Анатомия птиц

Когда птицы приобрели способность летать, их строение претерпело значительные изменения по сравнению с характеристиками их предков: рептилий. Чтобы максимально снизить массу тела животного, одни органы уплотнились, а другие полностью утрачены. Что касается чешуи, то на ее место пришли перья.

Те из тяжелых структур, которые были жизненно важны, были перемещены ближе к центру тела, чтобы улучшить его баланс. Кроме того, значительно повысились управляемость, скорость и эффективность всех физиологических процессов, что обеспечило требуемую животному мощность полета.

Скелет птиц

Скелет птицы отличается неповторимой жесткостью и легкостью. Осветление скелета было достигнуто за счет уменьшения некоторых элементов (особенно в конечностях птиц), а также за счет того, что внутри некоторых костей образовались воздушные полости. Жесткость обеспечивалась срастанием ряда структур.

Для удобства описания скелет птицы разделен на конечный скелет осевого скелета. Последний включает грудину, ребра, позвоночник и череп, а последний состоит из дугообразных лопаток и тазовых поясов с прикрепленными к ним костями задних и передних конечностей.

Строение скелета птицы.

Строение черепа у птиц

Для черепа птицы характерны большие глазницы. Размер их настолько велик, что прилегающий к ним сзади мозговой ящик как бы отжимается от глазниц.

Очень сильно выступающие вперед кости образуют беззубые верхнюю и нижнюю челюсти, которые соответствуют верхнему и нижнему клюву. Отверстия для ушей расположены под нижним краем глазниц и почти вплотную к ним. В отличие от верхней челюсти у человека, верхняя челюсть у птицы подвижна, так как имеет специальное шарнирное крепление к мозговому ящику.

Хребет птиц состоит из множества мелких костей, называемых позвонками, которые расположены одна за другой, от основания черепа до кончика хвоста. Шейные позвонки отчетливые, очень подвижные, их как минимум в два раза больше, чем у большинства млекопитающих, включая человека. Благодаря этому птицы могут очень сильно наклонять голову и поворачивать ее практически в любую сторону.

Позвонки грудного отдела сочленяются с ребрами и в большинстве случаев прочно сращиваются друг с другом. В тазовой области позвонки срослись в длинную кость, называемую крестцовым комплексом. Для таких птиц характерна необычайно жесткая спина. Остальные хвостовые позвонки довольно подвижны, за исключением последнего, сросшегося в единую кость, называемую пигостилем. По своей форме они напоминают сошник и служат скелетной опорой для длинных рулевых перьев.

Анатомическое строение птиц.

Грудная клетка у птиц

Сердце и легкие птицы защищены снаружи и окружены ребрами и грудными позвонками. Для быстро летающих птиц характерна чрезвычайно широкая грудина, переходящая в киль. Это обеспечивает эффективную атаку основных мускулов полета. В большинстве случаев, чем крупнее киль птицы, тем сильнее ее полет. У птиц, которые вообще не летают, киля нет.

Плечевой пояс, соединяющий крылья с внешним каркасом с каждой стороны, состоит из трех костей, которые расположены как тренога. Одна нога этой конструкции (воронья кость — коракоид) опирается на грудину птицы, вторая кость, которая является лопаткой, лежит на ребрах животного, а третья (ключица) сливается с противоположной ключицей в единственная кость, называемая «вилкой». Лопатка и коракоид, где они сходятся, образуют суставную впадину, в которой вращается головка плечевой кости.

Скелет птицы чрезвычайно упрощен и состоит из легких и крепких костей.

Строение крыльев у птиц

В общем, кости крыльев птицы такие же, как и кости человеческой руки. Как и у людей, единственной костью в верхней конечности является плечевая кость, которая в локте сочленяется с двумя костями (локтевой и лучевой) предплечья. Ниже начинается кисть, многие элементы которой, в отличие от своих человеческих аналогов, слиты друг с другом или полностью потеряны. В результате остаются только две кости запястья, пряжка (большая пястная кость запястья) и четыре фаланговые кости, соответствующие трем пальцам.

Крыло птицы намного легче конечности любого другого наземного позвоночного, размером с птицу. И это не только потому, что в кисти птицы меньше элементов. Причина еще и в том, что длинные кости предплечья и плеча птицы полые.

Строение и виды перьев птиц.

Кроме того, в плечевой кости есть особый воздушный карман, который относится к дыхательной системе. Дополнительное облегчение крылу — отсутствие в нем крупных мышц. Вместо мускулов основные движения крыльев контролируются сухожилиями высокоразвитой мускулатуры грудины.

Летающие перья, отходящие от руки, называются первичными (большими) перьями, а те, которые прикрепляются к локтевой области предплечья, называются вторичными (маленькими) перьями. Кроме того, сбрасываются еще три крыловых пера, которые прикреплены к указательному пальцу, а также покрывающие перья, которые мягко, как плитки, ложатся на основания маховых перьев.

Что касается тазового пояса птиц, то с каждой стороны тела он состоит из трех сросшихся между собой костей. Это подвздошная, лобковая и седалищная кости, причем подвздошная кишка срастается с крестцом, который сложен по своему строению. Эта изысканная конструкция защищает почки снаружи, сохраняя при этом прочную связь между ногами и плечевым скелетом. Там, где сходятся три кости тазового пояса, образуется значительная вертлужная впадина. В нем вращается головка бедренной кости.

Анатомическое строение крыла птицы.

Устройство ног у птиц

Как и у человека, бедренная кость птицы является стержнем верхней части нижних конечностей. В коленном суставе к этой кости прикрепляется голень. Но если у человека большеберцовая и большеберцовая кости входят в состав большеберцовой кости, то у птиц они соединены вместе, как с одной предплюсневой костью, так и с несколькими. Вместе этот элемент называется тибиотарзусом. Что касается малоберцовой кости, то остался виден лишь короткий и тонкий зачаток, граничащий с лодыжкой.

Устройство стоп у птиц

Во внутриплюсневом (голеностопном) суставе стопа прикрепляется к голеностопному суставу, который состоит из длинной кости, костей пальцев и предплюсны. Последняя образована соединенными между собой элементами плюсневой кости, а также несколькими нижними костями предплюсны.

Анатомическое строение ног птиц.

У большинства птиц четыре пальца, каждый из которых прикреплен к предплюсне и заканчивается когтем. Указательный палец у птиц повернут назад. Остальные пальцы в большинстве случаев направлены вперед. У некоторых видов второй или четвертый палец ноги направлены назад (например, у первого). Следует отметить, что у стрижей первый палец направлен, как и остальные пальцы, вперед, в то время как у скопы он может поворачиваться в обе стороны. Цевка птиц не упирается в землю и ходит только на кончиках лап, не опираясь пятками на землю.

Мышечная система у птиц

Ноги, крылья и другие части тела птицы приводятся в движение примерно 175 различными скелетно-поперечнополосатыми мышцами. Эти мышцы также называют произвольными, поскольку их сокращения могут контролироваться сознанием и, как следствие, они могут быть произвольными. Как правило, эти мышцы парные, располагаются симметрично с правой и левой стороны тела.

Основными мышцами, обеспечивающими полет, являются грудная мышца и супракоракоидная мышца. Обе мышцы начинаются на грудине. Самая большая мышца — грудная. Опустите крыло, заставляя птицу двигаться вверх и вперед в воздухе. А супракоракоидная мышца приподнимает крыло в направлении, противоположном работе грудной мышцы, подготавливая его к следующему взмаху. Следует сказать, что у индейки и домашней курицы эти две мышцы считаются «белым мясом», а остальные мышцы называются «темным мясом».

Мышечная система птиц.

Помимо произвольных скелетных мышц, у птиц, как и у других позвоночных, есть гладкие мышцы, которые слоями лежат в стенках органов мочеполовой, пищеварительной, сосудистой и дыхательной систем. Также в коже есть гладкие мышцы. Именно они определяют движения перьев. В глазу есть гладкие мышцы — благодаря этому изображение фокусируется на сетчатке. Такие мышцы, в отличие от поперечно-полосатых, называются непроизвольными мышцами, поскольку они функционируют без произвольного контроля.

Нервная система у птиц

Центральная нервная система птиц состоит из спинного мозга и головного мозга, состоящих из множества нейронов нервных клеток.

Нервная система птиц.

Самая важная часть мозга птиц — это полушария головного мозга, которые являются центром высшей нервной деятельности. Поверхность этих полушарий не имеет извилин или бороздок, типичных для многих млекопитающих, а их площадь довольно мала, что совпадает с относительно низким интеллектом большинства птиц. Координационные центры тех форм активности, которые связаны с инстинктами, включая инстинкты питания и пения, находятся в полушариях головного мозга.

Особый интерес представляет мозжечок птиц, который расположен сразу за полушариями головного мозга и покрыт извилинами и бороздами. Его большие размеры и конструкция соответствуют тем сложным задачам, которые связаны с поддержанием равновесия в воздухе и координацией множества движений, необходимых для полета.

Сердечно-сосудистая система у птиц

По размеру тела сердца птиц значительно больше, чем у млекопитающих того же размера. В то же время было замечено, что чем мельче конкретный вид птиц, тем больше будет его сердце (конечно, по сравнению с размером тела). Например, у колибри масса сердца составляет 2,75% от всей массы тела. Это необходимо для того, чтобы все многолетние птицы могли обеспечить быстрое кровообращение. То же самое и с теми видами птиц, которые обитают на больших высотах или в холодных регионах. И, как и у млекопитающих, у птиц четырехкамерное сердце.

Строение кровеносной системы птиц.

Частота сердечных сокращений зависит от размеров сердца и самого животного, а также от степени стресса. Например, у страуса в состоянии покоя частота сердечных сокращений составляет около 70 ударов в минуту, а у колибри она увеличивается до 615 ударов в минуту во время полета. Однако чрезмерный испуг может настолько напугать птицу, что повышенное давление может вызвать разрыв артерий и смерть птицы.

Как и млекопитающие, птицы — теплокровные животные, при этом нормальный температурный диапазон их тела выше, чем у человека, и колеблется от 37,7 до 43,5 градусов. Как правило, кровь птиц содержит больше эритроцитов, чем большинство млекопитающих. Благодаря этому кровь птиц может переносить больше кислорода в единицу времени, что очень важно для полета.

Дыхательная система у птиц

Почти у всех птиц ноздри ведут к носовым ходам у основания клюва. Но есть исключения: олуши, бакланы и некоторые другие виды птиц не имеют ноздрей и поэтому должны дышать ртом. Воздух, попавший в нос или рот, попадает в гортань, за которой начинается трахея.

Строение дыхательной системы птиц.

В отличие от млекопитающих, гортань птиц не издает звуков, являясь лишь клапанным аппаратом, защищающим нижние дыхательные пути от попадания воды и пищи.

Ближе к легким трахея делится на два бронха, которые входят в каждое легкое по одному. Там, где они разделяются, находится нижняя часть гортани, которая служит голосовым аппаратом птицы. Он состоит из окостеневших расширенных костей трахеи и бронхов, а также внутренних оболочек. К ним прикреплена пара специальных поющих мышц. Когда воздух, выдыхаемый из легких, проходит через нижнюю часть гортани, он заставляет мембраны вибрировать, которые издают звуки. У тех птиц, для которых характерен широкий диапазон излучаемых тонов, больше певческих мышц, которые напрягают их голосовые оболочки, чем у тех видов, которые откровенно плохо поют.

Каждый бронх при попадании в легкие делится на тонкие трубки. Стенки этих трубок пронизаны кровеносными капиллярами, которые получают кислород из воздуха и возвращают углекислый газ. Эти трубки направляются в тонкостенные воздушные карманы, похожие на мыльные пузыри, не проникающие через капилляры. Эти мешочки находятся вне легких — в тазу, плечах, шее, вокруг органов пищеварения и в нижней части гортани, и даже прижимаются к большим костям крыльев и ног.

Птицы умеют летать благодаря расположению крыльев и наличию воздушных ям.

Когда птица вдыхает, воздух по трубкам попадает прямо в эти мешки, а при выдохе проходит из мешков по трубкам через легкие, где снова происходит газообмен. Благодаря такому двойному дыханию увеличивается поступление кислорода к телу, что создает более благоприятные условия для полета.

Кроме того, подушки безопасности увлажняют воздух и регулируют температуру тела. Это достигается за счет того, что из-за испарения и излучения окружающие ткани могут терять тепло. В результате птицы приобретают способность потеть изнутри, что является достойной компенсацией отсутствия у птиц потовых желез. Кроме того, воздушные карманы помогают выводить лишнюю жидкость из тела.

Устройство пищеварительной системы у птиц

В целом можно сказать, что пищеварительная система птиц представляет собой полую трубку, идущую от клюва до отверстия клоаки. Эта трубка выполняет сразу несколько функций, поглощая пищу, выделяя соки с ферментами, которые расщепляют пищу, поглощают вещества, а также удаляют непереваренные остатки пищи. Однако, несмотря на то, что у всех птиц строение пищеварительной системы, а также ее функции одинаковы, в некоторых деталях есть различия, связанные с пищевыми привычками, а также с рационом конкретной группы птиц.

Строение пищеварительной системы птиц.

Процесс пищеварения начинается с приема пищи во рту. У большинства птиц есть слюнные железы, выделяющие слюну, увлажняющую пищу, и с нее начинается переваривание пищи. У некоторых птиц, например у стрижей, слюнные железы выделяют липкую жидкость, которая используется для строительства гнезд.

Функции и форма языка, а также птичьего клюва зависят от типа жизни, которую ведет конкретный вид птиц. Язык можно использовать как для удерживания пищи во рту, так и для манипулирования ею во рту, а также для определения вкуса пищи и его ощущения.

У колибри и дятлов очень длинный язык, который может выступать далеко за клюв. У некоторых дятлов на конце языка есть обращенные назад выемки, благодаря которым птица может вытаскивать насекомых и их личинок, находящихся в коре, на поверхность. Но у колибри язык, как правило, раздвоен на конце и свернут в трубочку, которая помогает высасывать нектар из цветов.

Колибри использует свой язык, чтобы извлечь из цветов сладкий нектар.

У голубей, фазанов, куропаток и индеек, а также у некоторых других птиц часть пищевода постоянно расширена (так называемый зоб) и используется для хранения пищи. У многих птиц пищевод достаточно растяжим и может в течение некоторого времени удерживать значительное количество пищи, даже прежде, чем она попадет в желудок.

Желудок птиц делится на железистую и мышечную части («пупок»). Железистая часть выделяет желудочный сок, расщепляя пищу на вещества, пригодные для последующего всасывания. Мышечная часть желудка характеризуется толстыми стенками и жесткими внутренними гребнями, которые измельчают пищу, полученную из железистого желудка, что служит компенсирующей функцией для этих беззубых животных. Мышечные стенки особенно толстые у птиц, которые питаются семенами и другой твердой пищей. Поскольку часть пищи, попавшей в желудок, может быть непереваренной (например, твердые части насекомых, волосы, перья, части костей и т.д.), У многих хищных птиц в «пупе» образуются плоские округлые шары, которые из иногда срыгивают.

Благодаря слаженной работе пищеварительной системы маленькие птенцы растут и становятся красивыми птичками.

Пищеварительный тракт продолжается тонкой кишкой, которая следует сразу за желудком. Здесь происходит окончательное переваривание пищи. Толстый кишечник птиц представляет собой толстую прямую трубку, ведущую в клоаку. Помимо него в клоаку выходят и протоки мочеполовой системы. В результате в клоаку попадают как фекалии, так и сперма, яйца и моча. И все эти продукты через это отверстие выходят из тела птицы.

Мочеполовая система у птиц

Мочеполовой комплекс состоит из выделительной и репродуктивной систем, которые тесно связаны друг с другом. Экскреторная система работает непрерывно, тогда как вторая активируется только в определенное время года.

Мочеполовая система птиц.

Выделительная система состоит из ряда органов, среди которых, прежде всего, следует назвать две почки, выводящие отходы из крови и образующие мочу. У птиц нет мочевого пузыря, поэтому моча через мочеточники попадает прямо в клоаку, где большая часть воды всасывается обратно в организм. Оставшиеся белые кашиеподобные остатки вместе с темным калом толстой кишки выводятся из организма.

Репродуктивная система у птиц

Эта система состоит из гонад (гонад) и отходящих от них трубок. Мужские половые железы представлены парой семенников, в которых образуются гаметы (мужские половые клетки) — сперматозоиды. Форма яичек эллиптическая или овальная, при этом левые яички, как правило, больше, чем правые. Яички расположены в полости тела около переднего конца каждой почки. По мере приближения брачного сезона гормоны гипофиза набухают в яичках в несколько сотен раз из-за своего стимулирующего действия. Сперматозоиды из каждого яичка попадают в семенной пузырек по тонкому извилистому семявыносящему протоку. Вот где они накапливаются, сохраняются до тех пор, пока в это время не произойдет спаривание и эякуляция. При этом они попадают в клоаку и покидают ее отверстие.

Репродуктивная система птиц.

Яичники (женские гонады) образуют яйца (женские гаметы). У большинства есть только один яичник (слева). Яйцеклетка по сравнению с микроскопическим сперматозоидом огромна по размеру. По массе его основная часть — желток, который является питательным материалом для зародыша, начавшего развиваться после оплодотворения. Яйцо из яичника попадает в яйцевод, мышцы которого проталкивают яйцо через все виды железистых участков в стенках яйцевода. С их помощью желток окружен белками, которые находятся под скорлупой, а оболочка состоит в основном из кальция. Со временем добавляются пигменты, окрашивающие скорлупу в тот или иной цвет. Чтобы яйцо превратилось в яйцо, готовое к откладыванию, требуется около суток.

Для птиц характерно внутреннее оплодотворение. Во время спаривания сперма попадает в клоаку самки, а затем поднимается по яйцеводам. Женские и мужские гаметы (т.е фактическое оплодотворение) происходит в верхнем конце яйцевода еще до того, как яйцо покрывается белками, оболочками скорлупы и скорлупой.