ПТИЦЫ: ХАРАКТЕРИСТИКА, ВИДЫ, СИСТЕМЫ, РАЗМНОЖЕНИЕ. - БИОЛОГИЯ - 2025

Эти птицы летят, теплый - чистокровный, скошенные позвоночные и животное. Среди позвоночных это второй самый богатый класс по количеству видов, насчитывающий более 9700 видов, уступая только рыбам. Важнейшая характеристика этого класса животных - превращение верхних конечностей в крылья.

Таким образом, птицы покорили небеса различных экосистем, включая леса, пустыни, горы, луга и другие. Перья также являются незаменимым признаком: если у организма есть перья, это птица.

Источник: pixabay.com

Хотя существует большое разнообразие видов, морфология птиц однородна. У всех одинаковая анатомия: крылья, перья и ороговевший клюв. Это заметное единообразие сдерживалось на протяжении всей эволюции, предположительно из-за полета.

Считается, что все характеристики птиц являются результатом естественного отбора, в котором предпочтение отдавалось тем особям, которые лучше всего перемещались по воздуху. Таким образом, анатомия птицы, по-видимому, «предназначена» для полета, от ее пневматических костей до легких и эффективного метаболизма.

Птицы отличаются прекрасным зрением. У них огромные и практически неподвижные глазницы, что компенсируется большим вращением головы.

Современные птицы делятся на две основные группы: палеогнаты и неогнаты. К первой относятся нелетающие птицы или ратиты. К неогнатам, в свою очередь, относятся остальные птицы с мощными для полета мускулами.

Раздел зоологии, изучающий птиц, называется орнитологией, термин происходит от греческого корня ornis = «птица».

Общие характеристики

Морфологические и физиологические характеристики

Морфология птицы. Пример Vanellus malabaricus. 1-клюв, 2-головка, 3-радужка, 4-зрачок, 5-мантия, 6-малые покровы, 7-лопатки, 8-покровы, 9-третичный, 10-крупный, 11-первичный, 12-вентилируемый, 13 -Бедро, 14-большеберцовый и предплюсневый сустав, 15-предплюсна, 16-пальцы, 17-большеберцовая кость, 18-живот, 19-бок, 20-грудная клетка, 21-горло, 22-гребешок, 23-веко. Источник: Wikimedia Commons

Птицы - это организмы, передние конечности которых приспособлены для полета в форме крыльев. Если мы сравним эти конечности с конечностями наземных позвоночных, мы поймем, что птицы потеряли некоторые фаланги, а конечности стали удлиненными.

Задние конечности, которые позволяют человеку садиться, ходить или плавать, также претерпели изменения. У них четыре пальца, в некоторых случаях до трех или двух.

Эпидермис покрыт перьями, а задние конечности чешуей. Железы у птиц редки, хотя у них есть специализированные масляные выделения на конце хвоста.

Птицы - эндотермические организмы, то есть они способны регулировать температуру своего тела. Хотя млекопитающие также являются эндотермами, они не получили эту физиологическую способность от общего предка, что делает их примером конвергентной эволюции.

В различных системах птиц характерны потеря или сокращение некоторых органов. Например, у самок только один яичник и один функциональный яйцевод (левый). По сравнению с нелетающими позвоночными такого же размера кишечник значительно сократился.

Предположительно, эти характеристики являются адаптивными и позволяют снизить массу в полете.

Костные характеристики

В костях птиц есть воздушные полости, которые уменьшают вес животного во время полета. Этот тип конструкции называется пневматическими костями. Помимо веса, каркас жесткий, что очень важно для управления полетом.

Кости черепа срастаются в единый затылочный мыщелок. Он демонстрирует диапсидный узор, а челюсть превратилась в ороговевшую структуру в форме клюва без зубов. В среднем ухе всего одна косточка.

Хвост сокращен до структуры, называемой пигостилем. Грудина с килем. Эта кость функционирует как точка прикрепления мышц, участвующих в полете: грудных и супракоракоидных.

Фуркула - типичная структура птиц, работающая как пружина. Этот элемент накапливает энергию, так что створка, направленная вниз, перемещает створку в противоположном направлении.

Строение таза оптимально для откладки яиц и называется опистопубическим тазом.

классификация

Почти 9700 видов птиц сгруппированы в более чем 30 отрядов. Классификация, которую мы представим ниже, - это классификация Гилла (2006), модифицированная Хикманом (2001):

Надотряд Paleognathae

Страус. Источник: HombreDHojalata, Wikimedia Commons.

Палеогнаты - современные птицы с примитивным нёбом. В эту группу входят страусы и им подобные, ареалы эму, киви и другие.

Он состоит из четырех отрядов: Struthioniformes, образованных страусами; Rheiformes, представители двух видов из районов Южной Америки; Dinornithiformes, образованный тремя видами киви в Новой Зеландии; и отряд Tinamiformes, состоящий из почти 50 видов американских тинамусов, джутов или инамбу.

Неогнатые надотряд

Этот надотряд состоит из большого количества видов с гибким небом. Ниже мы кратко опишем каждый из орденов, входящих в состав neognatas или «неоавов».

Отряд воробьиных : самый многочисленный отряд птиц. Он насчитывает 5750 видов (более половины видов птиц), которые распространены по всему миру. Для них характерно положение фаланг: четыре пальца, три вперед и один назад. Большинство из них имеют небольшие размеры.

Отряд Anseriformes : около 162 видов лебедей, гусей, уток и т. Д., Распространенных по всему миру. Характерные приспособления ног для плавания.

Отряд Galliformes : около 290 видов индюков, перепелов, фазанов и им подобных. Распространяется по всему миру. Его диета травоядна. У них сильные и тяжелые клювы и ноги.

Отряд Sphenisciformes : 17 видов пингвинов. Они известны своей способностью плавать с крыльями, преобразованными в форму весла, что позволяет им эффективно перемещаться по воде.

Отряд Gaviiformes : образован гагарами, группой водных птиц.

Отряд Podicipediformes : 22 вида птиц, ныряющих в воду, широко известных как поганки, маки и поганки. Они обычны в прудах, где можно увидеть плавающие их гнезда.

Отряд Phoenicopteriformes : 5 видов очень красочных водных птиц. Их обычно называют фламинго. Есть нынешние и вымершие виды.

Отряд Procellariiformes : 112 видов всемирного распространения, это пелагические птицы, в том числе альбатросы, буревестники, глупыши и им подобные.

Отряд Pelecaniformes : 65 видов всемирного распространения. В этом порядке мы находим пеликанов, бакланов, олуш, олуш и других. Питаются рыбами.

Отряд Ciconiiformes : 116 видов всемирного распространения. К ним относятся цапли, причалы, аисты, ибисы, колпицы, грифы и другие. Для них характерно значительное удлинение ног и шеи.

Отряд соколообразных : 304 вида птиц, распространенных по всему миру. К ним относятся орлы, ястребы, ястребы, кондоры и грифы. У этих особей прекрасное зрение, что позволяет им охотиться на добычу.

Отряд Gruiformes : 212 видов всемирного распространения. К ним относятся журавли, рельсы, лысухи, галинулы и тому подобное.

Отряд Charadriiformes : более 350 видов, распространенных по всему миру. Среди них чайки и другие кулики.

Отряд Columbiformes : около 300 видов всемирного распространения. К ним относятся голуби и вымерший дронт. Для них характерны короткие шеи, ноги и клювы.

Отряд Psittaciformes : более 350 видов распространены по всему миру. К ним относятся попугаи, попугаи и им подобные.

Отряд Opisthocomiformes : отряд, состоящий из одного вида; hoazín Opisthocomus hoazín, расположенный в бассейне Амазонки.

Отряд Musophagiformes : 23 эндемичных вида из Африки. Они известны как Турако.

Отряд Cuculiformes : около 140 видов всемирного распространения. Среди них кукушки и роудраннеры.

Отряд Strigiformes : около 180 ночных видов, распространенных по всему миру. К ним относятся совы и им подобные. Это ночные хищники с бесшумным полетом и прекрасным зрением.

Отряд Caprimulgiformes : 118 видов всемирного распространения. К ним относятся подарганы, козодои и другие.

Отряд Apodiformes : около 429 видов всемирного распространения. Включает колибри и стрижей. Они коротконогие и быстро машут руками.

Есть также отряды Coliiformes, Trogoniformes, Coraciiformes и Piciformes.

Пищеварительная система

У птиц измененная пищеварительная система, которая позволяет им эффективно переваривать пищу и компенсирует отсутствие зубных структур. Также всасывание питательных веществ происходит за короткие промежутки времени.

В пищеварительной системе есть желудок, который помогает измельчать пищу, которую потребляет животное. У птиц очень рудиментарная система слюнных желез, которая выделяет слизь, смазывающую прохождение пищи.

У некоторых птиц есть модификация пищевода, позволяющая хранить пищу. У некоторых видов это расширение служит не только местом хранения, но и продуцентом питательного молочного вещества, аналогичного молоку млекопитающих, которое служит для кормления беззащитных цыплят.

Желудок разделен на два отдела. Первый - это преджелудок, отвечающий за секрецию желудочного сока. Второй - желудок, отвечающий за измельчение питательных веществ. Чтобы помочь в процессе измельчения пищи, птицы съедают камни или другие предметы, которые находятся в желудке.

питающий

Рационы птиц разнообразны. Есть насекомоядные, плотоядные виды (которые питаются червями, моллюсками, ракообразными, рыбами, млекопитающими и даже другими птицами), нектароядные, и многие из них всеядны.

Размер и форма птичьего клюва элегантно адаптированы к типичному режиму кормления человека, который его носит. Например, у птиц, питающихся семенами, короткие сильные клювы, а у нектароядных птиц, таких как колибри, длинные и тонкие клювы, которые позволяют им питаться цветочным нектаром.

Плотоядные хищники - например, совы - образуют маленькие шарики из органического материала, который они не могут переваривать, например, волосы или кости, которые они позже отрыгивают.

Сердечно-сосудистая система

Модель птичьего сердца. Вагнер Соуза и Силва / Музей ветеринарной анатомии FMVZ USP

Кровеносная система птиц состоит из сердца с четырьмя камерами: двумя предсердиями и двумя желудочками. Он имеет две системы кровообращения: легочную и системную.

В целом кровеносная система птиц не сильно отличается от типичной системы млекопитающих.

Частота сердечных сокращений у птиц высока, обнаружена обратная зависимость между размером организма и частотой.

У эритроцитов или красных кровяных телец есть ядро ​​- в отличие от нашего, которое при созревании разрушает эту структуру. Фагоциты - очень активные клетки, участвующие в заживлении ран и других функциях иммунной системы.

Нервная система

Нервная система птиц сложна и хорошо развита. Выделяют двенадцать пар черепных нервов. Мозг большой, как и мозжечок и оптимальные доли. Напротив, кора головного мозга развита слабо.

Что касается сенсорных систем, запах и вкус у большинства видов неэффективны. Однако есть несколько исключений из этой закономерности, например, у хищных и океанических птиц, у которых эти чувства играют фундаментальную роль в образе жизни этих видов.

У птиц великолепное зрение. Его фоторецепторный орган похож на глаз других позвоночных, хотя он больше, менее сферический и практически неподвижен. Чтобы компенсировать частичную фиксацию глаз, они развили невероятную способность к подвижности головы.

Слух тоже хороший. Ухо делится на внешнюю область, среднее ухо с одной косточкой, колумеллу и внутренний сектор с улиткой.

Дыхательная система

Из-за энергетической потребности в полете дыхательная система этих летающих позвоночных должна быть очень эффективной. У них есть специализированные структуры, называемые парабронхи, с воздушными мешочками. Эти органы существенно отличаются от органов дыхания, которые мы находим у других позвоночных.

У птиц ветви бронхов заканчиваются трубчатыми структурами, через которые происходит непрерывный поток воздуха - в отличие от окончаний мешочков (альвеол), которые мы видим в легких млекопитающих.

Воздушные мешки образуют систему из девяти взаимосвязанных элементов, которые расположены в грудной клетке и брюшной полости. Функция этих структур заключается в обеспечении вентиляции с постоянным потоком воздуха, проходящего через легкие.

У птиц воздух попадает в трахею и главные бронхи, проходит через легкие и попадает в задние воздушные мешочки. Оттуда он попадает в легкие, а воздух выходит через дыхательное горло. Этот цикл соответствует первому выдоху.

На втором выдохе часть поступающего воздуха проходит через задние воздушные мешочки в легкие. Таким образом, взвешенный воздух выталкивается к передним мешкам. Затем воздух покидает животное.

Выделительная система

Почки птиц метанефрические, и уретра переходит в клоаку. В рамках трех существующих почечных систем метанефрические почки состоят из органа, который соединен с клоакой через Вольфов проток, он происходит из средней мезодермы грудного и поясничного сегментов.

Основным продуктом жизнедеятельности является мочевая кислота, поэтому птицы попадают в категорию «урикотелиан». Это вещество плохо растворяется в воде, поэтому оно выпадает в осадок и образует полутвердые отходы, часто беловатые. У птиц нет мочевого пузыря.

репродукция

Полы у всех птиц раздельны, а оплодотворение - внутреннее. У самцов два функциональных семенника, у самок - дегенерация яичника и правого яйцевода. У самцов только несколько видов имеют пенис в качестве копулятивного органа, включая уток, гусей и некоторых палеогенных животных.

Все они производят яйца с твердой скорлупой. Яйца инкубируют внешне: некоторые родители кладут на них и поддерживают оптимальную температуру благодаря теплу тела.

Система определения пола птиц задается половыми хромосомами ZW (эквивалент наших половых хромосом XY). В отличие от млекопитающих гетерогаметный пол соответствует самкам. То есть именно женские особи имеют две разные хромосомы.

В зависимости от вида птицы из яйца может вылупиться активная молодая особь, способная постоять за себя, или маленькая голая, нуждающаяся в родительской заботе. Первый вариант самостоятельных цыплят - это цыплята в раннем возрасте и цыплята, которым требуется помощь.

эволюция

Биологи-эволюционисты считают происхождение птиц одним из самых впечатляющих переходов в эволюции позвоночных - наряду с прыжком четвероногих из воды на сушу.

Летопись окаменелостей показала множество уникальных характеристик, которые мы находим у живых видов птиц, таких как перья и заметное уменьшение размера тела.

Считается, что эволюция птиц сопровождалась происхождением полета, но есть подозрение, что некоторые характеристики, которые мы связываем с полетом, эволюционировали до птиц.

археоптерикс

Самая известная окаменелость происхождения птиц - археоптерикс; Он размером с ворону, с клювом, как у современных птиц, но с зубами. Скелет окаменелого животного напоминает рептилию с длинным хвостом.

Окаменелость была обнаружена в 1861 году, через два года после публикации «Происхождения видов». Это оказало большое влияние на СМИ, поскольку эта «переходная» окаменелость, казалось, оказала существенную поддержку теории естественного отбора.

Единственная характеристика, что исключает ископаемое от быть классифицированы как теропод динозавра является бесспорным наличием перьев.

От динозавров до птиц

Сходство между птицами и рептилиями очевидно. На самом деле, известный зоолог Томас Хаксли назвал птиц «прославленными рептилиями».

Благодаря значительному количеству общих характеристик, включая длинную S-образную шею, становится ясно, что птицы тесно связаны с группой динозавров, называемых тероподами.

Фактически, дромеозавриды - это динозавры-тероподы с фуркулой (сросшейся ключицей) и особенностями вращения на костях запястья, которые связаны с полетом.

Кроме того, есть окаменелости, которые связывают дромеозаврид с птицами. Это явно тероподные динозавры, но с перьями.

Судя по форме перьев, они не могли использоваться для полета, но могли способствовать элементарному скольжению, иначе окраска могла иметь социальные функции, связанные с ухаживанием.

Приспособления для полета

Если мы подробно рассмотрим морфологические и физиологические особенности птиц, мы поймем, что это машины, «созданные» для полета; В природе никто ничего не «проектирует», и наблюдаемые нами адаптации являются продуктом механизма естественного отбора.

Адаптация к полету ориентирована на две цели: уменьшение массы во время процесса и улучшение смещения.

Перья

Перья - это придатки эпидермального происхождения, выстилающие кожу птиц. Как мы обсуждали в предыдущем разделе, перья возникли в ходе эволюции у определенной группы динозавров и сохранились даже у птиц, которых мы видим сегодня.

Это очень легкие структуры из бета-кератина. Это вещество, богатое цистеином, также присутствует в других структурах птиц, таких как клюв, чешуя и ногти.

Перья выполняют разные функции. Главный из них - облегчить передвижение по воздуху, почве и воде.

Он предлагает механическую защиту от ветра, а также тепловую защиту от экстремальных температур - как горячих, так и холодных - предотвращая потерю тепла телом в холодных условиях и солнечные ожоги в жарких областях.

Летящие голуби. Эдверд Мейбридж (1893)

Перья, благодаря своим экзотическим цветам и рисунку, участвуют в визуальной коммуникации и социальном взаимодействии между птицами. Как правило, самки обладают непрозрачной или загадочной окраской, а самцы - яркими. В некоторых случаях перья участвуют в маскировке животного.

Скелет и пневматические кости

Скелет птиц отличается легкостью, но не слабостью. Кости современных птиц особенно нежные, с воздушными полостями, которые уменьшаются в массе.

Хотя птицы произошли от организмов с диапсидными черепами (двумя временными отверстиями), у современных птиц очень трудно увидеть этот анатомический рисунок.

Его череп настолько видоизменен, что слился в единый кусок, который не достигает 1% от общей массы особи. У некоторых видов есть кинетические черепа, как у ящериц и змей.

Однако это не означает, что скелет птиц намного легче, чем у летающих позвоночных такого же размера. Собственно, веса эквивалентны. Модификация заключается в распределении веса, а не в весе как таковом. Верхние структуры очень легкие, а нижние конечности тяжелые.

Ссылки

1. Батлер П.Дж. (2016). Физиологические основы птичьего полета. Философские труды Лондонского королевского общества. Серия B, Биологические науки, 371 (1704), 20150384.
2. Хикман, С.П., Робертс, Л.С., Ларсон, А., Обер, В.К., и Гаррисон, К. (2001). Интегральные принципы зоологии. МакГроу - Хилл.
3. Кардонг, К.В. (2006). Позвоночные животные: сравнительная анатомия, функции, эволюция. McGraw-Hill.
4. Льоса, З. Б. (2003). Общая зоология. EUNED.
5. Моэн Д. и Морлон Х. (2014). От динозавров до современного разнообразия птиц: расширение временной шкалы адаптивной радиации. PLoS биология, 12 (5), e1001854.
6. Паркер, Т.Дж., и Хасуэлл, Вашингтон (1987). Зоология. Хордовые (Том 2). Я поменял направление.
7. Рэндалл Д., Бурггрен В.В., Бурггрен В., Френч К. и Эккерт Р. (2002). Физиология животных Эккерта. Macmillan.
8. Раухут, О., Фот, К., и Тишлингер, Х. (2018). Самый старый археоптерикс (Theropoda: Avialiae): новый образец с границы кимериджа и титона Шамхауптен, Бавария. PeerJ, 6, e4191.
9. Уэбб, Дж. Э., Уоллворк, Дж. А. и Элгуд, Дж. Х. (1979). Путеводитель по живым птицам. Макмиллан Пресс.
10. Wyles, JS, Kunkel, JG, & Wilson, AC (1983). Птицы, поведение и анатомическая эволюция. Слушания Национальной академии наук, 80 (14), 4394-4397.