В статье мы расскажем о том, каковы особенности строения птиц, каков их скелет. Птицы интересны тем, что единственная группа позвоночных животных (кроме летучих мышей), способная не просто к парению в воздухе, а к настоящему полету. Их строение хорошо приспособлено для этой цели. Будучи хозяевами воздуха, они прекрасно чувствуют себя и на земле, и на воде, а некоторые из них, утки например, - во всех трех средах. В этом играет свою роль не только скелет птицы, но и перья. Главным событием, обеспечившим этим существам процветание, было развитие у них оперения. Поэтому мы рассмотрим не только скелет птицы, но кратко расскажем и о нем.
Подобно шерсти у млекопитающих, перья возникли сначала как теплоизолирующий покров. Только несколько позже они преобразовались в несущие плоскости. Птицы оделись в перья, по-видимому, за миллионы лет до того, как обрели способность летать.
Эволюционные изменения в строении птиц
Приспособление к полету привело к перестройке всех систем органов и поведения. Изменился и скелет птицы. Фото, представленное выше, - изображение внутреннего строения голубя. Структурные изменения проявились в основном в увеличении силы мышц при снижении веса тела. Кости скелета стали полыми или ячеистыми либо преобразовались в тонкие изогнутые пластинки, сохранив достаточную прочность для выполнения предназначенных им функций. На смену тяжелым зубам пришел легкий клюв, перьевой же покров - образец легкости, хотя он и может весить больше, чем скелет. Между внутренними органами расположены участвующие в дыхании воздушные мешки.
Особенности скелета голубя
Предлагаем подробно рассмотреть скелет голубя. Он состоит из тазовых костей, костей крыла, хвостовых позвонков, туловища, шейного отдела и черепной коробки. В черепе выделяют затылок, темя, лоб, клюв и очень большие глазницы. Клюв делится на 2 части - верхнюю и нижнюю. Они двигаются отдельно друг от друга. Шейный отдел включает в себя основание шеи, глотку и шею. Скелет голубя в спинной части состоит из крестцовых, поясничных и грудных позвонков. Грудь - из грудины, а также 7-ми пар ребер, крепящихся к грудным позвонкам. Хвостовые позвонки сплющены и прикреплены дисками, состоящими из соединительной ткани. Таков, в общих чертах, скелет птицы. Схема его была представлена выше.
Преобразование костного скелета
Преобразование костного скелета, связанное с хождением птиц на задних конечностях и использованием передних для полета, особенно наглядно выражено в плечевом и тазовом поясах. Плечевой пояс жестко связан с грудиной, и потому при полете тело как бы висит на крыльях. Достигается это благодаря сильно разросшимся коракоидным костям, которые у млекопитающих отсутствуют.
Скелет птицы имеет заметно усиленный тазовый пояс. Задние конечности хорошо удерживают этих животных на земле (на ветвях при лазании или на воде при плавании) и, что особенно важно, успешно гасят удары в момент приземления. Поскольку кости стали тонкими, их прочность повысилась в результате срастания друг с другом, когда менялось строение скелета птицы. Как и у млекопитающих, три парные тазовые кости слились с позвоночником и между собой. Произошло слияние туловищных позвонков, начиная от последнего грудного и кончая первым хвостовым. Все они вошли в состав сложного крестца, который укрепил тазовый пояс, позволив конечностям птиц осуществлять свои функции, не нарушая работы других систем.
Конечности птиц
Следует рассмотреть и конечности, характеризуя строение скелета птицы. Они сильно видоизменены по сравнению с типичными особенностями, характерными для позвоночных. Так, кости плюсны и предплюсны удлинились и слились между собой, образовав дополнительный сегмент конечности. Бедро обычно скрыто под перьями. У задних конечностей появился механизм, позволяющий птицам удерживаться на ветвях. Мышцы-сгибатели пальцев лежат выше колена. Их длинные сухожилия проходят по передней стороне колена, затем по задней стороне цевки и нижней поверхности пальцев. При сгибании пальцев, когда птица обхватывает ветку, сухожильный механизм запирает их, так что захват не слабеет даже во время сна. По своему строению задняя конечность птицы весьма похожа на ногу человека, однако многие кости голени и стопы у нее срослись.
Кисть
Характеризуя особенности скелета птиц, отметим, что особенно резкие изменения в связи с приспособлением к полету произошли в строении кисти. Оставшиеся кости передних конечностей срослись, образуя опору для первостепенных маховых перьев. Сохранившийся первый палец является опорой для рудиментарного крылышка, которое действует как особый регулятор, снижающий торможение крыла при малых скоростях полета. Второстепенные маховые перья прикрепляются к локтевой кости. Совместно с замечательным устройством самих перьев все это создает крыло - орган, отличающийся высокой эффективностью и адаптивной пластичностью. Ниже представлен скелет вымершей в 17 веке птицы додо.
Крылья
Подъемную силу и управление при полете обеспечивают маховые и рулевые перья, но их аэродинамические свойства еще не поняты до конца. При нормальном машущем полете крылья движутся вниз и вперед, а затем - резко вверх и назад. При ударе вниз крыло имеет такой крутой угол атаки, что оно гасило бы скорость, если бы первостепенные маховые перья не действовали в это время как самостоятельная несущая плоскость, препятствующая торможению. Каждое перо поворачивается вверх и вниз вдоль стержня, так что создается направленная вперед результирующая тяга, чему способствует и раздвигание их концов. Кроме того, при определенном угле атаки крылышко отводится вперед от фронта крыла. Так образуется разрез, снижающий турбулентность над несущей плоскостью и тем самым гасящий торможение. Приземляясь, птица предварительно гасит скорость, располагая тело в вертикальной плоскости, отводя назад хвост и тормозя крыльями.
Особенности строения крыльев различных птиц
Птицы, умеющие летать медленно, обладают особенно хорошо заметными щелями между первостепенными маховыми. Например, у беркута (Aquilachysaetos, на фото выше) промежутки между перьями составляют до 40% общей площади крыла. У грифов очень широкий хвост создает дополнительную подъемную силу при парении. Другую крайность по сравнению с крыльями орлов и грифов образуют длинные и узкие крылья морских птиц.
Например, альбатросы (фото одного из них представлено выше) почти не машут крыльями, паря на ветру и то пикируя, то круто взмывая вверх. Их способ полета столь специализирован, что в штилевую погоду они буквально прикованы к земле. Крылья колибри несут лишь первостепенные маховые перья и способны совершать более 50 взмахов в секунду, когда птица повисает в воздухе; при этом они движутся вперед и назад в горизонтальной плоскости.
Перьевой покров
Перьевой покров приспособлен к выполнению разнообразных функций. Так, жесткие маховые и рулевые перья образуют крылья и хвост. А кроющие и контурные придают телу птицы обтекаемую форму, а пух является термоизолятором. Налегая друг на друга, словно черепица, перья создают непрерывный гладкий покров. Тонкое строение пера в большей степени, чем какие-либо другие анатомические особенности, обеспечивает птицам процветание в воздушной среде. Опахало каждого из них состоит из сотен бородок, располагающихся в одной плоскости по обе стороны от стержня, а от них также в обе стороны отходят бородочки, несущие крючочки со стороны, удаленной от тела птицы. Эти крючочки цепляются за гладкие бородочки предыдущего ряда бородок, что позволяет сохранять форму опахала неизменной. На каждом маховом пере крупной птицы насчитывается до 1,5 млн. бородочек.
Клюв и его значение
Клюв служит птицам манипулирующим органом. На примере вальдшнепа (Scolopaxrusticola, один из них представлен на фото выше) можно увидеть, сколь сложными могут быть действия клюва, когда птица погружает его в почву, охотясь за червем. Наткнувшись на добычу, птица сокращением соответствующих мышц сдвигает вперед квадратные кости, входящие в состав челюстной дуги. Те в свою очередь толкают вперед скуловые кости, которые вызывают отгибание вверх кончика надклювья, находится овальное отверстие, через которое проходит сухожилие подключичной мышцы, прикрепляющееся к верхней стороне плеча. Таким образом, при сокращении подключичной мышцы крыло поднимается, а при сокращении грудных - опускается.
Итак, мы изложили основные особенности строения скелета птиц. Надеемся, вы открыли для себя что-то новое об этих удивительных существах.
