Особенности внутреннего строения и жизнедеятельности птиц

Рассмотрите рисунок 267 и определите, чем отличается скелет птицы от скелета пресмыкающегося. Какие особенности строения имеются в пищеварительной, дыхательной, кровеносной и нервной системах птицы (рис. 268–275)?

Особенности скелета птицы. В процессе приспособления к полету у птиц произошло облегчение скелета (большинство костей заполнено воздухом) и увеличение его прочности (многие кости срастаются между собой на ранних стадиях зародышевого развития). Позвоночник, как у пресмыкающихся, состоит из 5 отделов (рис. 267). Шейный отдел включает от 11 до 25 позвонков, он длинный и подвижный (птицы обычно могут поворачивать голову на 180 градусов). Грудные позвонки срослись между собой. Вместе с ребрами и грудиной они образуют грудную клетку.

Скелет птицы
Рис. 267. Скелет птицы

У большинства современных птиц на грудине имеется вырост — киль (рис. 266). Он увеличивает площадь прикрепления грудных мышц. Последний грудной позвонок, все поясничные, крестцовые и передние хвостовые позвонки срослись и образовали сложный крестец, служащий прочной опорой задним конечностям. Хвостовой отдел состоит из нескольких подвижно соединенных позвонков и позвонков, образовавших копчиковую кость, служащую местом прикрепления хвостовых перьев.

Грудина и пояс передних конечностей. Мускулатура птицы
Рис. 266. Грудина и пояс передних конечностей. Мускулатура птицы

В скелете передних конечностей большие изменения произошли в кисти. В ней сохранилось 3 недоразвитых пальца, несколько мелких костей срослись и образовали одну сложную кость. Сокращение числа пальцев и срастание мелких костей обеспечило видоизменение кисти. Потому она несет максимально большую нагрузку при полете, придав ей прочность. Пояс передних конечностей состоит из парных лопаток, ключиц, сросшихся между собой в нижней части, вороньих костей и создает прочную опору для крыльев (рис. 266, 267).

В скелете задних конечностей особо видоизменена стопа, несколько мелких костей которой срослись в единую кость — цевку, что придает прочность ногам птицы. Нижний конец цевки сочленяется с костями пальцев. Пояс задних конечностей — таз. Он образован двумя тазовыми костями (каждая образована слиянием трех костей), сросшимися с костями сложного крестца.

Череп птиц состоит из слившихся костей, образующих черепную коробку с верхней и нижней челюстями. Для него характерны большой объем мозговой коробки и крупные глазничные впадины, что связано с сильным развитием головного мозга и глаз.

Мускулатура птиц. В связи со сложными движениями, особенно в полете, при хождении, мышцы у птиц достигли высокого развития, особенно большие грудные мышцы, опускающие крылья (рис. 266).

У хороших летунов грудные мышцы составляют 1/5 часть массы тела. Под большими грудными мышцами расположены крупные подключичные мышцы, поднимающие крылья. Сильно развиты у птиц и мышцы задних конечностей.

На ногах птиц имеются мышцы с длинными сухожилиями. Когда птица садится на ветку, сухожилия натягиваются и сжимают пальцы.

Особенности строения органов полости тела. Отличия пищеварительной системы птиц прежде всего связаны с пищеводом, желудком и толстой кишкой (рис. 268). Пищевод у многих птиц, особенно зерноядных (голубей, тетеревов, глухарей), образует расширение — зоб. Поступившая в него пища под влиянием особых выделений желез размягчается и частично переваривается. Желудок состоит из двух отделов: железистого и мускульного (рис. 269). В железистом отделе пища обрабатывается пищеварительными соками. Сокращения стенок мускульного желудка вызывают движение пищи, трение ее об ороговевшую выстилку и мелкие камешки, заглатываемые птицей. Превращенная в кашицу пища поступает в тонкую кишку, куда открываются протоки поджелудочной железы, печени и желчного пузыря. Пища у птиц переваривается с большой скоростью. Мышь, проглоченная домовым сычом, например, переваривается за 4 ч, а сочные плоды, съеденные свиристелем, — за 8–10 мин. Толстая кишка у птиц короткая, остатки непереваренной пищи в ней долго не задерживаются и через клоаку удаляются наружу. Частое испражнение — приспособление птицы к облегчению массы тела.

Внутреннее строение птицы
Рис. 268. Внутреннее строение птицы
Строение желудка птицы
Рис. 269. Строение желудка птицы

Птицы потребляют много пищи, быстро ее переваривают и обеспечивают таким образом свой организм большим количеством питательных веществ.

Дыхательная система птиц имеет более сложное строение, чем у пресмыкающихся. Легкие птиц представляют собой плотные губчатые тела (рис. 270). Входящие в них бронхи сильно ветвятся. Многие из ветвлений заканчиваются тончайшими пузырьками, стенки которых пронизаны густой сетью капилляров. Часть крупных ветвей бронхов выходит за пределы легких и образует воздушные мешки; некоторые из них заходят в полости трубчатых костей, проходят между мышцами под кожу (рис. 270). Воздушные мешки защищают внутренние органы от перегрева во время полета, уменьшают плотность тела птицы. Основная роль воздушных мешков — участие в механизме дыхания во время полета. При подъеме крыльев грудина отдаляется от позвоночника, грудная клетка расширяется, воздушные мешки растягиваются и происходит вдох. При опускании крыльев грудная клетка сжимается, внутренние органы давят на воздушные мешки и происходит выдох.

Органы дыхания птицы
Рис. 270. Органы дыхания птицы

При каждом первом вдохе атмосферный воздух по трахее и бронхам проходит в задние воздушные мешки и частично — в легкие (рис. 271). При первом выдохе воздух из задних воздушных мешков поступает в легкие, и в них происходит интенсивный газообмен: кислород через стенки капилляров проходит в кровь, а из крови в легкие — углекислый газ.

Схема дыхания у птиц
Рис. 271. Схема дыхания у птиц

Во время второго вдоха атмосферный воздух проходит в передние мешки. Его запас необходим для уменьшения плотности тела птицы, что облегчает полет. При втором выдохе воздух проходит из легких через передние мешки и из них удаляется по дыхательным путям наружу.

Таким образом, воздух поступает в легкие при первом вдохе и при первом выдохе (рис. 271). Чем интенсивнее полет, тем больше воздуха, богатого кислородом, проходит через легкие. При передвижении по суше и в покое дыхание у птиц происходит без участия воздушных мешков.

В кровеносной системе птиц существенные изменения произошли в строении сердца: оно стало четырехкамерным: два предсердия и два желудочка. Большой и малый круги кровообращения полностью разобщены. Благодаря таким изменениям кровь по организму птицы течет несмешанная: в большой круг кровообращения из сердца поступает артериальная кровь, а в малый — венозная (рис. 272, 273). Скорость кровообращения у птиц чрезвычайно велика, что связано с большой частотой сокращения сердца. У снегиря, например, сердце сокращается до 730 раз в минуту.

Кровеносная система птицы
Рис. 272. Кровеносная система птицы
Строение сердца птицы
Рис. 273. Строение сердца птицы
Органы выделения птиц — бобовидные почки. Образующаяся в них моча стекает по мочеточникам в клоаку и вместе с испражнениями выводится наружу.

Обмен веществ. Более совершенное дыхание, обеспечивающее значительное насыщение крови кислородом, потребление большого количества пищи и быстрое ее переваривание, высокая частота сердечных сокращений и более быстрое снабжение органов и тканей питательными веществами и кислородом, а также освобождение органов от ненужных продуктов жизнедеятельности обеспечили птицам высокий уровень обмена веществ. В процессе окисления сложных органических веществ в клетках тела стало освобождаться много энергии, необходимой для работы мышц, согревания тела и других процессов.

Благодаря перьевому покрову значительно уменьшилась отдача теплоты во внешнюю среду. Температура тела у птиц стала высокой (до 430 С) и постоянной.

Нервная система птиц отличается значительным развитием головного мозга. Особенно сильно развиты полушария переднего мозга, а также средний мозг и мозжечок (рис. 274, 275). С высоким развитием полушарий переднего мозга связано быстрое образование разнообразных условных рефлексов, со средним мозгом — совершенствование органов зрения, с мозжечком — координация сложных движений, особенно во время полета.

Строение нервной системы птицы
Рис. 274. Строение нервной системы птицы
Головной мозг птицы
Рис. 275. Головной мозг птицы

Сложность поведения птиц, в частности забота о потомстве, так высока, что иногда наводит людей на мысль о сознательном отношении птиц родителей к своему потомству. Однако опыты, проведенные учеными над кайрами, чайками и другими птицами, показали, что основу их поведения составляют инстинкты. Кайры — водоплавающие птицы, гнездящиеся колониями. Они не строят гнезд и откладывают по одному яйцу на выступах голых скал (рис. 276). Возвращаясь после кормежки, кайра безошибочно находит отложенное ею яйцо, хотя рядом лежат сотни подобных яиц, отложенных другими особями. Когда на место яйца клали картофелину, то птица «насиживала» ее, но стоило сдвинуть яйцо на 22–30 см, кайра садилась на место, где ранее лежало яйцо, и насиживала его. На место птенца кайры в ее отсутствие помещали птенца полярной совы. Кайра принимала его и выкармливала как своего птенца.
Кайры на скалах
Рис. 276. Кайры на скалах
➊ Какие особенности строения скелета птицы обеспечили уменьшение его массы и увеличение прочности? ➋ Какие особенности строения позвоночника развились в связи с приспособлением птиц к полету? ➌ Какие мышцы и в связи с чем достигли у птиц наибольшего развития? ➍ Какие особенности внутреннего строения способствуют полету птиц? ➎ В связи с чем температура тела у птиц стала высокой и постоянной?

ОСОБЕННОСТИ ВНУТРЕННЕГО СТРОЕНИЯ ПТИЦЫ

Системы органов Особенности строения Значение