Класс Птицы

Определения и обозначения

Птицы — позвоночные животные, у которых передние конечности преобразованы в крылья, а тело покрыто перьями. К основным признакам класса относятся лёгкий скелет, клюв, высокая температура тела и откладывание яиц. Эти особенности помогают птицам передвигаться, питаться и жить в самых разных условиях.

Перьевой покров — совокупность перьев, покрывающих тело птицы и обеспечивающих полёт, сохранение тепла и защиту. Он уменьшает потерю тепла и делает поверхность тела более обтекаемой. Поэтому перья нужны не только для движения в воздухе, но и для поддержания нормальной температуры.

Киль — вырост грудины, к которому прикрепляются мощные летательные мышцы. При сокращении этих мышц крылья совершают взмахи. Чем активнее птица летает, тем больше обычно развиты её грудные мышцы и киль.

Воздушные мешки — тонкостенные выросты дыхательной системы, участвующие в вентиляции лёгких во время дыхательного цикла. Они сами не являются главным местом газообмена. Их роль — перемещать воздух так, чтобы лёгкие получали его и при вдохе, и при выдохе.

Как это устроено

Перья различаются по строению и выполняют разные задачи. Контурные перья образуют внешний слой, придают телу обтекаемую форму и помогают создавать подъёмную силу при полёте. Пуховые перья имеют мягкое строение и удерживают около тела слой воздуха, поэтому уменьшают потерю тепла; вместе эти виды перьев защищают птицу и помогают ей двигаться в воздухе.

Полёт требует небольшой массы тела и сильных движений крыльев, поэтому скелет птицы лёгкий, а некоторые кости соединены прочно. Грудина с килем увеличивает площадь прикрепления мышц, и те могут развивать большую силу. Передние конечности превратились в крылья, а обтекаемая форма тела уменьшает сопротивление воздуха, поэтому птице легче удерживаться и перемещаться в полёте.

Птица расходует много энергии, особенно при полёте, поэтому ей нужно постоянно получать кислород. Воздух проходит через лёгкие не только во время вдоха, но и во время выдоха, а воздушные мешки работают как резервуары и направляют потоки воздуха. Благодаря такой вентиляции газообмен в лёгких идёт эффективно и организм получает достаточно кислорода для работы мышц.

Кровеносная система быстро доставляет кислород и питательные вещества к работающим органам. Четырёхкамерное сердце полностью разделяет артериальную и венозную кровь, поэтому ткани получают кровь с высоким содержанием кислорода. Интенсивный обмен веществ высвобождает много энергии и помогает птицам поддерживать постоянную температуру тела.

У птиц происходит внутреннее оплодотворение, поэтому вероятность встречи половых клеток выше, чем при оплодотворении во внешней среде. Самка откладывает яйцо, в котором есть зародыш и запас питательных веществ, а твёрдая оболочка защищает его от повреждений и высыхания. Насиживание поддерживает подходящую температуру, поэтому развитие зародыша продолжается вне тела самки.

Признаки строения птиц и их значение

Сначала найдите в таблице особенность строения, затем прочитайте, как она устроена. В последнем столбце показано, какую пользу эта особенность приносит организму. Так можно проследить связь между строением органа и образом жизни птицы.

Разбор задач

Задача 1. Назовите два признака строения птицы, которые помогают ей сохранять тепло.

Нужно выбрать именно признаки, связанные с теплоизоляцией и образованием тепла, а не с полётом. Постоянная температура тела поддерживается не одной особенностью, а совместной работой покрова и обмена веществ.

1. Перьевой покров, особенно пуховые перья, удерживает около тела слой воздуха и уменьшает потерю тепла.
2. Высокая интенсивность обмена веществ постоянно высвобождает энергию, часть которой превращается в тепло.

Ответ: сохранению тепла помогают перья, прежде всего пуховые, и высокая интенсивность обмена веществ, поддерживающая постоянную температуру тела.

Задача 2. Объясните, почему к грудине птицы прикрепляются крупные грудные мышцы и как они связаны с полётом.

Нужно установить цепочку: киль — мышцы — крылья — движение. Одна только форма крыла не создаёт активных взмахов, потому что для этого нужна сила мышечного сокращения.

1. У многих птиц грудина имеет киль, который увеличивает площадь для прикрепления мышц.
2. Крупные грудные мышцы при сокращении двигают крылья вниз и обеспечивают основной взмах.
3. Ответные движения других мышц поднимают крылья, поэтому крылья работают как единая система.

Ответ: мышцы прикрепляются к килю, чтобы развивать большую силу; их сокращения двигают крылья и обеспечивают полёт.

Задача 3. У птицы повреждены воздушные мешки. Объясните, как это может повлиять на дыхание и способность к длительному полёту.

Воздушные мешки не заменяют лёгкие, но обеспечивают движение воздуха через них. Поэтому их повреждение нарушит вентиляцию и особенно сильно скажется при нагрузке, когда мышцам требуется больше кислорода.

1. Повреждённые мешки хуже накапливают и перемещают воздух во время дыхательного цикла.
2. Через лёгкие будет проходить меньше свежего воздуха, поэтому газообмен и поступление кислорода снизятся.
3. Мышцы быстрее устанут, и птица не сможет долго поддерживать интенсивный полёт.

Ответ: повреждение воздушных мешков нарушает вентиляцию лёгких, уменьшает снабжение организма кислородом и снижает способность к длительному полёту.

Типичные ошибки

• Крылья сами обеспечивают полёт. Так считают, потому что именно крылья заметнее всего, но им нужны перья, обтекаемое тело, лёгкий скелет и сильные мышцы. Проверка: перечислите все звенья, которые создают и поддерживают движение.
• Воздушные мешки — место газообмена. Ошибка возникает из-за их участия в дыхании. Проверка простая: газообмен идёт в лёгких, а мешки перемещают воздух.
• Пуховые и контурные перья одинаковы. Пуховые главным образом сохраняют тепло, а контурные формируют внешний покров и участвуют в полёте. Проверка: назовите основную функцию каждого типа.
• Все птицы хорошо летают. Большинство птиц летает, поэтому легко забыть об исключениях. Проверка: вспомните птиц, приспособленных к бегу или плаванию и утративших полёт.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о позвоночных животных и функциях скелета, мышц, дыхательной и кровеносной систем. Это помогает сравнить птиц с пресмыкающимися и млекопитающими и увидеть, как строение связано со средой обитания. Позже эти знания пригодятся при изучении многообразия птиц, их поведения, сезонных перемещений и охраны.

Что запомнить

• Тело птиц покрыто перьями.
• Передние конечности птиц преобразованы в крылья.
• Киль служит местом прикрепления мощных грудных мышц.
• Газообмен у птиц происходит в лёгких.
• Четырёхкамерное сердце разделяет артериальную и венозную кровь.
• Птицы откладывают яйца, развитие зародыша происходит вне тела самки.