§ 26. Происхождение, многообразие и экологические группы птиц

Определения и обозначения

Археоптерикс — древнее ископаемое животное, у которого сочетались признаки птиц и пресмыкающихся. Перья и крылья сближают его с птицами, а зубы и когтистые пальцы — с древними пресмыкающимися. Поэтому археоптерикс считают переходной формой: он показывает, как признаки разных групп могли сочетаться на ранних этапах эволюции.

Экологическая группа птиц — птицы, сходные по образу жизни и приспособлениям к условиям обитания. В одну такую группу могут входить виды, не являющиеся близкими родственниками. Это понятие помогает понять, почему у птиц с похожей пищей или средой обитания могут быть сходные клювы и конечности.

Бескилевые птицы — нелетающие птицы, у которых грудина не имеет киля. Киль — выступ на грудине, служащий местом прикрепления летательных мышц. Если киля нет, крупные мышцы, обеспечивающие активный полёт, не развиваются так, как у летающих птиц; однако особенности образа жизни определяются не одним этим признаком.

Килегрудые птицы — птицы, у которых на грудине есть киль. К нему прикрепляются развитые мышцы, двигающие крылья во время полёта. Поэтому строение грудины помогает отличать многие летающие формы от бескилевых, хотя среди килегрудых тоже встречаются птицы, утратившие способность летать.

Как это устроено

О происхождении птиц судят по ископаемым остаткам — окаменевшим костям, отпечаткам перьев и другим следам древних организмов. Некоторые найденные формы имеют особенности скелета, сближающие их с птицами и динозаврами. Сходство строения и расположения костей позволяет учёным делать вывод о родстве, а последовательность находок помогает восстановить изменения организмов. Это свидетельства общего происхождения, а не доказательство того, что любой найденный вид был прямым предком современного.

Археоптерикс был покрыт перьями, а его передние конечности имели форму крыльев — это признаки, связанные с птицами. Одновременно у него были зубы и когтистые пальцы на крыльях, характерные для древних пресмыкающихся. Такое сочетание важно, потому что показывает: эволюционные изменения происходили постепенно, и новые признаки могли появляться рядом со старыми. Археоптерикс мог быть представителем древней боковой ветви, поэтому его нельзя уверенно называть прямым предком современных птиц.

Разделение на бескилевых и килегрудых связано прежде всего со строением грудины и летательной мускулатуры. У многих килегрудых киль увеличивает поверхность для прикрепления мышц, которые опускают и поднимают крылья. Бескилевые птицы обычно не летают и передвигаются иначе, например бегают, поэтому мощные мышцы для взмахов им не нужны. Однако нельзя объяснять все различия только грудиной: важны также размеры тела, строение конечностей и образ жизни.

Птицы заселили леса, водоёмы, болота, открытые пространства и другие места, потому что в этих средах есть разные источники пищи и условия для передвижения и размножения. В ходе эволюции естественный отбор сохранял особенности, помогавшие выживать в конкретных условиях. Так различались форма клюва, длина ног, устройство пальцев, крыльев и поведение. Поэтому экологические группы объединяют птиц не по одному внешнему признаку, а по совокупности образа жизни и приспособлений.

Водоплавающие птицы передвигаются по воде и добывают корм в ней или рядом с ней; плавательные перепонки помогают им отталкиваться лапами. Болотным и околоводным птицам длинные ноги позволяют ходить по мелководью, а длинные шея и клюв — доставать пищу. Лесные виды используют ветви и стволы, поэтому их конечности и клювы подходят для лазания, удерживания или добывания корма. Хищные птицы находят добычу и ловят её с помощью острых когтей и крючковатого клюва, а особенности зрения и поведения помогают заметить и преследовать добычу.

Экологические группы птиц и их приспособления

Пользуйтесь таблицей как способом сравнения: сначала определите место обитания и образ жизни птицы, затем сопоставьте с её строением. Для вывода учитывайте несколько признаков сразу, а не только один, например длину клюва. Примеры помогают проверить предположение, но экологическую группу определяют прежде всего по образу жизни и приспособлениям.

Разбор задач

Задача 1. Тело ископаемого животного покрыто перьями, на крыльях есть когтистые пальцы, а челюсти снабжены зубами. Нужно определить известное древнее животное и объяснить значение признаков. Сначала разделим особенности на те, что характерны для птиц, и те, что сближают находку с древними пресмыкающимися. Затем сделаем вывод о её месте среди ископаемых форм.

1. Перья указывают на сходство с птицами, потому что перьевой покров — характерная особенность этой группы.
2. Зубы и когтистые пальцы напоминают признаки древних пресмыкающихся, а не современных птиц.
3. Сочетание двух наборов признаков сопоставляем с известной ископаемой формой — археоптериксом.

Ответ: это археоптерикс или близкое к нему ископаемое животное. Сочетание признаков показывает переходный характер формы и эволюционную связь птиц с древними пресмыкающимися, но не доказывает прямого происхождения от неё современных птиц.

Задача 2. Птица с длинными ногами, шеей и клювом кормится на мелководье. Определите экологическую группу и объясните, как строение помогает добывать пищу. Важно учесть и место кормления, и способ, которым птица может достать корм. Одного длинного клюва недостаточно для точного вывода без сведений о среде.

1. Мелководье указывает на водоём или заболоченный берег, а не на жизнь в толще воды.
2. Длинные ноги помогают идти по мелководью, не погружая всё тело; шея позволяет наклоняться к поверхности.
3. Длинным клювом удобно подбирать или захватывать корм в воде и на влажной почве.

Ответ: это болотная или околоводная птица. Её конечности и клюв помогают передвигаться по мелководью и добывать корм, до которого птице с короткими ногами было бы труднее добраться.

Задача 3. У первой птицы широкие крылья и крючковатый клюв, у второй — длинные ноги и пальцы с плавательными перепонками. Требуется определить группы обеих птиц и связать признаки с образом жизни. Сопоставим каждый набор особенностей с тем, как птица добывает пищу и передвигается. Вывод будет надёжнее, если рассматривать признаки вместе.

1. Крючковатый клюв помогает разрывать добычу, а широкие крылья подходят для полёта и поиска животных.
2. Эти признаки указывают на хищную птицу, хотя для окончательного определения полезно учитывать и когти, и поведение.
3. Перепонки между пальцами помогают отталкиваться от воды; длинные ноги могут быть удобны у берега или на мелководье.

Ответ: первая птица относится к хищным, вторая — к водоплавающим или связанным с водоёмом птицам. Их признаки соответствуют разным способам жизни: ловле добычи в воздухе или на суше и передвижению по воде.

Типичные ошибки

Ошибочно считать археоптерикса доказанным прямым предком современных птиц. Так думают, потому что переходную форму легко принять за обязательное звено одной прямой цепочки. Ископаемая находка показывает сочетание признаков, но не устанавливает прямую линию происхождения; проверяйте, различаете ли вы «родственник» и «предок».

Неверно говорить, что птицы произошли от современных пресмыкающихся. Такая ошибка возникает, когда древних и ныне живущих животных объединяют одним названием и не учитывают время их существования. Речь идёт об общем происхождении от древних форм; чтобы проверить себя, спросите, существовал ли предполагаемый предок в далёком прошлом или живёт сейчас.

Экологическую группу нельзя путать с систематической группой, которую выделяют по родству организмов. Путаница появляется потому, что в экологической группе тоже собраны разные виды. Проверьте основание объединения: сходство образа жизни и среды означает экологическую группу, а общность происхождения — систематическую.

Нельзя считать, что все птицы умеют летать, или объяснять весь образ жизни отсутствием киля. Многие птицы действительно летают, поэтому это свойство ошибочно переносят на всю группу, а строению грудины приписывают слишком большое значение. Проверяйте вывод по совокупности признаков: есть нелетающие птицы, а среду и образ жизни раскрывают также конечности, клюв и поведение.

Связь с другими темами

Для понимания темы пригодятся знания о признаках птиц, их скелете, оперении и размножении. Происхождение птиц связано с эволюционным учением и палеонтологией: по ископаемым остаткам восстанавливают особенности древних организмов и их родство. Позже экологические группы помогут разбираться в приспособленности живых организмов к среде, пищевых цепях и разнообразии позвоночных. Сопоставляя строение птиц с условиями их жизни, можно понять, как формируются связи между организмом и окружающей средой.

Что запомнить

• Птицы эволюционно родственны древним пресмыкающимся, в том числе динозаврам.
• Археоптерикс сочетал признаки птиц и пресмыкающихся.
• Экологические группы объединяют птиц по образу жизни и приспособлениям к среде.
• Строение клюва, конечностей и крыльев связано с питанием и образом жизни птицы.
• Киль служит местом прикрепления летательных мышц.
• Не все птицы способны к полёту.