§30. Внутреннее строение птиц

Определения и обозначения

Воздушные мешки — тонкостенные выросты дыхательной системы, которые помогают проветривать лёгкие и участвуют в движении воздуха. Они не заменяют лёгкие, а работают как своеобразные резервуары и поддерживают поток воздуха через них. Это особенно важно при высокой потребности птицы в кислороде.

Двойное дыхание — прохождение воздуха через лёгкие и при вдохе, и при выдохе благодаря работе воздушных мешков. Название не означает, что птица делает два вдоха подряд. Оно указывает на то, что лёгкие получают свежий воздух на обеих фазах дыхательного цикла.

Четырёхкамерное сердце — сердце, состоящее из двух предсердий и двух желудочков; правая и левая половины разделены. В правой половине движется венозная кровь, а в левой — артериальная. Разделение потоков помогает доставлять тканям кровь с высоким содержанием кислорода.

Клоака — конечный отдел пищеварительной, выделительной и половой систем, открывающийся наружу. В неё поступают непереваренные остатки и продукты обмена, а также открываются протоки половой системы. Поэтому клоака является общим выходом для нескольких систем органов.

Как это устроено

Пища проходит по пищеводу и может задерживаться в его расширении — зобе. Там она временно накапливается и размягчается, поэтому птица может быстро набрать корм, а переваривать его позже. Затем пища попадает в желудок: в железистом отделе на неё действуют пищеварительные соки, а мускульный отдел перетирает её. Далее вещества перевариваются и всасываются в кишечнике, а непереваренные остатки поступают в клоаку.

Лёгкие птиц соединены с воздушными мешками, которые располагаются в разных частях тела и изменяют объём при дыхательных движениях. При вдохе часть воздуха проходит через лёгкие, а часть заполняет мешки; при выдохе мешки сжимаются и направляют воздух через лёгкие. Так газообмен в лёгких происходит и во время вдоха, и во время выдоха. Такая вентиляция позволяет эффективнее снабжать организм кислородом, нужным для активной работы мышц.

Сердце состоит из двух предсердий и двух желудочков: между правой и левой половинами нет сообщения. Венозная кровь поступает в правую половину сердца и направляется к лёгким, где отдаёт углекислый газ и получает кислород. Артериальная кровь возвращается в левую половину и затем разносится по телу. Поскольку потоки не смешиваются, органы получают кровь с высоким содержанием кислорода, что помогает поддерживать интенсивный обмен веществ.

Почки фильтруют кровь и удаляют из неё продукты обмена. Образующиеся отходы выводятся через мочеточники в клоаку, а отдельного мочевого пузыря у птиц нет. Благодаря этому не приходится носить дополнительный запас жидкости в наполненном пузыре. Снижение массы тела полезно для полёта, когда каждый лишний груз требует усилий.

Полёт требует много энергии: мышцы должны работать активно, а значит, им постоянно нужны кислород и питательные вещества. Поэтому эффективное прохождение воздуха через лёгкие сочетается с разделением крови в сердце и быстрым её распределением по телу. Пищеварительная система обеспечивает организм веществами из корма, а выделительная удаляет продукты обмена. Отсутствие мочевого пузыря и другие особенности строения помогают сохранять лёгкость тела, не мешая его активной работе.

Внутренние системы органов птиц и их особенности

Сравнивайте строки по одной системе: сначала находите её органы, затем связывайте особенности их строения с выполняемой работой. Например, воздушные мешки указаны в дыхательной системе, но газообмен происходит в лёгких. Таблица помогает увидеть, как устройство органов связано с потребностями птицы.

Разбор задач

Задача 1. У птицы удалили воздушные мешки, сохранив лёгкие. Как изменится прохождение воздуха через лёгкие при дыхании? Для ответа нужно определить, какую работу выполняют лёгкие, а какую — мешки. Важно не смешивать газообмен с перемещением воздуха.

1. Лёгкие остаются, поэтому место газообмена сохраняется.
2. Воздушные мешки помогают перемещать воздух и обеспечивают его прохождение через лёгкие на обеих фазах дыхания.
3. Без мешков нормальное движение воздуха через лёгкие при вдохе и выдохе нарушится, вентиляция станет менее эффективной.

Ответ: газообмен по-прежнему мог бы происходить в лёгких, но характерное прохождение воздуха через них при вдохе и выдохе было бы нарушено.

Задача 2. Проследите путь пищи от момента попадания в клюв до удаления непереваренных остатков. Нужно расположить органы по ходу движения пищи, а затем отметить, где она временно накапливается и где заканчивает путь. Так мы не пропустим отделы и не перепутаем их функции.

1. Из клюва пища попадает в пищевод, а затем в зоб, где временно накапливается и размягчается.
2. Далее она поступает в желудок: железистый отдел обрабатывает её соками, мускульный — перетирает.
3. Из желудка пища перемещается в кишечник, где продолжается пищеварение и всасывание; непереваренные остатки поступают в клоаку.

Ответ: клюв → пищевод → зоб → желудок → кишечник → клоака; через клоаку непереваренные остатки удаляются наружу.

Задача 3. Сравните поступление кислорода к мышцам птицы и животного с трёхкамерным сердцем. Как строение сердца влияет на снабжение тканей кислородом? Сначала проследим путь крови, затем сравним, смешиваются ли её потоки в сердце.

1. У птицы венозная кровь идёт к лёгким, а получившая кислород артериальная возвращается в левую половину сердца.
2. Левая половина выталкивает артериальную кровь к органам и мышцам; правая половина принимает венозную кровь.
3. У животного с трёхкамерным сердцем артериальная и венозная кровь частично смешиваются, поэтому ткани получают кровь с меньшим содержанием кислорода.

Ответ: благодаря четырём камерам и разделению потоков кровь птицы эффективнее снабжает мышцы кислородом.

Типичные ошибки

Неверно считать, что газообмен происходит в воздушных мешках. Ошибка возникает из-за того, что мешки участвуют в дыхании и тесно связаны с лёгкими. Но мешки обеспечивают движение воздуха, а обмен газов происходит в лёгких. Чтобы проверить себя, спросите: какой орган передаёт кислород крови?

Двойное дыхание иногда представляют как два отдельных вдоха. Такое понимание появляется из-за буквального прочтения слова «двойное», хотя речь идёт о прохождении воздуха через лёгкие при вдохе и при выдохе. Проверьте себя, перечислив обе фазы дыхания: мешки помогают проветривать лёгкие на каждой из них.

Четыре камеры сердца можно ошибочно принять за четыре круга кровообращения. Число камер показывает, на сколько полостей разделено сердце, а круги описывают путь крови по организму. У птиц сердце имеет два предсердия и два желудочка, а кругов кровообращения два. Сверяйте, о чём спрашивают: об устройстве сердца или о пути крови.

Клоаку иногда считают частью только пищеварительной системы, потому что через неё выходят непереваренные остатки. Но в неё также открываются протоки выделительной и половой систем. Чтобы не ошибиться, вспомните, что клоака — общий конечный отдел нескольких систем. Если названы только пищеварительные органы, ответ неполный.

Связь с другими темами

Для понимания внутреннего строения птиц нужно знать, какие системы органов есть у позвоночных и как различать артериальную и венозную кровь. Эти знания помогают проследить путь крови и объяснить, почему её разделение в сердце важно для тканей. Тема также связана с приспособлениями птиц к полёту: особенности дыхания, кровообращения, пищеварения и выделения поддерживают активность и помогают уменьшать массу тела. Сравнение с другими классами позвоночных показывает, как строение систем связано с образом жизни животных.

Что запомнить

• У птиц пищеварительная система заканчивается клоакой.
• Воздушные мешки участвуют в вентиляции лёгких, но не заменяют их.
• Воздух проходит через лёгкие и при вдохе, и при выдохе.
• Сердце птицы четырёхкамерное.
• В правой и левой половинах сердца кровь не смешивается.
• Почки удаляют продукты обмена, а мочевого пузыря у птиц нет.