§ 56. Класс птицы

Определения и обозначения

Класс Птицы — группа позвоночных животных, для которых характерны перьевой покров и клюв, а передние конечности обычно превращены в крылья. У большинства птиц строение тела связано с полётом, но некоторые виды, например страус, летать не могут. Значит, способность к полёту — распространённое приспособление, а не обязательный признак каждого представителя класса.

Перо — роговое образование кожи птицы, то есть наружная часть тела, состоящая из прочного вещества. У пера есть центральная ось и отходящие от неё бородки, сцепленные между собой мелкими крючочками. Вместе перья образуют покров: он помогает летать, удерживает тепло и защищает кожу от повреждений и намокания.

Киль — продольный выступ грудины, к которому прикрепляются крупные мышцы, двигающие крылья. Чем сильнее работают крылья, тем больше усилие должны передавать мышцы скелету. Поэтому у многих летающих птиц киль хорошо развит, а у нелетающих он может быть небольшим или отсутствовать.

Воздушные мешки — тонкостенные выросты дыхательной системы, соединённые с лёгкими. Они служат резервуарами и помогают перемещать воздух через лёгкие во время дыхания. Сами мешки не являются местом газообмена: обмен кислородом и углекислым газом с кровью происходит в лёгких.

Как это устроено

Перья растут на коже и располагаются не сплошным слоем, а участками, перекрывая друг друга. Такое расположение делает покров лёгким и достаточно плотным: воздух между перьями уменьшает потерю тепла, а наружные перья защищают тело. На крыле длинные маховые перья образуют широкую поверхность; при движении крыла она отталкивает воздух и помогает птице удерживаться в полёте. Если эти перья повреждены, крыло хуже создаёт опору.

Скелет птицы должен быть одновременно лёгким и прочным, потому что тяжёлое тело труднее поднять в воздух, а слабый скелет не выдержал бы нагрузки. У многих птиц кости тонкостенные, а часть костей соединена или срослась, что придаёт скелету жёсткость. Передние конечности преобразованы в крылья, а на грудине часто развит киль. К нему крепятся мощные грудные мышцы, и их сокращение приводит крылья в движение.

Воздух проходит по дыхательной системе так, что вентиляция лёгких у птиц эффективна и при вдохе, и при выдохе. При вдохе часть воздуха движется через лёгкие, а часть попадает в воздушные мешки; при выдохе воздух из мешков снова проходит через лёгкие. Поэтому поток воздуха через лёгкие не прекращается в обе фазы дыхания. Воздушные мешки обеспечивают перемещение воздуха, но газообмен, то есть поступление кислорода в кровь и удаление углекислого газа, происходит в лёгких.

Полёт требует больших затрат энергии, а значит, работающим мышцам постоянно нужны кислород и питательные вещества. Четырёхкамерное сердце разделяет потоки крови, богатой кислородом и бедной им, поэтому ткани получают хорошо насыщенную кислородом кровь. Кровь быстро переносит кислород по организму, а интенсивный обмен веществ высвобождает энергию. Она нужна для работы мышц и помогает поддерживать постоянную температуру тела.

У птиц оплодотворение происходит внутри тела самки, после чего формируется яйцо с оболочками и запасом питательных веществ для зародыша. Такой запас позволяет ему развиваться вне организма матери. Однако яйцу часто нужно тепло, поэтому родители насиживают кладку; после вылупления они могут кормить и защищать птенцов. Продолжительность и степень заботы различаются у разных видов, но участие родителей повышает шансы потомства выжить.

Строение птиц и значение его особенностей

Сначала найдите в таблице особенность, затем прочитайте, как она устроена, и только после этого — какую задачу выполняет. Так видно, что один признак часто связан сразу с несколькими потребностями птицы. Например, скелет помогает сочетать небольшую массу тела с прочностью.

Разбор задач

Задача 1

Условие. Назовите три особенности строения голубя, связанные с полётом, и объясните значение каждой. Чтобы ответить, выберем признаки, которые помогают либо двигать крылья, либо уменьшать нагрузку на тело. Затем для каждого признака установим его функцию. Такой порядок не позволяет просто перечислить части тела без объяснения.

1. Крылья — это преобразованные передние конечности. Их движения помогают голубю отталкиваться от воздуха и лететь.
2. Киль на грудине служит местом прикрепления крупных грудных мышц. Сокращаясь, мышцы приводят крылья в движение.
3. Лёгкий скелет уменьшает массу тела, которую птице нужно поднимать при полёте. При этом скелет сохраняет прочность благодаря особенностям строения и соединения костей.

Ответ. Полёту голубя помогают крылья, киль с прикреплёнными к нему мышцами и лёгкий прочный скелет. Крылья создают движение, мышцы обеспечивают их работу, а небольшой вес снижает нагрузку. Это пример взаимосвязи строения разных частей тела.

Задача 2

Условие. У птицы повреждены маховые перья крыла. Как это скажется на её передвижении и почему? Сначала вспомним, где находятся эти перья и какую поверхность они образуют. Затем свяжем повреждение поверхности крыла с тем, как птица взаимодействует с воздухом. Важно не путать маховые перья с перьями, которые в основном создают теплоизоляцию.

1. Маховые перья расположены на крыле и формируют его большую рабочую поверхность.
2. При взмахе эта поверхность помогает отталкивать воздух и создавать опору для полёта.
3. Если перья повреждены, поверхность крыла становится менее цельной, и крыло хуже выполняет свою функцию.

Ответ. Птице станет труднее летать: полёт может быть менее устойчивым, а взлёт и маневрирование — затруднёнными. Причина в том, что повреждённые маховые перья хуже формируют рабочую поверхность крыла. Насколько сильно изменится передвижение, зависит от числа и места повреждённых перьев.

Задача 3

Условие. Сравните дыхание птицы и млекопитающего во время выдоха. Почему у птицы газообмен продолжается и в эту фазу? Для решения нужно отличить место газообмена от органов, которые перемещают воздух. У млекопитающих при выдохе воздух выходит из лёгких, а у птиц воздух, поступивший в мешки, может проходить через лёгкие.

1. У птиц газообмен совершается в лёгких, а воздушные мешки помогают перемещать воздух.
2. При вдохе воздух поступает в дыхательную систему, в том числе в воздушные мешки.
3. При выдохе воздух из мешков проходит через лёгкие, поэтому контакт воздуха с местом газообмена продолжается.

Ответ. У птиц газообмен происходит и при вдохе, и при выдохе, потому что движение воздуха через лёгкие продолжается в обе фазы. Воздушные мешки обеспечивают это движение, но сами не становятся местом газообмена. У млекопитающих выдох в основном выводит воздух из лёгких наружу.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что летают все птицы. Обычно так думают, потому что крылья часто воспринимаются как обязательное средство полёта, однако у некоторых видов эта способность утрачена. Проверьте себя: различайте признаки класса и приспособления, которые нужны не каждому его представителю. Страус остаётся птицей, хотя передвигается главным образом бегом.

Ошибка — называть воздушные мешки местом газообмена. Их тонкие стенки могут навести на мысль, что кислород переходит в кровь именно там, но основная функция мешков — перемещать воздух через лёгкие. Для проверки задайте вопрос: где кровь получает кислород? Ответ — в лёгких; мешки помогают вентилировать их при вдохе и выдохе.

Ошибка — думать, что перья нужны только для полёта. Такое представление возникает из-за заметных маховых перьев на крыльях, но перьевой покров выполняет и другие задачи. Он сохраняет тепло и защищает тело. Проверяйте себя, называя не только роль перьев в полёте, но и их значение для защиты и теплоизоляции.

Ошибка — считать, что яйцо развивается совсем без участия родителей. Зародыш действительно получает питательные вещества из яйца, поэтому может показаться, что больше ничего не требуется. Но во многих случаях яйцу нужно тепло, а вылупившимся птенцам — защита и корм. Уточните, о каком этапе идёт речь: запас яйца обеспечивает развитие зародыша, а родители часто насиживают кладку и ухаживают за потомством.

Связь с другими темами

Для изучения птиц нужно знать общий план строения позвоночных и функции основных систем органов. Эти знания помогают понять, как скелет поддерживает тело, а дыхательная и кровеносная системы обеспечивают работу органов. Сравнивайте птиц с другими позвоночными не только по внешнему виду, но и по устройству систем.

Особенности птиц пригодятся при сравнении классов позвоночных и изучении их эволюции. Сопоставляя строение крыльев, покровов и скелета, можно увидеть, как животные приспосабливаются к разным условиям жизни. При этом сходство отдельных признаков не означает, что все птицы ведут одинаковый образ жизни.

Дыхание и кровообращение связаны с обменом веществ: кислород из лёгких переносится кровью к тканям, где используется для получения энергии. Интенсивный обмен помогает птицам поддерживать постоянную температуру тела. Поэтому строение дыхательной и кровеносной систем важно рассматривать вместе, а не по отдельности.

Что запомнить

• Тело птиц покрыто перьями, а передние конечности преобразованы в крылья.
• Киль служит местом прикрепления крупных мышц, приводящих крылья в движение.
• Газообмен у птиц происходит в лёгких.
• Воздушные мешки участвуют в вентиляции лёгких.
• У птиц четырёхкамерное сердце и два круга кровообращения.
• Птицы размножаются яйцами с запасом питательных веществ.
• Не все представители класса способны летать.