Строение тела птиц

Когда птицы  приобрели способность к полету, их внутреннее строение сильно изменилось по сравнению с предковым, свойственным рептилиям. Для уменьшения веса животного  одни органы стали более компактными, другие были утрачены, а чешуи сменились перьями. Более тяжелые, жизненно необходимые структуры переместились ближе к центру тела ради улучшения его балансировки. Вдобавок повысились эффективность, скорость и регулируемость всех физиологических процессов, что обеспечило требуемую для полета мощность.

Скелет птиц характеризуется замечательной  легкостью и жесткостью. Его облегчение достигнуто благодаря редукции ряда элементов, особенно в конечностях, и появлению внутри определенных костей воздухоносных полостей. Жесткость обеспечивается срастанием многих структур.

Для удобства описания выделяют осевой скелет и скелет конечностей. Первый включает череп, позвоночник, ребра  и грудину. Второй образован дуговидными  плечевым и тазовым поясами и  причлененными к ним костями  свободных конечностей - передней и задней.

Череп. Для черепа птиц характерны огромные глазницы, соответствующие  очень крупным глазам этих животных. Мозговая коробка прилегает к  глазницам сзади и как бы потеснена  ими. Сильно выступающие вперед кости  образуют беззубые верхнюю и нижнюю челюсти, соответствующие надклювью и подклювью. Ушное отверстие расположено под нижним краем глазницы почти вплотную к ней. В отличие от верхней челюсти человека, у птиц она подвижна благодаря особому шарнирному причленению к мозговой коробке.

Позвоночник, или  позвоночный столб состоит из многих мелких косточек, называемых позвонками, которые располагаются в ряд  от основания черепа до кончика хвоста. В шейном отделе они обособлены, подвижны и по крайней мере вдвое  более многочисленны, чем у человека и большинства млекопитающих. В результате птица может сгибать шею и поворачивать голову почти в любом направлении. В грудном отделе позвонки сочленены с ребрами и, как правило, прочно сращены между собой, а в области таза слиты в единую длинную кость - сложный крестец. Таким образом, птицам свойственна необыкновенно жесткая спина. Остальные позвонки - хвостовые - подвижны, за исключением нескольких последних, которые слиты в единую кость, пигостиль. Она напоминает по форме лемех плуга и служит скелетной опорой для длинных рулевых перьев хвоста.

Грудная клетка. Ребра вместе с грудными позвонками и грудиной окружают и защищают снаружи  сердце и легкие. У всех летающих птиц грудина очень широкая, разросшаяся  в киль для прикрепления главных летательных мышц. Как правило, чем он крупнее, тем сильнее полет. У полностью нелетающих птиц киль отсутствует.

Плечевой пояс, связывающий с осевым скелетом переднюю конечность (крыло), образован с каждой стороны тремя костями, расположенными наподобие треножника. Одна его ножка, коракоид (воронья кость), упирается в грудину, вторая, лопатка, лежит на ребрах, а третья, ключица, слита с противоположной ключицей в т.н. вилочку. Коракоид и лопатка в месте встречи друг с другом образуют суставную впадину, в которой поворачивается головка плечевой кости.

Крылья. Кости  птичьего крыла в принципе те же, что и в человеческой руке. Плечевая кость, единственная в верхнем отделе конечности, в локтевом суставе сочленена  с двумя костями предплечья - лучевой  и локтевой. Ниже, т.е. в кисти, многие элементы, присутствующие у человека, у птиц слиты между собой или утрачены, так что остаются всего две косточки запястья, одна крупная пястно-запястная кость, или пряжка, и 4 фаланговые косточки, соответствующие трем пальцам.

Крыло птицы  существенно легче передней конечности любого наземного позвоночного сходного размера. И дело не только в том, что  кисть включает меньше элементов, - длинные кости плеча и предплечья пустотелы, причем в плечевой находится  особый воздушный мешок, относящийся к дыхательной системе. Крыло дополнительно облегчено отсутствием в нем крупных мышц. Вместо них его главные движения контролируют сухожилия сильно развитой мускулатуры грудины.

Летательные перья, отходящие от кисти, называются большими (первостепенными) маховыми, а прикрепленные в зоне локтевой кости предплечья - малыми (второстепенными) маховыми. Кроме того, различают еще три пера крылышка, прикрепленных к первому пальцу, и кроющие перья, гладко, как черепица налегающие на основания маховых.

Тазовый пояс с  каждой стороны тела состоит из трех слитых между собой костей - седалищной, лобковой и подвздошной, причем последняя  срослась со сложным крестцом. Все  это вместе защищает снаружи почки  и обеспечивает прочную связь  ног с осевым скелетом. В том месте, где три кости тазового пояса встречаются друг с другом, находится глубокая вертлужная впадина, в которой вращается головка бедренной кости.

Ноги. У птиц, как и у человека, бедренная  кость образует стержень верхнего отдела нижней конечности, бедра. К этой кости в коленном суставе причленяется голень. Если у человека в ее состав входят две длинные кости, большая и малая берцовые, у птицы они срастаются между собой и с одной или более верхними косточками предплюсны в элемент под названием тибиотарзус. От малой берцовой кости остается заметным только тонкий короткий рудимент, прилегающий к тибиотарзусу.

Стопа. В голеностопном (точнее - внутрипредплюсневом) суставе  к тибиотарзусу причленена стопа, состоящая  из одной длинной кости, цевки, и костей пальцев. Цевка образована элементами плюсны, сросшимися между собой и с несколькими нижними предплюсневыми косточками.

У большинства  птиц 4 пальца, каждый из которых заканчивается  когтем и причленен к цевке. Первый палец обращен назад. В большинстве случаев остальные направлены вперед. У некоторых видов второй или четвертый палец обращен назад вместе с первым. У стрижей первый палец направлен вперед, как и остальные, а у скопы он способен поворачиваться в обе стороны. У птиц цевка не опирается на землю, и ходят они на пальцах с оторванной от грунта пяткой.

Мышцы. Крылья, ноги и остальные части тела приводятся в движение примерно 175 различными скелетными поперечнополосатыми мышцами. Они  называются также произвольными, т.е. их сокращения могут контролироваться "сознательно" - головным мозгом. В большинстве случаев они парные, симметрично расположенные по обеим сторонам тела.

Полет обеспечивают в основном две большие мышцы, грудная и надкоракоидная. Обе  они начинаются на грудине. Грудная  мышца, самая крупная, тянет крыло вниз и тем самым в воздухе обусловливает движение птицы вперед и вверх. Надкоракоидная мышца тянет крыло вверх, готовя его к следующему взмаху. У домашней курицы и индейки эти две мышцы представляют собой "белое мясо", а остальные соответствуют "темному мясу".

Помимо скелетной  мускулатуры у птиц есть гладкая, залегающая слоями в стенках органов  дыхательной, сосудистой, пищеварительной  и мочеполовой систем. Гладкие  мышцы находятся также в коже, где ими обусловлены движения перьев, и в глазах, где обеспечивают аккомодацию, т.е. фокусировку изображения на сетчатке. Их называют непроизвольными, так как работают они без "волевого контроля" со стороны головного мозга.

Нервная система. Центральная нервная система  состоит из головного и спинного мозга, которые, в свою очередь, образованы множеством нервных клеток (нейронов).

Наиболее заметная часть головного мозга птиц - большие  полушария, представляющие собой центр  высшей нервной деятельности. Поверхность  их гладкая, без борозд и извилин, свойственных многим млекопитающим, площадь ее относительно невелика, что хорошо коррелирует со сравнительно низким уровнем "интеллекта" пернатых. Внутри больших полушарий размещены центры координации инстинктивных форм активности, в том числе кормежки и пения.

Мозжечок, представляющий у птиц особый интерес, находится  непосредственно позади больших  полушарий и покрыт бороздами  и извилинами. Его сложное строение и крупные размеры соответствуют  непростым задачам, связанным с  сохранением равновесия в воздухе и координацией множества необходимых для осуществления полета движений.

Сердечно-сосудистая система. Сердце у птиц крупнее, чем  у млекопитающих со сходным размером тела, причем чем мельче вид, тем  относительно больше его сердце. Например, у колибри его масса составляет до 2,75% массы всего организма. У всех птиц, которые часто летают, сердце должно быть крупным, чтобы обеспечивать быструю циркуляцию крови. То же самое можно сказать о видах, обитающих в холодных областях или на больших высотах. Как и у млекопитающих, сердце у птиц четырехкамерное.

Частота сокращений коррелирует с его размерами. Так, у отдыхающего африканского страуса сердце делает ок. 70 "ударов" в минуту, а у колибри в полете - до 615. Крайний испуг может настолько  повысить у птиц кровяное давление, что крупные артерии лопаются и особь умирает.

Как и млекопитающие, птицы теплокровны, причем диапазон нормальных температур их тела выше, чем  у человека - от 37,7 до 43,5. С.

Кровь птиц обычно содержит больше эритроцитов, чем у большинства млекопитающих, и в результате в единицу времени может переносить больше кислорода, что необходимо для полета.

Дыхательная система. У большинства птиц ноздри ведут  в носовые полости у основания  клюва. Однако у бакланов, олуш и  некоторых других видов ноздри отсутствуют, и они вынуждены дышать ртом. Воздух, попав в ноздри или рот, направляется в гортань, от которой начинается трахея. У птиц (в отличие от млекопитающих) гортань не производит звуков, а образует лишь клапанный аппарат, защищающий нижние дыхательные пути от попадания в них пищи и воды.

Вблизи легких трахея разделяется на два входящих в них бронха, по одному на каждое. В точке ее разделения расположена  нижняя гортань, служащая голосовым  аппаратом. Она образована расширенными окостеневшими кольцами трахеи и бронхов и внутренними перепонками. К ним прикрепляются пары особых певчих мышц. Когда через нижнюю гортань проходит выдыхаемый из легких воздух, он вызывает вибрацию перепонок, производящую звуки. У птиц с широким диапазоном издаваемых тонов певчих мышц, напрягающих голосовые перепонки, больше, чем у плохо поющих видов.