармли­вают их «зобным молоком», а потом отрыгивают им частично переварен­ную пищу. На питание зерном переходят уже полностью оперившиеся птенцы, покидающие гнезда. Голубь сизый – родоначальник многочисленных пород декоративных и почтовых голубей.

Итак, тело птиц обтекаемой формы состоит из небольшой головы, шеи, туловища и хвоста. Передние конечности — крылья, зад­ние - ноги. На голове клюв, состоящий из надклювья и подклювья. Клюв покрыт роговым чехлом. У основания надклювья лежат отверстия нозд­рей, к ним прилегает участок мягкой голой кожи — восковица. По бокам головы располагаются большие глаза, защищенные верхними, нижними веками и мигательной перепонкой. За глазами находятся наружные слуховые отверстия. Шея длинная и подвижная.

Покров. Кожа тонкая, сухая. Единственная кожная железа, находяща­яся у основания хвоста (копчиковая), выделяет жироподобный секрет для смазывания

Общая характеристика птиц

перьев (эластичность, водоотталкивающее свойство). Кожа покрыта перьями (рис. 1, 2).

Перо состоит из очина, стержня и опахала (рис. 2). Опахало образовано бородками первого и второго порядка, которые соединяются крючочками, образуя сомкну­тую пластинку. Контурные перья на хвосте называются рулевыми, на крыльях — маховыми, а на брюшной и спинной сторонах тела — кро­ющими. Плоскость крыла образована двумя рядами контурных, махо­вых перьев, прикрытых налегающими друг на друга кроющими перья­ми (обтекаемая форма тела). Под кроющими перьями располагаются пуховые перья. Смена перьевого покрова сопровождается сезонной линькой. Ее функции: приобретение сезонной окраски, демонстрационной окрас­ки в брачный период и терморегуляция. Участки, покрытые контурны­ми перьями, чередуются с участками голой кожи. Отдавая излишки тепла, неоперенные участки предохраняют тело от перегрева. На ни­жней части (цевка) пальцы покрыты роговыми щитками.

Характеристика перьев рассмотрена в таблице 1.

Рис. 1. Типы перьев.

1 — контурное перо; 2 — побочное боковое перо глухаря; 3 — пуховое перо; 4 — нитевидное перо; 5 — щетинка; 6 — собствен­но пух.

Общая характеристика птиц

Рис. 2. Строение пера.

1 — опахало; 2 —ствол; 3 — пуховая часть опахала; 4 — верхнее отверстие; 5 — очин; 6 — нижнее отверстие.

Таблица 1. Типы перьев у птиц.

Общая характеристика птиц

Скелет имеет особенности строения в связи с приспособлением к по­лету и хождению по суше только на задних конечностях. Легкость ске­лета обеспечивается пневматичностью костей (наличие воздушных по­лостей в трубчатых костях). Прочность скелета обеспечивается сраста­нием отдельных костей (грудина, сложный крестец).

Скелет состоит из осевого скелета (позвоночник), скелета головы (череп) и скелета конеч­ностей. Строение скелета птицы представлено на рисунке 3.

Позвоночник делится на пять отделов: шейный включает 14 подвиж­но соединенных позвонков. Грудной состоит из пяти позвон­ков, сросшихся между собой. Вместе с ребрами и грудиной они образу­ют грудную клетку. На грудине имеется вырост — киль, увеличиваю­щий площадь прикрепления грудных мышц. Поясничный образован шестью позвонками, слившимися в одну сплошную костную пластин­ку. Крестцовый состоит из двух позвонков. Последний грудной позво­нок, все поясничные, крестцовые и передние хвостовые (пять) срастаются друг с другом в единый сложный крестец. Хвостовой состоит из 15 позвонков. Передние пять позвонков входят в состав сложного крестца, средние шесть остаются свободными, а четыре задних позвон­ка сливаются, образуя копчиковую кость (пигостиль), к которой при­крепляются основания рулевых перьев.

Череп крупный, сочленен подвижно с позвоночником при помощи од­ного мыщелка. Состоит из большого мозгового отдела и челюстей, покры­тых роговыми чехлами, образующих клюв (без зубов). Череп имеет узкое основание и сильно сближенные стенки огромных глазниц. Происходит срастание костей с исчезновением швов черепа (прочность, легкость кон­струкции).

Скелет конечностей включает пояса и скелет свободных конечностей. Плечевой пояс состоит из трех парных костей: лопатки, ключицы и во­роньих костей. Обе ключицы срастаются в вилочку, придающую поясу уп­ругость. Тазовый пояс прочный, устойчивый. Парные тазовые кости срос­лись с поясничным и крестцовым отделами позвоночника и первыми хво­стовыми позвонками.

Скелет свободных конечностей: передние конечности трансформиро­ваны в крылья и состоят из плеча, предплечья и кисти. Кости запястья и пясти сливаются, образуя пряжку. Из пальцев сохраняются только три — второй, третий и четвертый, при этом третий палец имеет две фа­ланги, а второй и четвертый — по одной. Задние конечности служат для передвижения по земле и состоят из бедра, голени (малая берцовая кость рудиментарна и прирастает к большой берцовой) и цевки (сросшиеся кос­ти предплюсны и плюсны). Пальцев четыре, три из них направлены впе­ред, один — назад.

Общая характеристика птиц

Рис. 3. Скелет голубя (схема).

1 — верхняя челюсть; 2 — нижняя челюсть; 3 — шейные по­звонки; 4 — плечо; 5 — грудные позвонки; 6 — ключица; 7 — воронья кость; 8 — грудина; 9 — киль; 10 — голень; 11 — цевка; 12 — бедро; 13 — таз; 14 — копчиковая кость; 15 — хвостовые позвонки; 16 — ребра; 17 — предплечье; 18 — кисть; 19 — лопатка; 20 — череп; 21 — пальцы стопы.

Общая характеристика птиц

Рис. 4. Внутреннее строение птицы (голубя).

1 — трахея, 2 — зоб, 3 — певчая (нижняя) гортань, 4 — яремная вена, 5 — желудочки сердца, 6 — правое предсердие, 7 — аорта, 8 — безымянная артерия, 9 — легочные ар­терии, 10 — легкие, 11 — печень, 12 — тонкая кишка, 13 — поджелудочная железа, 14 — толстая кишка, 15 — слепая кишка, 16 — клоака, 17 —фабрициева сумка, 18 — мочеточник, 19 — почка, 20 — семенник, 21 — мышечный желудок.

Общая характеристика птиц

Внутреннее строение птицы представлено на рисунке 4.

Мышечная система сильно развита и дифференцирована. Наиболее развиты мышцы груди, обеспечивающие движение крыльев. Парные большие грудные, прикрепленные к грудине и ее килю, служат для опускания крыла, подключичные мышцы — для подъема крыла. Длинные мышцы шеи обеспечивают сложные движения головы. Силь­но развитые мышцы задних конечностей предназначены для передви­жения по земле.

Нервная система состоит из спинного и головного мозга с отходящими от них нервами. Головной мозг представлен следующими отделами:

1. Передний мозг имеет развитые большие полушария. Их поверх­ность содержит скопление нервных клеток, образующих архипаллиум. Однако большая часть переднего мозга образована полосаты­ми телами. Борозд и извилин нет. Полушария регулируют слож­ные формы поведения птиц, зрительные доли развиты сильно, а обонятельные доли — слабо.

2. Промежуточный мозг развит слабо. На верхней стороне находится эпифиз, а на дне, позади перекреста зрительных нервов, — крупный гипофиз.

3. Средний мозг имеет хорошо развитые зрительные бугры.

4. Мозжечок хорошо развит в связи с координацией движений и рав­новесием во время полета. Состоит из средней доли — червячка и двух боковых выступов. Сзади прикрывает средний мозг и часть продолговатого мозга.

5. Продолговатый мозг переходит в спинной мозг.

От головного мозга отходит 12 пар черепно-мозговых нервов.

Спинной мозг имеет утолщение в плечевой и поясничной областях, где от него отходят нервы к передним и задним конечностям, образуя плече­вое и тазовое сплетение.

Органы чувств. Ведущими являются зрение и слух. Орган вкуса — вку­совые луковицы в глотке. Орган обоняния развит слабо. Орган зрения очень хорошо развит. Глазные яблоки крупные, располагаются по бокам головы. Поле зрения каждого глаза составляет 150°, а поле бинокулярного зре­ния — 30—50°. Острота зрения очень высокая. Изображение на сетчатке получается больших размеров, что позволяет различать детали объекта. Сетчатка имеет высокую плотность фоторецепторов, птицы различают цве­та и оттенки. Аккомодация (двойная) осуществляется за счет изменения формы хрусталика (под действием ресничной мышцы) и одновременным перемещением относительно сетчатки. В области слепого пятна имеется со­судистое образование — гребень, который является источником питатель­ных веществ и кислорода. Механическая прочность глаз обеспечивается утолщением склеры и появлением в ней костных пластинок. Веки хорошо развиты. Имеется мигательная перепонка (третье веко). Орган слуха раз­вит

Общая характеристика птиц

хорошо. Состоит из внутреннего и среднего уха. Во внутреннем ухе уд­линяется вырост круглого мешочка и увеличивается число сенсорных кле­ток. В среднем ухе возрастают размеры барабанной полости, усложняется форма одной слуховой косточки — стремечка, что увеличивает ее подвиж­ность. Увеличиваются размеры барабанной перепонки. Евстахиевы трубы открываются в глотку одним общим отверстием. Появляются зачатки на­ружного уха, и имеется слуховой проход, заканчивающийся барабанной перепонкой. Органы кожного осязания — скопление чувствительных кле­ток, реагирующих на изменение положения перьев. Термодетекторы ре­гистрируют изменения температуры тела, состоят из скопления чувстви­тельных клеток, оплетенных нервными окончаниями.

Пищеварительная система связана с особенностями процессов жизне­деятельности. Теплокровность и высокая подвижность птиц требует зна­чительных количеств пищи и ее быстрого усвоения. Пища в желудочно-кишечном тракте быстро переваривается за счет активности пищевари­тельных ферментов и увеличения всасывающей поверхности кишечника. Роговые края челюстей образуют клюв, который служит для захвата пи­щи. Зубов нет. Язык мускулистый, конический, имеет ороговевающие шипики для удержания пищи. Протоки слюнных желез с пищеваритель­ными ферментами. Глотка имеет гортанную щель с дыхательной систе­мой. Пищевод длинный и легко растяжимый, нижняя часть его образует временное вместилище пищи — зоб. Желудок разделен на два отдела: же­лезистый, с толстыми стенками, выделяющими пищеварительные соки; мускульный, с внутренней плотной роговой поверхностью, где пища, смоченная пищеварительными ферментами, механически обрабатывает­ся сокращениями мускулатуры и измельчается за счет камешков (гастролитов).

Кишечник длинный, дифференцирован на двенадцатиперстную киш­ку (открываются протоки печени и поджелудочной железы), тонкий ки­шечник, парные слепые и короткий толстый кишечник, заканчиваю­щийся в клоаке. Прямая кишка очень короткая, и непереваренные остат­ки пищи, не накапливаясь, быстро выводятся наружу. На спинной стороне клоаки имеется слепой вырост — фабрициева сумка, выполняю­щая функцию железы внутренней секреции и участвующая в иммунной защите организма. Печень большая, двулопастная. Желчный пузырь у голубя отсутствует.

Дыхательная система состоит из сложной системы воздухоносных путей и легких. Воздухоносные пути включают ноздри, носовую полость, носоглотку, гортань и длинную трахею. В месте разветвления трахеи на бронхи имеется нижняя гортань, свойственная только птицам. В ней рас­полагаются голосовые связки, которые при прохождении воздуха вибри­руют и издают звуки. Разнообразие издаваемых звуков контролируется сокращением специфических певчих мышц. Легкие — плотные губчатые тела, малорастяжимые, с небольшим объемом. Состоят из разветвленных бронхиальных трубок. Главный бронх входит в легкое и дает 15—20 раз­ветвлений (вторичных бронхов), соединенных между собой парабронхами с многочисленными выростами (бронхиолами), оплетенных сетью кровеносных

Общая характеристика птиц

капилляров (происходит газообмен). Часть бронхиальных ответвлений (4—5 бронхов) выходят за пределы легких и образуют тонко­стенные расширения — воздушные мешки, расположенные между внут­ренними органами. По объему они примерно в 10 раз превышают объем легких. Различают парные воздушные мешки (шейные, переднегрудные, заднегрудные и брюшные) и непарные воздушные мешки (межключич­ные). Выросты воздушных мешков проникают в полости крупных кос­тей. Значение воздушных мешков: охлаждение и облегчение тела, «насосы», накачивающие воздух в плохо растяжимые легкие (газообмен в мешках не происходит). Механизм дыхания грудной. При расширении грудной клетки происходит вдох, при расслаблении грудных мышц и су­жении грудной полости — выдох. В отличие от всех наземных позвоноч­ных у птиц происходит насыщение кислородом через легкие как на вдохе, так и на выдохе (так называемое двойное дыхание).

Кровеносная система замкнутая, имеет два круга кровообращения. Сердце четырехкамерное (правая половина содержит венозную кровь, ле­вая — артериальную), поэтому артериальная и венозная кровь разделены полностью, что обеспечивает высокую интенсивность обмена веществ (теплокровные животные). От сердца отходят два самостоятельных сосу­да: легочный ствол (несет венозную кровь) и правая дуга аорты (артери­альная кровь).

Малый круг кровообращения. От правого желудочка отходит легоч­ный ствол, который при выходе из сердца делится на правую и левую ле­гочные артерии. В легких происходит газообмен, и обогащенная кислоро­дом артериальная кровь по правой и левой легочным венам впадает в ле­вое предсердие.

Большой круг кровообращения. От левого желудочка отходит правая дуга аорты, которая при выходе из сердца делится на два сосуда: правую и левую безымянные артерии, каждая из которых ветвится на общую сон­ную и подключичную артерии (плечевую и грудную). Правая дуга аорты огибает сердце и формирует спинную аорту. Все органы тела снабжаются артериальной кровью. Венозная кровь от задних частей тела собирается по нижней полой вене и впадает в правое предсердие, предварительно очища­ясь через воротную систему печени и почек. Венозная кровь от передней части тела собирается в передние полые вены, которые впадают в правое предсердие. Сердце крупное по сравнению с размерами тела. Большая ско­рость циркуляции крови по сосудам обеспечивается высокой частотой сер­дечных сокращений.

Выделительная система представлена тазовыми почками (метанефрос, вторичная почка). Относительный размер почек у птиц большой и на­ходится в прямой связи с очень интенсивным общим обменом веществ. От почек отходят мочеточники, впадающие в клоаку. Конечный продукт обмена — мочевая кислота. Моча проходит через выделительные пути бы­стро в связи с плохой растворимостью мочевой кислоты, возможностью за­купорки мочевыми солями проводящих путей и выводится в виде белых кристаллов вместе с пометом. С этим связано отсутствие у

Общая характеристика птиц

птиц мочевого пузыря. Потеря воды при мочеиспускании у птиц невелика, так как в кло­аке происходит обратное всасывание воды.

Половая система. Раздельнополые. Половые железы парные. У сам­цов семенники бобовидной формы, подвешенные на брыжейке, распо­лагаются над верхней долей почек. Величина семенников меняется по временам года. К периоду размножения объем семенников увеличивает­ся в 1500 раз. К внутренним краям семенников присоединяются слабовыраженные придатки, от которых отходят семяпроводы, расположен­ные параллельно мочеточникам и впадающие в клоаку. У некоторых видов семяпроводы перед впадением в клоаку образуют расширение — семенные пузырьки (резервуар семени). Совокупительного органа нет. Оплодотворение внутреннее (в верхних отделах яйцевода), путем сбли­жения отверстий клоак самки и самца. У самок половая система состо­ит из левого яичника и левого яйцевода, открывающегося в клоаку. Причина редукции правой половины, видимо, связана с откладыванием относительно крупных яиц с жесткой скорлупой. Яичник зернистый, неправильной формы, располагается впереди от левой почки. Величина его различна в зависимости от зрелости (размеров) формирующихся яиц. Яйцевод имеет вид длинной трубки, один конец которой открыва­ется в клоаку, а другой воронкой в полость тела. Начальный отдел яй­цевода богат железами, выделяющими белок, который покрывает про­ходящее яйцо толстым слоем. В следующем отделе яйцо покрывается подскорлуповыми оболочками. В матке образуется известковая скорлу­па яйца и окрашивание надскорлуповой оболочки. Последний отдел яй­цевода (влагалище) короткий и обладает значительной мускулатурой, из него яйцо выходит в клоаку и далее наружу. Весь период прохожде­ния яйца по яйцеводу составляет у голубя 41 час.

Птицы являются амниотами, т.е. позвоночными животными, чьи зародыши имеют зародышевые оболочки, обеспечивающие развитие зародыша в наземно-воздушной среде.

Развитие у птиц - прямое. Самка голубя откладывает два яйца в гнездо. По типу развития голуби относятся к птенцовым (гнездовым) птицам. Развитие зародыша начинается в результате согревания яйца (насижи­вания 16—19 суток). По мере развития появляется перьевой покров, клюв, а хвост исчезает. Перед вылуплением птенец клювом прорывает внутренние оболочки яйца и дышит легкими в воздушной камере. Затем бугорком на клюве птенец пробивает скорлупу яйца и выходит из нее. Вылупившиеся птенцы голые, слепые и требуют длительной заботы ро­дителей. О птенцах заботятся оба родителя, которые сначала выкармли­вают их «зобным молоком», а потом отрыгивают им частично переварен­ную пищу. На питание зерном переходят уже полностью оперившиеся птенцы, покидающие гнезда. Строение яйца птицы представлено в таблице 2. Различия между птенцовыми и выводковыми птенцами описаны в таблице 3.

Сезонные явления в жизни птиц. Всех птиц можно разделить на пе­релетных, кочующих и оседлых. К перелетным птицам (утки, гуси, ла­сточки) относятся виды,

Общая характеристика птиц

которые мигрируют на значительные расстоя­ния от мест гнездовий. Кочующие птицы (дятлы, синицы, снегири) не совершают регулярных перелетов в строго определенных направлени­ях, зимуют недалеко от мест гнездования. Оседлые птицы (сизый го­лубь, воробьи, галки) мигрируют в пределах того же района, где и раз­множаются.

Экология птиц. Птицы приспособлены к различным средам обитания, чем обусловлено возникновение среди них экологических групп (таблица 4). Каждая группа привязана к своим местам обитания, использует свойственные им корма и имеет определенные приспособления к их добыванию.

Особенности приспособления птиц к полету: превращение передних конечностей в крылья; обтекаемое тело, покрытое перьями; формирование грудины в виде киля, с мощной мускулатурой, управляющей крыльями; двойное дыхание, обеспечивающее интенсивный метаболизм; облегченный скелет (полые кости); уменьшение массы тела благодаря отсутствию мочевого пузыря, одного яичника, зубов, прямой кишки, совокупительного органа; наличие высо­кой остроты зрения и прогрессивное развитие головного мозга, в частно­сти мозжечка.

Таблица 2. Строение яйца птицы.

Общая характеристика птиц

Таблица 2.(окончание)

Общая характеристика птиц

Таблица 3. Типы развития птенцов.

Таблица 4. Экологические группы птиц.

Общая характеристика птиц

Таблица 4. (продолжение)

Общая характеристика птиц

Таблица 4 (окончание)