§ 45. Особенности внутреннего строения птиц

Определения и обозначения

Воздушные мешки — тонкостенные выросты лёгких, связанные с полостью тела и участвующие в прохождении воздуха через дыхательную систему. Они работают как части системы перемещения воздуха, а не как место основного газообмена. Благодаря им воздух продолжает двигаться через лёгкие в обе фазы дыхания.

Двойное дыхание — прохождение воздуха через лёгкие и на вдохе, и на выдохе благодаря взаимодействию лёгких и воздушных мешков. Название показывает, что лёгкие получают поток воздуха при обеих фазах дыхательного цикла. Это помогает птице снабжать организм кислородом во время активной работы.

Четырёхкамерное сердце — сердце из двух предсердий и двух желудочков, которое полностью разделяет потоки артериальной и венозной крови. Предсердия принимают кровь, а желудочки направляют её дальше по сосудам. Разделение потоков нужно, чтобы ткани получали кровь, богатую кислородом.

Клоака — общая конечная камера пищеварительной, выделительной и половой систем, открывающаяся наружу. В неё ведут пути от этих систем, поэтому их содержимое выводится через общее отверстие. Такое устройство позволяет обойтись без отдельных наружных отверстий для каждого пути.

Как это устроено

Пища после пищевода может попасть в зоб, где временно накапливается и размягчается. Это удобно, когда птица быстро заглатывает корм и не может сразу тщательно его обработать. Затем пища проходит через два отдела желудка: железистый выделяет пищеварительные соки, а мускульный механически измельчает содержимое. Разделение обработки позволяет подготовить пищу к дальнейшему перевариванию в кишечнике.

Лёгкие птиц соединены с воздушными мешками, и движение воздуха организовано так, что поток проходит через лёгкие как при вдохе, так и при выдохе. Воздушные мешки помогают перемещать воздух, тогда как газообмен происходит в лёгких. Такой непрерывный проход воздуха повышает снабжение организма кислородом. Это особенно важно во время полёта, когда мышцы интенсивно работают и быстро расходуют энергию.

Сердце с двумя предсердиями и двумя желудочками разделяет венозную кровь, направляемую к лёгким, и артериальную, поступающую к органам. Поэтому насыщенная кислородом кровь не смешивается с кровью, в которой кислорода меньше. Два круга кровообращения связывают сердце с лёгкими и остальными частями тела. Эффективная доставка кислорода поддерживает высокий уровень обмена веществ и активность птицы.

Почки удаляют из крови продукты обмена и выводят их преимущественно в форме мочевой кислоты. Такая форма требует сравнительно небольшого количества воды, что полезно при ограниченном запасе влаги. Мочевой пузырь обычно отсутствует, поэтому не возникает необходимости носить дополнительный запас жидкости. Выведение через клоаку также помогает уменьшить массу тела, что важно для полёта.

Нервная система управляет согласованной работой органов, а органы чувств помогают птице ориентироваться и замечать изменения вокруг. Точная координация нужна при движении и полёте, где требуется быстро реагировать и сохранять равновесие. Строение половой системы тоже связано с особенностями размножения и образом жизни. У самки обычно развивается только левый яичник, что уменьшает массу тела без потери возможности размножения.

Внутренние системы птиц и их особенности

Сначала найдите в таблице нужную систему и проследите связь между её органами и особенностью строения. Затем сопоставьте эту особенность с её значением для организма. Так проще увидеть, как разные системы помогают птице вести активный образ жизни.

Разбор задач

Задача 1

Условие. Укажите, какие отделы пищеварительной системы последовательно проходит пища после пищевода у зерноядной птицы. Нужно также различить функции зоба и двух отделов желудка. Для решения достаточно восстановить общий путь пищи и определить назначение каждого участка.

1. Вспомним, что после пищевода пища сначала может поступить в зоб. Там она временно задерживается, накапливается и размягчается.
2. Далее пища попадает в железистый отдел желудка. Он выделяет пищеварительные соки и начинает химическую обработку содержимого.
3. Затем пища проходит в мускульный отдел. Его сильные стенки измельчают корм, после чего тот направляется в кишечник.

Ответ. После пищевода последовательность такова: зоб, железистый отдел желудка, мускульный отдел желудка, кишечник. Зоб не заменяет желудок: его основная задача — временное накопление и размягчение пищи.

Задача 2

Условие. Объясните, почему воздух проходит через лёгкие птицы и при вдохе, и при выдохе. В ответе нужно связать направление движения воздуха с работой воздушных мешков. Не следует приписывать мешкам функцию лёгких.

1. Определим, что газообмен происходит в лёгких, где кислород поступает в кровь, а углекислый газ удаляется из неё.
2. Воздушные мешки помогают перемещать воздух по дыхательной системе. При дыхательном цикле они направляют поток так, что он проходит через лёгкие не только при вдохе, но и при выдохе.
3. Следовательно, лёгкие получают воздух в обе фазы. Такое прохождение воздуха через лёгкие называют двойным дыханием.

Ответ. Воздушные мешки поддерживают движение воздуха через лёгкие при вдохе и выдохе. Поэтому газообмен в лёгких продолжается в обе фазы дыхания, хотя сами мешки его главным образом не выполняют.

Задача 3

Условие. Сопоставьте строение кровеносной и выделительной систем птицы с полётом и высоким уровнем обмена веществ. Нужно объяснить, как доставка кислорода и особенности выведения помогают организму. Рассмотрим признаки не по отдельности, а как приспособления с разными функциями.

1. Четырёхкамерное сердце разделяет артериальную и венозную кровь, а два круга кровообращения направляют её к лёгким и тканям. Благодаря отсутствию смешения органы получают кровь с высоким содержанием кислорода.
2. Кислород нужен клеткам для получения энергии, поэтому эффективное кровоснабжение поддерживает интенсивную работу мышц во время полёта и высокий обмен веществ.
3. Почки выводят продукты обмена преимущественно как мочевую кислоту. Отсутствие мочевого пузыря обычно уменьшает массу тела, что также облегчает полёт.

Ответ. Раздельные потоки крови помогают снабжать ткани кислородом и поддерживать активный обмен веществ. Выведение мочевой кислоты и отсутствие мочевого пузыря позволяют не носить лишние запасы жидкости и снижают массу тела.

Типичные ошибки

Воздушные мешки иногда считают органами газообмена, потому что они входят в дыхательную систему. Однако основной обмен газов происходит в лёгких, а мешки помогают перемещать воздух. Проверьте себя вопросом: где кислород поступает в кровь? Правильный ответ — в лёгких.

Ещё одна ошибка — думать, что воздух проходит через лёгкие только на вдохе. Так считают, если представить дыхание как простое наполнение и опустошение лёгких. Воздушные мешки поддерживают прохождение воздуха через лёгкие и при выдохе. Чтобы проверить ответ, проследите обе фазы и вспомните определение двойного дыхания.

Нельзя утверждать, что в сердце птицы смешиваются артериальная и венозная кровь. Путаница может возникнуть из-за того, что оба потока находятся в одном органе. Но сердце разделено на четыре камеры, поэтому половины проводят кровь раздельно. Самопроверка проста: назовите число камер и выясните, есть ли между потоками сообщение.

Клоаку ошибочно относят только к пищеварительной системе, потому что через неё наружу выводятся остатки пищи. На самом деле в неё открываются также выделительные и половые пути. Проверьте себя, перечислив системы, конечные пути которых соединяются с клоакой. Если названа только одна система, ответ неполный.

Связь с другими темами

Для понимания строения птиц полезно знать функции систем органов позвоночных и различать артериальную и венозную кровь. Эти знания помогают сравнивать птиц с пресмыкающимися и млекопитающими и объяснять особенности полёта и теплокровности. Связь двойного дыхания с кровообращением показывает, как строение органов поддерживает интенсивный обмен веществ. Поэтому отдельные системы лучше рассматривать как части единого работающего организма.

Что запомнить

• Пищеварительная система птиц включает зоб и два отдела желудка.
• Газообмен происходит в лёгких, связанных с воздушными мешками.
• Воздушные мешки обеспечивают прохождение воздуха через лёгкие при вдохе и выдохе.
• Сердце птицы четырёхкамерное, артериальная и венозная кровь не смешиваются.
• У птиц два круга кровообращения.
• Почки выводят мочевую кислоту, мочевой пузырь обычно отсутствует.
• Пищеварительные, выделительные и половые пути открываются в клоаку.