Морфология и систематика птиц

Класс птицы (aves)

Генетически птицы близки к рептилиям и должны рассматриваться как прогрессивная ветвь последних. Птицы представляют специализированную ветвь высших позвоночных, приспособивших к полёту. Тело птиц покрыто перьями – черта, характерная только для представителей данного класса. Часть костей плюсны и предплюсны срослись и образовали единую кость – цевку.

Родство птиц с пресмыкающимися:

1) тонкая сухая кожа бедная железами,

2) сильное развитие роговых образований (перьев),

3) один затылочный мыщелок,

4) интертарзальный сустав,

5) наличие клоаки и т.д.

Прогрессивные черты птиц включают:

1) более высокий уровень развития нервной системы, совершенство органов чувств, особенно зрения и слуха,

2) высокая и постоянная температура тела за счет перьевого покрова и более совершенной терморегуляцией (гомойотермные, а пресмыкающиеся пойкилотермные),

3) сердце четырёхкамерное с одной правой дугой аорты,

4) лёгкие губчатые и соединены с системой воздушных мешков,

5) способность передвигаться в пространстве по воздуху с помощью крыльев и не утратили способность передвигаться по твёрдому субстрату или лазать,

6) более совершенное размножение (гнездование, высиживание яиц, выкармливание и охрана птенцов, которое обеспечивает повышенное выживание потомства).

В результате птицы расселились по всему земному шару и достигли высокой численности.

Черты птиц, связанные с полётом:

1) превращение передних конечностей в крылья, редукция пальцев, образование пряжки и интеркарпального сустава,

2) перьевой покров, создающий несущую поверхность крыльев и придающий телу обтекаемую форму,

3) уменьшение плотности тела за счёт пневматичности костей и замены тяжёлых челюстей лёгким роговым беззубым клювом,

4) киль грудины как место прикрепления сильно развитых грудных мышц, двигающих крыло,

5) воздушные мешки, выполняющие многообразные функции, особенно важные для дыхания при полёте,

6) особенности скелета: срастание костей, редукция хвостового отдела, развитие пигостиля (копчиковой кости – служит опорой рулевых перьев хвоста) и др.,

7) плотная фиксация лёгких в полости тела,

8) отсутствие мочевого пузыря,

9) ассиметричность половой системы самки: почти у всех птиц нет правого яичника и правого яйцевода.

Класс птиц характеризуется большим разнообразием и обилием видов. Ныне живущих птиц на Земле более 9 тысяч видов, в России встречается более 730 видов птиц, на Урале 370, в Челябинской области – 225.

Надотряд типичные птицы (neognathae) или новонёбные

В основном это летающие птицы, грудина которых имеет развитый киль, а контурные перья – сомкнутые опахала. Есть аптерии (рис. 34). Кости пневматические. Только немногие виды вторично утратили киль, аптерии и пневматичность костей. Плечевой пояс нормального для птиц строения.

Отряд голубеобразные (columbiformes)

Небольшие птицы, обитающие в основном на деревьях, в скалах. Прекрасно летают. Пища в основном растительная (семена, плоды), редко животная (беспозвоночные). Птенцовые. Оба родителя выкармливают потомство выделениями зоба – «молочком». Многочисленные породы домашних голубей происходят, как это показал Ч.Дарвин в «Происхождении видов» и других трудах от сизого голубя, распространённого и в настоящее время в южных частях Европы и Азии и в Северной Америке.

Рис. 34. Птерилии и аптерии голубя с брюшной (А) и спинной (Б) стороны:

Точками обозначены птерилии: 1 – спинная, 2 – плечевая, 3 – бедренная, 4 – грудная, 5 – шейная, 6 – головная, 7 – ножная, 8 – крыловая.

Представитель сизый голубь (сolumbialivia)

Голуби – дневные птицы, плотного телосложения, с коротким клювом, имеющим восковицу. Ноздри прикрыты кожистыми крышечками. Крылья у современных голубей хорошо развиты, полёт быстрый. Копчиковая железа развита слабо или отсутствует. Распространены по всей земле, кроме полярных стран.

Задания:

1. Изучить и записать в рабочую тетрадь систематику птиц.

2. Изучить наружные покровы птиц.

3. Рассмотреть: роговой клюв, роговые щитки на цевке и пальцах, перья различных типов: контурные, пуховые, нитевидные, щетинки, пух, строение контурного пера под микроскопом, группы контурных перьев (маховые, рулевые и др.).

4. Зарисовать: типы перьев, схему строения опахала, схему скелета крыла и расположение маховых перьев.

5. Изучить внешнее и внутреннее строение птиц.

6. Рассмотреть: внешнее строение – расчленённость тела на голову, шею, туловище и хвост, передние и задние конечности, глаза, клюв, наружные ноздри, восковицу, слуховые отверстия, наружный слуховой проход, тонкую сухую кожу, густой перьевой покров, птерилии и аптерии, киль (прощупайте), копчиковую железу, отверстие клоаки. Внутренне строение – пищеварительную систему: ротовую полость, глотку, пищевод, зоб, железистый желудок, мускульный желудок, двенадцатипёрстную, тонкую, толстую кишку, слепые отростки, печень, желчный пузырь, поджелудочную железу. Органы дыхания: гортанную щель, верхнюю и нижнюю гортань, трахею, бронхи, лёгкие, воздушные мешки. Кровеносную систему: четырёхкамерное сердце (два предсердия и два желудочка), правую дугу аорты. По препарату и рисунку проследите циркуляцию крови. Органы выделения: тазовые почки, мочеточники. Органы размножения: семенники, придатки семенника, семяпроводы, семенные пузырьки, яичник (левый), яйцевод (левый). Центральную нервную систему: головной мозг (большие полушария переднего мозга, промежуточный мозг, зрительные доли среднего мозга, промежуточный мозг, зрительные доли среднего мозга, мозжечок, продолговатый мозг), эпифиз, гипофиз, головные нервы (12 пар), спинной мозг.

7. Зарисовать: головной мозг, схему кровеносной системы, вскрытого голубя.

8. Изучить особенности скелета птицы.

9. Рассмотреть скелет птицы: череп – мозговой, висцеральный, позвоночник, пояса конечностей, парные конечности.

10. Зарисовать: схему строения яйца птицы.

11. Выполнить в рабочих тетрадях задание 2, 3.

Изучение объекта

Кожа и перьевой покров. Перьевой покров птиц несёт весьма важные и разнообразные функции: терморегуляции, защиты кожи от повреждений, двигательного аппарата (рулевые и маховые перья), увеличения несущей поверхности тела в воздухе, уменьшения трения при соприкосновении тела с воздушной средой при полёте (придание телу птицы обтекаемой формы).

По характеру строения перья неоднородны: контурные, пуховые перья, собственно пух, нитевидные перья, щетинки (рис. 35, 36).

Рис. 35. Строение махового пера.

А – общий вид контурного пера, Б – схема строения опахала (сильно увеличено): 1 – очин, 2 – стержень, 3 – бородки, 4 – бородочки, 5 – крючочки, 6 – наружное опахало, 7 – внутреннее опахало, 8 – пуховая часть опахала.

Рис. 36. Специализированные типы пера. А – нитевидное перо, Б – пуховое перо.

Контурные перья самые крупные. Они составляют основу оперения, очерчивают контур тела и придают ему обтекаемую форму. Перья других типов располагаются под контурными. Рассмотрите перо. Оно состоит из стержня и расположенного по его бокам опахала.

Нижняя часть стержня, погружённая в кожу, носит название очина, а остальная часть стержня – ствола.

Строение опахало рассмотрите под микроскопом. Оно состоит из отходящего от стержня вправо и влево тонких длинных роговых пластинок – бородок первого порядка, от которых, в свою очередь, также в обе стороны отходят более тонкие и короткие пластинки – бородки второго порядка. Бородки второго порядка перекрещиваются между собой и в местах перекрещивания сцепляются крючочками. Таким образом опахало представляет собой лёгкую, прочную и упругую пластинку, не пропускающую воздух при его давлении снизу.

В тех случаях, когда под влиянием удара или иных причин крючочки расцепляются, в пере образуется щель. Птица клювом поправляет его, и крючочки вновь сцепляются, восстанавливая сплошную поверхность опахала (убедитесь в этом: разделите опахало иглой и затем, поглаживая пальцами разрыв, ликвидируйте его). В самой нижней части пера бородки второго порядка не несут крючочков, эта часть опахала называется пуховой.

Пуховое перо отличается от контурного тем, что стержень его тонкий и мягкий, бородки не сцепляются между собой и не образуют сомкнутого опахала.

Собственно пух, имеющийся у многих птиц, представляет собой упрощение пухового пера: стержень становится настолько укороченным, что бородки веерообразно отходят от его вершины одним пучком.

Нитевидное перо имеет длинный тонкий и мягкий стержень с зачаточными бородками у его основания. Обычно нитевидные перья скрыты контурными перьями и лишь у некоторых птиц выступают из-под перьевого покрова на затылке и шее. В тех случаях, когда перья полностью лишены бородок и состоят из одного жёсткого стержня, их называют щетинками. У многих птиц они располагаются в углах рта.

Контурные перья выполняют теплоизоляционную и водозащитную функции и имеют большое значение для полёта. Пуховые перья и собственно пух выполняют теплозащитную функцию, а нитевидные перья и щетинки – осязательную.

В зависимости от места расположения и функций контурные перья разделяются на группы. Так, крупные перья хвоста называются рулевыми, крупные перья крыла – маховыми (рис. 37).

Рис. 37. Схема скелета крыла и расположения маховых перьев:

1 – первостепенные маховые, 2 – второстепенные маховые, 3 – третьестепенные маховые, 4 – крылышко, 5 – связка, укрепляющая основания маховых перьев, 6 – кожистая летательная перепонка, 7 – плечо, 8 – лучевая кость, 9 – локтевая кость, 10 – кисть, 11 – фаланга I пальца.

Внешнее строение

Тело птицы расчленено на голову, шею, туловище, конечности и хвост (рис. 38). Хвост слабо развит, скрыт под оперением и представляет собой небольшой конический выступ, который можно видеть после ощипывания перьев надхвостья. (Рассмотрите чучело птицы и сравните с рисунком).

Большая часть задних конечностей покрыта перьями. Скрыт под оперением и коленный сустав. У большинства птиц цевка и пальцы лишены перьев и покрыты роговыми щитками. Пальцев обычно четыре. У многих птиц первый палец (задний – соответствует большому) рудиментирован, а иногда и вовсе отсутствует. У африканского страуса не развивается также второй палец (внутренний) - ноги у него двухпалые.

Рис. 38. Названия участков оперения и частей тела птицы: а – спинная, или верхняя, сторона тела, б – брюшная, или нижняя, сторона тела:

1 – надклювье, 2 – гребень, или конёк надклювья, 3 – подклювье, 4 – вершина клюва, 5 – угол рта, 6 – лоб, 7 – темя, 8 – затылок, 9 – уздечка, 10 – бровь, 11 – щека, 12 – кроющие перья уха, 13 – горло, 14 – шея, 15 – зоб, 16 – брюхо, 18 – передняя часть спины, 19 – задняя часть спины, 20 – поясница, 21 – первостепенные маховые, 22 – второстепенные маховые, 23 – верхние кроющие крыла, 24 – кроющие кисти, 25 – плечевые перья, 26 – рулевые перья, 27 – верхние кроющие хвоста, 28 – нижние кроющие хвоста, 29 – голень, 30 – цевка, 31 – внутренний палец, 32 – средний палец, 33 – наружный палец, 34 – задний палец.

Сгибая и разгибая в коленном суставе ногу птицы, можно видеть, что пальцы будут то сжиматься (и плотно обхватывать карандаш, если его поставить к основаниям пальцев), то разжиматься. Это – действие обходящей мышцы, соединённой при помощи сухожилий со сгибателем пальцев. Сев на ветку и согнув ноги в коленном и интертарзальном суставах, птица автоматически удерживается на ней.

Рис. 39. Общая топография внутренних органов голубя:

1 – большая грудная мышца, 2 – подключичная мышца, 3 – воздушные мешки (сохранившиеся), 4 – сердце, 5 – безымянные артерии, 6 – трахея, 7 – пищевод, 8 – зоб, 9 – мускульный желудок, 10 – печень, 11 – селезёнка, 12 – петли кишечника.