ПТИЦИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ВИДОВЕ, СИСТЕМИ, ВЪЗПРОИЗВЕЖДАНЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

На птиците летят, топли - кръв, пернати гръбначни и животни. При гръбначните животни той е вторият най-богат клас по брой видове с над 9 700, надминат само рибата. Най-важната характеристика на този клас животни е изменението на горните крайници в крила.

По този начин птиците са завладели небето на различни екосистеми, включително гори, пустини, планини, тревни среди, между другото. Перата също са незаменима характеристика: ако организмът има пера, това е птица.

Източник: pixabay.com

Въпреки че има голямо разнообразие от видове, морфологията на птиците е хомогенна. Всички имат еднаква анатомия: крила, пера и кератинизиран клюн. Тази подчертана еднородност е ограничена през цялата еволюция, вероятно по полет.

Смята се, че всички характеристики на птиците са резултат от естествения подбор, като се предпочитат индивидите, които най-добре се движат през въздуха. По този начин анатомията на птица изглежда "проектирана" за полет, от пневматизирани кости до белите му дробове и ефективен метаболизъм.

Птиците се характеризират с отлично зрение. Те имат огромни и практически неподвижни очни гнезда - факт, компенсиран от високо завъртане на главата.

Съвременните птици се делят на две основни групи: палеогнати и неогнати. Първият включва птици без полет или щраусови птици. Неогнатите от своя страна включват останалите птици с мощни мускули за полет.

Клонът на зоологията, който изучава птици, се нарича орнитология, термин, получен от гръцките корени ornis = "птица".

Основни характеристики

Морфологични и физиологични характеристики

Морфология на птица. Пример за Vanellus malabaricus. 1-клюн, 2-глава, 3-ирис, 4-ученик, 5-мантия, 6-по-малко покритие, 7-скапулари, 8-покрития, 9-трети, 10-римп, 11-първичен, 12-отдушник, 13 -Тиг, 14-тибиално-тарзална става, 15-Тарсус, 16-пръсти, 17-Тибия, 18-корем, 19-флангове, 20-гръден кош, 21-гърло, 22-ватъл, 23-естриеп. Източник: Wikimedia Commons

Птиците са организми, чиито предни крайници са модифицирани за полет под формата на крила. Ако сравним тези крайници с тези на земния гръбначен, ще разберем, че птиците са загубили някои фаланги и крайникът е станал удължен.

Задните крайници, които позволяват на индивида да кацне, ходи или плува, също е претърпял модификации. Те имат четири пръста, в някои случаи до 3 или 2.

Епидермисът е покрит с пера и задните крайници с люспи. Жлезите са рядкост при птиците, въпреки че имат специализиран мазен секрет в края на опашката.

Птиците са ендотермични организми, тоест са способни да регулират телесната си температура. Въпреки че бозайниците също са ендотерми, те не са придобили тази физиологична способност от обикновен предшественик, което го прави пример за конвергентна еволюция.

В различните си системи птиците се характеризират със загуба или намаляване на някои органи. Например, женските имат само един яйчник и един функционален яйцепровод (левият). В сравнение с гръбначни гръбначни животни с подобен размер, червата претърпяха значително намаляване.

Предполага се, че тези характеристики са адаптивни и позволяват намаляване на масата при полет.

Костни характеристики

Костите на птиците имат въздушни кухини, които намаляват теглото на животното по време на полет. Този тип структура се нарича пневматични кости. Освен теглото, скелетът е твърд, което е от съществено значение за контрола на полета.

Костите на черепа са слети в един очен тила. Той проявява диапсиден модел и челюстта е модифицирана в кератинизирана структура с клюн без зъби. В средното ухо има само една кост.

Опашката е редуцирана до структура, наречена пигостил. В гръдната кост има кил. Тази кост функционира като точка на свързване на мускулите, участващи в полета: грудния и супракоракоидния.

Фурукулата е типична структура на птиците, която работи като извор. Този елемент съхранява енергия, така че надолу клапата задвижва клапата в обратна посока.

Структурата на таза е оптимална за снасяне на яйца и се нарича опистопубична таза.

класификация

Почти 9 700 вида птици са групирани в повече от 30 порядъка. Класификацията, която ще представим по-долу, е тази на Gill (2006), модифицирана от Hickman (2001):

Superorder Paleognathae

Щраус. Източник: HombreDHojalata, от Wikimedia Commons

Палеогнатите са съвременни птици с примитивно небце. Тази група включва формите на щраусите и други подобни, зоните, емус, киви и други.

Той е съставен от четири реда: Struthioniformes, образувани от щрауси; Рейформи, чиито членове са два вида от райони, които обитават Южна Америка; Dinornithiformes, образувани от три вида киви в Нова Зеландия; и ред Tinamiformes, съставен от почти 50 вида американски тинамус, юта или инамбу.

Neognathae superorder

Този супердер е съставен от голям брой видове с гъвкаво небце. По-долу ще опишем накратко всеки от ордените, които са част от неогнатите или „неоавите“.

Редът на пасериформите: това е най-изобилният ред на птиците. Той включва 5750 вида (повече от половината от видовете птици), които са разпространени в целия свят. Те се характеризират с позицията на фалангите си: четири пръста, три разположени напред и един назад. Повечето са с малки размери.

Поръчайте Anseriformes: приблизително 162 вида лебеди, гъски, патици и други подобни, разпространени по целия свят. Характерни адаптации на краката за плуване.

Поръчайте галиформи: около 290 вида пуйки, пъдпъдъци, фазани и други подобни. Неговото разпространение е световно. Диетата му е тревопасна. Клюковете и краката им са силни и тежки.

Поръчайте Sphenisciformes: 17 вида пингвини. Те са известни със способността си да плуват, с крила, модифицирани във форми на лопатки, които им позволяват да се движат ефективно през водата.

Поръчайте Gaviiformes: образувани от луни, група от водни птици.

Поръчайте Podicipediformes: 22 вида птици с навици за гмуркане, популярно известни като гълъби, мака и зърна. Те са често срещани в езера, където гнездата им могат да се видят плаващи.

Поръчайте Phoenicopteriformes: 5 вида много цветни водни птици. Те са известни като фламинго. Има настоящи и изчезнали видове.

Поръчайте Procellariiformes: 112 вида със световно разпространение, това са пелагични птици, които включват албатроси, бурета, фулмари и други подобни.

Поръчайте Pelecaniformes: 65 вида със световно разпространение. В този ред намираме пеликаните, кормораните, ганетите, бубините и други. Хранят се с риби.

Поръчайте Ciconiiformes: 116 вида със световно разпространение. Те включват чапли, швартове, щъркели, ибиси, лопатки, лешояди и други. Те се характеризират със значително удължаване на краката и шията.

Поръчайте Falconiformes: 304 вида птици, разпространени в целия свят. Те включват орли, ястреби, ястреби, кондори и лешояди. Тези екземпляри имат отлично зрение, което им позволява да ловуват плячката си.

Поръчайте Gruiformes: 212 вида със световно разпространение. Те включват кранове, релси, котлети, галинули и други подобни.

Поръчайте Charadriiformes: Повече от 350 вида, разпространени в целия свят. Те включват чайки и други брегови птици.

Поръчайте Columbiformes: около 300 вида със световно разпространение. Те включват гълъби и изчезналото додо. Те се характеризират с къси шии, крака и човки.

Поръчайте Psittaciformes: повече от 350 вида, разпространени в целия свят. Те включват папагали, папагали и други подобни.

Поръчка Opisthocomiformes: ред, състоящ се от един вид; хоазинът Opisthocomus hoazín, разположен в басейна на Амазонка.

Поръчайте мусофагиформи: 23 ендемични вида от Африка. Те са известни като Туракосите.

Поръчайте Cuculiformes: около 140 вида със световно разпространение. Те включват кукувици и пътници.

Поръчайте Strigiformes: около 180 нощни вида със световно разпространение. Те включват сови и други подобни. Те са нощни хищници, с безшумен полет и отлично зрение.

Поръчайте Caprimulgiformes: 118 вида със световно разпространение. Те включват подарго, нощници и други.

Поръчайте Apodiformes: около 429 вида със световно разпространение. Включва колибри и бързи. Те са къси крака и бъркат бързо.

Съществуват и ордените Coliiformes, Trogoniformes, Coraciiformes и Piciformes.

Храносмилателната система

Птиците имат модифицирана храносмилателна система, която им позволява да усвояват храната ефективно и компенсира липсата на зъбни структури. Също така усвояването на хранителните вещества се извършва в кратки интервали от време.

Храносмилателната система има воденица, която помага да смила храната, която животното консумира. Птиците имат много рудиментарна система на слюнчените жлези, която отделя слуз за смазване на преминаването на храната.

Някои птици имат модификация в хранопровода, която позволява съхраняване на храна. При някои видове това разширяване служи не само като място за съхранение, но е и производител на питателно млечно вещество - аналог на млякото от бозайници - което служи за хранене на беззащитни пилета.

Стомахът е разделен на две отделения. Първият е провентрикулусът, отговорен за секрецията на стомашния сок. Вторият е воденицата, която отговаря за смилането на хранителната материя. За да помогнат в процеса на раздробяване на храната, птиците консумират скали или други предмети, които се помещават в воденицата.

хранене

Диетите на птиците са разнообразни. Има насекомоядни, месоядни видове (които се хранят с червеи, мекотели, ракообразни, риби, бозайници и дори други птици), нектайни, а много от тях са всеядни.

Размерът и формата на птичия клюн са елегантно адаптирани към типичния режим на хранене на индивида, който го носи. Например птиците, консумиращи семена, имат къси, силни човки, докато нектарните птици - като колибри - имат дълги тънки човки, които им позволяват да консумират нектар от цветя.

Месоядните грабливи птици - като сови, например - образуват малки топчета от органичен материал, които не могат да усвоят, като коса или кости, които след това отрегулират.

Кръвоносна система

Модел на птиче сърце. Wagner Souza e Silva / Музей на ветеринарна анатомия FMVZ USP

Кръвоносната система на птиците е изградена от сърце с четири камери: две предсърдия и две камери. Той има две циркулационни системи, едната белодробна и другата системна.

Най-общо, кръвоносната система на птиците не се различава много от типичната система, срещана при бозайниците.

Сърдечната честота на птиците е висока, откривайки обратна връзка между размера на организма и честотата.

Еритроцитите или червените кръвни клетки имат ядро ​​- за разлика от нашето, което се изражда, когато узреят. Фагоцитите са много активни клетки и участват в възстановяването на рани и други функции на имунната система.

Нервна система

Нервната система на птиците е сложна и добре развита. Различават се дванадесет двойки черепни нерви. Мозъкът е голям, както и мозъчният мозък и оптималните лобове. За разлика от това, мозъчната кора е слабо развита.

По отношение на сетивните системи, мирисът и вкусът са неефективни при повечето видове. Въпреки това има няколко изключения от този модел, както при месоядните и океанските птици, където тези сетива играят основна роля в начина на живот на тези видове.

Визията при птиците е великолепна. Фоторецепторният му орган прилича на окото на други гръбначни животни, въпреки че е по-голям, по-малко сферичен и практически неподвижен. За да компенсират частичното фиксиране на очите, те са разработили невероятен капацитет за мобилност на главата.

Слухът също е добър. Ухото се разделя на външната област, средното ухо с единична кост, колумелата и вътрешния сектор с кохлеята.

Дихателната система

Поради енергийните нужди на полета, дихателната система на тези летящи гръбначни животни трябва да бъде високоефективна. Те имат специализирани структури, наречени парабронхи, с въздушни сакове. Тези органи се различават съществено от дихателните органи, които откриваме при други гръбначни животни.

При птиците клоните на бронхите завършват в структури, подобни на тръби, където се осъществява непрекъснат въздушен поток - за разлика от торбичките (алвеолите), които виждаме в белите дробове на бозайниците.

Въздушните торбички образуват система от девет взаимосвързани елемента, които са разположени в гръдния кош и в корема. Функцията на тези структури е да насърчават вентилацията, с многогодишен поток въздух, преминаващ през белите дробове.

При птиците въздухът навлиза през трахеята и първичните бронхи, през белите дробове и в задните въздушни торбички. Оттам тя преминава към белите дробове и въздухът тръгва през вятърната тръба. Този цикъл съответства на първото издишване.

При второто издишване част от постъпващия въздух преминава през задните въздушни торбички и в белите дробове. По този начин суспендираният въздух се изтласква към предните торби. Тогава въздухът напуска животното.

Отделителна система

Бъбреците на птиците са метанефрични и уретрата се изпразва в клоака. В рамките на трите съществуващи бъбречни системи метанефричните бъбреци се състоят от орган, който е свързан с клоаката чрез волфовия канал, той идва от средната мезодерма на гръдния и лумбалния сегменти.

Основният отпадъчен продукт е пикочната киселина, поради което птиците попадат в категорията „урикотели“. Това вещество е силно неразтворимо във вода, така че се утаява и създава полутвърди отпадъци, често белезникави. Птиците нямат пикочен мехур.

репродукция

При всички птици половете са отделни, а оплождането е вътрешно. Мъжките имат два функционални тестиса, докато женските имат дегенериран яйчник и десен яйцепровод. При мъжете само няколко вида имат пенис като копулаторен орган, включително патици, гъски и някои палеогнати.

Всички те произвеждат яйца с твърда черупка. Яйцата се инкубират външно: някои от родителите са поставени върху тях и поддържат оптимална температура благодарение на телесната топлина.

Системата за определяне на пола на птиците е дадена от ZW полови хромозоми (еквивалент на нашите XY полови хромозоми). За разлика от бозайниците, хетерогаметичният пол съответства на женските. Тоест, женските екземпляри имат две различни хромозоми.

В зависимост от вида на птицата, от яйцето може да се излюпи активен млад индивид, способен да се грижи за себе си, или малък гол, който се нуждае от родителски грижи. Първият вариант на независими пилета е известен като предкосови пилета и тези, които се нуждаят от помощ алтернативни пилета.

еволюция

Еволюционните биолози смятат произхода на птиците за един от най-впечатляващите преходи в еволюцията на гръбначните животни - успоредно с тетраподния скок от вода на сушата.

Записът на изкопаемите показа разнообразие от уникални характеристики, които откриваме при живите видове птици, като пера и подчертано намаляване на размера на тялото.

Счита се, че еволюцията на птиците е била придружена от произхода на полета, но се подозира, че няколко характеристики, които свързваме с полета, са се развили преди птиците.

археоптерикс

Най-известният вкаменелост в произхода на птиците е Archeopteryx; Става дума за размера на врана, с клюн, подобен на този на съвременните птици, но със зъби. Скелетът на вкамененото животно напомня на влечуго, с дълга опашка.

Вкаменелостта е открита през 1861 г., две години след публикуването на „Произходът на видовете“. Той имаше важно медийно въздействие, тъй като този вкаменелост на „прехода“ изглежда оказа значителна подкрепа на теорията за естествения подбор.

Единствената характеристика, която изключва вкаменелостта да бъде класифицирана като тероподен динозавър, е безспорното присъствие на пера.

От динозаври до птици

Приликата между птици и влечуги е очевидна. Всъщност известният зоолог Томас Хъкли нарече птиците „прославени влечуги“.

Благодарение на значителен брой споделени характеристики - включително дългия S-образен врат - става ясно, че птиците са тясно свързани с група динозаври, наречени тероподи.

Всъщност дромеозавридите са динозаврите на тероподите с фурукула (слята ключица) и въртящи се черти на китките на китката, които са свързани с полета.

Освен това има вкаменелости, които свързват дремеозавридите с птиците. Екземплярите са ясно тероподни динозаври, но с пера.

Това се извежда от формата на перата, че те не могат да бъдат използвани за полет, но могат да допринесат за рудиментарно плъзгане, иначе оцветяването може да има социални функции, свързани с ухажването.

Адаптации за полет

Ако разгледаме подробно морфологичните и физиологичните детайли на птиците, ще разберем, че те са машини, „проектирани“ да летят; В природата никой нищо не "проектира", а адаптациите, които наблюдаваме, са продукт на механизма на естествения подбор.

Адаптациите за полет се фокусират върху две цели: намаляване на масата по време на процеса и увеличаване на изместването.

Пера

Перата са придатъци с епидермален произход, които се откриват, облицоващи кожата на птиците. Както обсъждахме в предишния раздел, перата са възникнали в хода на еволюцията в определена група динозаври и са били запазени дори при птиците, които виждаме днес.

Те са изключително леки структури, изработени от бета кератин. Това вещество, богато на цистеин, присъства и в други структури на птици, като човката, люспите и ноктите.

Перата изпълняват различни функции. Основното е да се улесни движението през въздух, почва и вода.

Той предлага механична защита срещу вятъра, а също и термична защита срещу екстремни температури - горещи или студени -, избягвайки загубата на телесна топлина в студена среда и слънчеви изгаряния в горещи помещения.

Летящи гълъби. Eadweard Muybridge (1893)

Перата, благодарение на екзотичните си цветове и дизайн, участват във визуална комуникация и социални взаимодействия между птиците. Обикновено женските проявяват непрозрачни или криптични цветове, докато мъжките проявяват поразителни цветове. В някои случаи перата участват в камуфлажа на животното.

Скелет и пневматични кости

Скелетът на птиците се характеризира с това, че е лек, но не слаб. Съвременните птичи кости са особено деликатни, с въздушни кухини, които намаляват в масата.

Въпреки че птиците са се развили от организми с диапсидни черепи (два временни отвора), е изключително трудно да се види този анатомичен модел при съвременните птици.

Черепът му е толкова модифициран, че се слепва в едно парче, което не достига 1% от общата маса на индивида. Някои видове имат кинетични черепи, като този, открит в гущери и змии.

Това обаче не означава, че скелетът на птиците е много по-лек от този на летящ гръбначен с подобна големина. Всъщност тежестите са равностойни. Модификацията е в разпределението на теглото, а не в теглото само по себе си. Горните структури са много леки, а долните крайници тежки.

Препратки

1. Butler PJ (2016). Физиологичната основа на полета на птиците. Философски сделки на Лондонското кралско общество. Серия B, Биологични науки, 371 (1704), 20150384.
2. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Интегрирани принципи на зоологията. McGraw - Хил.
3. Kardong, KV (2006). Гръбначни: сравнителна анатомия, функция, еволюция. McGraw-Hill.
4. Llosa, ZB (2003). Обща зоология. EUNED.
5. Moen, D., & Morlon, H. (2014). От динозаври до модерно разнообразие на птици: удължаване на времевата скала на адаптивното излъчване. PLoS биология, 12 (5), e1001854.
6. Parker, TJ, & Haswell, WA (1987). Зоология. Хордатите (том 2). Обърнах се.
7. Randall, D., Burggren, WW, Burggren, W., French, K., & Eckert, R. (2002). Физиология на животните на Екерт. Macmillan.
8. Rauhut, O., Foth, C., & Tischlinger, H. (2018). Най-старият археоптерикс (Theropoda: Avialiae): нов екземпляр от границата на Кимерид / Титон на Шамхауптен, Бавария. PeerJ, 6, e4191.
9. Webb, JE, Wallwork, JA, & Elgood, JH (1979). Ръководство за живи птици. The Macmillan Press.
10. Wyles, JS, Kunkel, JG, & Wilson, AC (1983). Птици, поведение и анатомична еволюция. Трудове на Националната академия на науките, 80 (14), 4394-4397.