Клас Птахи. Особливості будови та процесів життєдіяльності. Пристосованість до польоту

У світовій фауні відомо близько 8600 видів птахів, з них в Україні — близько 360.

Поширені птахи по всій земній кулі від Північного полюса до Антарктиди включно.

У відкладах юрського періоду знайдено відбитки скелета й оперення археоптерикса — тварини, яка займала проміжне положення між плазунами і птахами. Тіло археоптерикса було вкрите пір’ям; передні кінцівки дуже схожі на крила (проте на них ще були 4 пальці з кігтями); ключиці зрослися у вигляді дужки, лопатка була шаблеподібною (як у птахів). Археоптерикс мав ряд ознак, характерних і для рептилій: довгий хвіст з великою кількістю (до 20) хребців; у роті — зуби; грудина без кіля, кістки не пневматичні; наявні черевні ребра.

Багато ознак, спільних з рептиліями, є в будові і сучасних птахів. Разом із цим у птахів є ряд істотних морфологічних відмінностей практично всіх систем органів, що забезпечило значну інтенсифікацію фізіологічних процесів, підвищення рівня життєдіяльності і здатність до польоту.

Будова і життєві функції

Розміри птахів коливаються у значних межах. Маса найбільших літаючих птахів становить 14-16 кг (лебеді, дрохви, грифи), а найменших — 1,6-2 г (колібрі). Втрата здатності до польоту часто зумовлює збільшення розмірів: маса деяких пінгвінів сягає 40 кг, африканського страуса — 80-100 кг.

У птахів невелика голова, довга гнучка шия, компактний тулуб і сильно редукований хвіст. Передні кінцівки — крила. Задні служать для пересування по твердому субстрату або плавання.

Тіло птахів вкрите пір’ям, яке надає йому обтічності, має захисне значення і в комплексі з іншими пристосуваннями забезпечує політ. Пір’яний покрив властивий лише птахам. Ембріональний розвиток пера свідчить про його генетичну спорідненість з лускою рептилій (рогові лусочки зберігаються у птахів на задніх кінцівках). Перо є похідним епідермісу шкіри і складається з рогової речовини — кератину. Розрізняють кілька типів пер: контурні, пухові, нитко- та щетинкоподібні. Контурне перо складається зі стрижня, нижня частина якого — очин, і опахала (зовнішнього та внутрішнього). Кожне опахало утворене борідками першого порядку, від яких відходять борідки другого порядку (борідочки) з гачками. Така будова забезпечує щільність та еластичність пера. Контурні пера вкривають усе тіло птаха. Довгі і міцні пера розташовані на крилах (махові), утворюючи їх несучу площину, і на хвості (рульові), що спрямовують політ птаха. Під контурними лежать пухові пера, у яких стрижень тонкий, а на борідках немає гачків. Пух — це пухове перо з дуже вкороченим стрижнем і довгими опушеними борідками, що відходять пучком від кінця очину. Пухові пера найкраще розвинені у водоплавних птахів. Вони забезпечують теплоізоляцію. У деяких птахів по тілу розкидані ниткоподібні пера з тонким стовбуром і рідкими короткими борідками. Вони сигналізують про потік повітря. У багатьох птахів у кутках рота розташовані щетинкоподібні пера, що виконують функцію дотику. Яскраве забарвлення пір’я зумовлюється як наявністю пігментів (меланінів та ліпохромів), так і особливостями мікроскопічної структури пера.

Шкіра в птахів тонка, суха; як і в рептилій, вона позбавлена залоз. Із шкірних залоз у птахів розвинена лише куприкова на верхній основі хвоста. Вона виробляє жироподібний секрет, що виділяється крізь протоки, коли птах натискає на залозу дзьобом. Ним птахи змащують пір’я: це сприяє збереженню еластичності Пера та захищає його від намокання. Найкраще розвинена куприкова залоза у водоплавних птахів; у деяких наземних (страуси, дрохви) її немає.

Скелет птахів легкий і міцний. Його легкість зумовлена тонкістю та пневматичністю кісток; міцність — зростанням окремих кісток між собою, їх структурою і вмістом значної кількості неорганічних солей. Кістки черепа тонкі, повністю зростаються між собою.

Характерний для птахів дзьоб складається із наддзьобка і піддзьобка; зверху він має роговий покрив.

Шийний відділ хребта складається з великої кількості хребців (від 11 до 25), з’єднаних сідлоподібними поверхнями, що забезпечує значну довжину і рухливість шиї. Голова також рухомо сполучається з шиєю, і птахи можуть повертати її на 130°, а сови — навіть на 270°. Завдяки цим особливостям можливі складні та швидкі рухи головою під час схоплювання здобичі, чищення оперення, побудови гнізда; у польоті, згинаючи й розгинаючи шию, птахи можуть змінювати положення центру маси, краще орієнтуватись тощо. Грудні хребці зрослись між собою і крижовим відділом, тому тулубний відділ осьового скелета став нерухомим, що важливо при польоті. Ребра нижнім кінцем прикріплюються до грудини. Кожне з них має гачкоподібний відросток, яким налягає на сусіднє ребро, що надає міцності грудній клітці. На грудині більшості птахів розвинений кіль, до якого прикріплюються м’язи, що приводять у рух крила. Поперекові, крижові та передні хвостові хребці зростаються, утворюючи складні крижі, до яких нерухомо приростають кістки тазового пояса. Це створює надійну опору для задніх кінцівок.

Скелет голуба

Кількість хвостових хребців невелика; останні з них зливаються в куприкову кістку, до якої прикріплюються рульові пера. Плечовий пояс має ряд пристосувань до польоту: шаблеподібна лопатка, вільно ковзаючи по ребрах, не стримує крило в рухах і одночасно є міцною опорою для нього; масивні коракоїди збільшують площу прикріплення м’язів крила; ключиці, зростаючись у вилочку, виконують функцію амортизаторів під час змахів крил. Скелет крила, що складається з типових для п’ятипалої кінцівки кісток, у зв’язку з новою функцією (польотом) зазнав значних змін. Кісточки зап’ястка і п’ястка зливаються між собою, утворюючи характерну для птахів п’ястно-зап’ястну кістку, або пряжку. Скелет пальців зазнав редукції: частково розвинені лише II, III і IV пальці, І і V атрофувалися. Зазначені зміни забезпечують міцну опору для махових пер, які витримують велике навантаження під час польоту.

Кістки тазового пояса зростаються в одну кістку. Задні кінці лобкових і сідничних кісток не сходяться між собою, тому таз у птахів відкритий.

Скелет задніх кінцівок зазнав змін у зв’язку з тим, що під час руху по землі на них переноситься вся маса тіла. Стегнова та велика гомілкова кістки — трубчасті, міцні. У процесі онтогенезу до нижнього кінця гомілки приростає верхній ряд кісточок передплесна. Решта кісточок передплесна та плесна зростається, утворюючи одну видовжену кістку — цівку. До неї прикріплюються фаланги пальців; три з них здебільшого спрямовані вперед, один — назад.

М’язи в птахів більш диференційовані і краще розвинені, ніж у плазунів. Найбільшого розвитку досягли великі грудні та підключичні м’язи, що приводять у рух крила. Дуже диференційовані м’язи задньої кінцівки: їх у птахів понад 30.

Головний мозок голуба: 1 — нюхові частки переднього мозку; 2 — великі півкулі головного мозку; 3 — проміжний мозок; 4 — зорові частки середнього мозку; 5, 6 — мозочок; 7 — епіфіз

Центральна нервова система птахів досконаліша, ніж у плазунів. Помітно збільшується загальна маса головного мозку. У птахів більші розміри півкуль головного мозку, краще розвинені зорові горби середнього мозку та великий мозочок (центр координації рухів). Нюхові долі переднього мозку розвинені слабко. Головних нервів — 12 пар.

З органів чуттів у птахів найкраще розвинені очі. Очні яблука великі, у деяких птахів вони більші за головний мозок. Очі в більшості птахів розташовані по боках голови. Поле зору кожного ока становить 150-170°; поле бінокулярного зору — усього 20-30°. У сов та деяких денних хижаків очі розташовані фронтально, тому поле бінокулярного зору збільшується. У деяких птахів з вузькою головою та випуклими очима загальне поле зору становить 360° (деякі кулики, качки). Птахам властивий кольоровий зір, тому оперення їх яскраве. Про гостроту зору птахів свідчить такий приклад: сокіл-сапсан бачить голуба на відстані до 1 км.

У птахів добре розвинений слух. У них є зачаток зовнішнього слухового проходу. Зовнішніх вушних раковин немає, але їх роль виконує пір’я або складка шкіри. Птахи здатні відтворювати різноманітні звуки, що несуть важливу інформацію. У них існують десятки звукових сигналів: небезпеки, попередження, харчові, гніздові, агресивні та ін.

Нюх у птахів розвинений гірше, ніж слух: сприймання запахів обмежене. Проте деякі птахи (кулики, качки, дятли, грифи, трубконоси) мають доволі тонкий нюх і користуються ним під час відшукування їжі. Так, качки знаходять корм по запаху на відстані до 1,5 м. Органи смаку містяться на язиці та в стінках ротової порожнини.

Внутрішні органи птаха (голуба): 1 — стравохід; 2 — трахея; 3 — воло; 4 — легені; 5 — серце; 6 — залозистий шлунок; 7 — сім’яник; 8 — м’язовий шлунок; 9 — сім’япровід; 10 — нирка; 11 — сечовід; 12 — клоака; 13 — сліпі відростки; 14 — дванадцятипала кишка; 15 — підшлункова залоза; 16 — печінка; 17 — тонка кишка

Органи травлення мають ряд пристосувань, що зменшують масу тіла птаха і водночас сприяють інтенсивному травленню. Зубів у птахів немає. їх частково замінюють рогові краї дзьоба, яким птах схоплює, утримує, а іноді й подрібнює їжу. Довгий стравохід має розширення — воло, де їжа під дією слини бубнявіє і розм’якшується. Шлунок диференційований на два відділи: залозистий, у якому на їжу діють травні соки, та м’язовий, що забезпечує її механічну переробку (тут може розвиватися тиск до 20-30 кг на 1 см 2 ). Рештки їжі, що не засвоюються (хітин, шерсть, кістки), викидаються назовні зі шлунка крізь рот у вигляді погадок. У тонких кишках їжа остаточно перетравлюється та всмоктується. Важливу роль у травленні відіграють секрет печінки та травної залози, а також травні соки, що виділяються стінками кишок. Перетравлена їжа всмоктується дуже швидко завдяки численним ворсинкам на внутрішній поверхні тонкої кишки. Задній відділ кишок короткий; калові маси у ньому не затримуються. Процеси травлення в птахів відбудуються значно швидше, ніж у плазунів та ссавців.

Органами виділення, як і в плазунів, є тазові нирки. їх відносні розміри у зв’язку з інтенсифікацією процесів дисиміляції збільшуються, досягаючи в окремих видів 2,6 % маси тіла. Сеча виводиться по сечоводах у клоаку (сечового міхура немає). Вона містить багато сечової кислоти і має вигляд білої кашкоподібної маси.

Органи дихання забезпечують інтенсивний газообмін під час польоту. Дихальні шляхи розвинені добре.

У місці відходження бронхів від трахеї у птахів є властива лише їм нижня гортань — голосовий апарат цих тварин. Джерелом звуку є голосові перетинки, натягнені між кістковими кільцями. Бронхи в легенях галузяться на парабронхи, від яких відходить безліч бронхіолей, густо обплетених капілярами. У них і відбувається газообмін. Легені птахів мають вигляд щільних губчастих тіл, які міцно прилягають до спинної частини грудної клітки. Частина бронхів виходить за межі легень і, розширюючись, утворює повітряні мішки, розташовані між внутрішніми органами. Об’єм повітряних мішків у 10 разів більший за об’єм легень.

Кровоносна система птахів значно досконаліша, ніж у рептилій. Серце великих розмірів: його маса становить 0,8-2,5 % загальної маси тіла. У птахів значна частота серцевих скорочень: від 140-200 за хвилину у великих птахів до 500-600 у дрібних (під час польоту — до 1000). Серце чотирикамерне; у ньому артеріальна кров повністю відокремлюється від венозної. Не змішується кров і в судинах, бо від серця (лівого шлуночка) відходить лише одна права дуга аорти, яка продовжується у спинну аорту. Від неї артерії розгалужуються до всіх органів, несучи збагачену киснем і поживними речовинами кров. У зародків птахів, як і в плазунів, закладаються обидві дуги аорти, але в процесі ембріонального розвитку ліва атрофується. Венозна система птахів подібна до такої у плазунів. Від правого шлуночка серця відходять легеневі артерії, які несуть венозну кров до легень. Тут відбувається газообмін, і насичена киснем кров по легеневих венах іде до лівого передсердя. Це мале, або легеневе, коло кровообігу. Птахи — теплокровні тварини. Температура тіла у них висока (у середньому 42 °С) і мало залежить від температури навколишнього середовища. Гомойотермність пов’язана з розвитком усіх систем органів та інтенсифікацією фізіологічних процесів, а також наявністю теплоізолюючого пір’яного покриву.

Усі птахи розмножуються шляхом відкладання яєць, вкритих вапняковою шкаралупою. У самок є лише один, лівий, яєчник. Дозріле яйце потрапляє в непарний яйцепровід, у верхній частині якого відбувається запліднення. У яйцепроводі воно вкривається білковою та іншими оболонками, а в матці — шкаралупою. Більшість птахів насиджує яйця. Розвиток зародка типовий для амніот.

Поведінка птахів. Основу поведінки птахів становлять інстинкти, які забезпечують розмноження, турботу про потомство, живлення, міграції та ін. Ключовими подразниками при цьому виступають окремі елементи середовища.

Поведінка кожної особини збагачується шляхом набуття індивідуального досвіду, тобто вироблення умовних рефлексів. Так, у птахів виробляються харчові й оборонні рефлекси за участі більшості аналізаторів. Пернаті здатні до наслідування і навчання, особливо пташенята. Важливим компонентом поведінки птахів є розумова діяльність, яка особливо виражена у воронових, денних хижаків. У птахів добре розвинена образна пам’ять, їм властиві деякі емоції: страх, радість, злоба, спокій, що мають і зовнішній вияв.

Птахи
Розмноження та розвиток птахів

Мета: ознайомити учнів з особливостями розмноження й розвитку птахів.

Обладнання й матеріали: підручник [1], зошит [3], фотографії, малюнки, плакати, схеми, що дозволяють ілюструвати розмноження й розвиток птахів.

Базові поняття й терміни: птахи, розмноження, розвиток.

Тип уроку: комбінований.

I.Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності

Обговорення питання

Які птахи називаються гніздовими?

III.Вивчення нового матеріалу

Розповідь учителя з елементами бесіди

У період розмноження багато птахів будують гнізда. Гнізда птахів, як і місця їх будування, дуже різноманітні. Наприклад, гнізда рябчика, тетерева являють собою неглибоку ямку, вистелену кількома прутиками й сухими листками. Складніше гніздо у ворони, сороки й грака. Вони роблять гнізда на деревах з тонких гілочок. Сороки будують гнізда з дахом, а внутрішню їхню частину вимазують глиною.

Гнізда дроздів, зябликів, очеретянок схожі на глибоку чашу з товстими й міцними стінками. Мистецькі кулясті й у вигляді рукавиці гнізда будують кропив’яник і синиця-ремез. Дятли видовбують у деревах дупла й відкладають у них яйця на деревну потерть. У старих дуплах дятлів поселяються деякі види синиць, мухоловки й інші гніздові птахи. Лише деякі птахи не будують гнізд, як, наприклад, звичайна зозуля. Самка відкладає 10—12 яєць (по одному) у гнізда комахоїдних птахів. Зозуленя, що вилупилося з яйця, викидає із гнізда яйця й пташенят своїх прийомних батьків.

Будування гнізда має велике значення у виведенні потомства. У гнізді відкладені яйця не розкочуються й перебувають під птахом, що їх висиджує. Під час висиджування яєць у гнізді підтримується необхідна температура й вологість. Розміщені високо над землею і в інших малодоступних місцях гнізда захищають яйця, пташенят і птаха, який висиджує, від ворогів.

Як і у інших хребетних тварин, у птахів у порожнині тіла є статеві залози: у самців — сім’яники, у самок — яєчники. Яєчники птахів парні. Але у них (за рідкісним винятком) функціонує тільки лівий яєчник. Правий яєчник, як правило, недорозвинений. Яйця в яєчнику дозрівають не одночасно. У міру дозрівання вони надходять у яйцепровід, у якому відбувається їхнє запліднення. Стінки яйцепроводу багаті залозами. Минаючи їх, яйця покриваються товстим шаром білка й інших оболонок.

Власне яйцем вважається жовток, покритий зовні жовтковою оболонкою. У відкладеному заплідненому яйці на оберненому догори боці жовтка знаходиться зародковий диск. Він має вигляд світлої цятки й складається із клітин, що утворилися при поділі ядра заплідненого яйця й активної частини цитоплазми. До оболонки жовтка прикріплюються канатики, що складаються з густого білка. Тому він ніби підвішений на канатиках і перебуває в середині яйця. Нижня частина жовтка важча. У зв’язку із цим зародковий диск завжди обернений догори. Жовток складається з великої кількості необхідних для розвитку зародка поживних речовин і води.

Розташований навколо жовтка товстий шар білка обмежений підшкаралупною оболонкою, що складається із двох шарів, які відходять один від одного в тупому кінці яйця і утворюють повітряну камеру. Білок охороняє власне яйце (жовток) від механічних пошкоджень, різких поштовхів і служить основним джерелом води, необхідної зародку, що розвивається.

Зовні яйце покрите вапняною оболонкою — шкаралупою, що пронизана дрібними порами. Особливо багато пор на тупому боці яйця. Через пори здійснюється газообмін між зародком, що розвивається, і зовнішнім середовищем. Вапняна шкаралупа має захисне значення. Під час розвитку зародка вона частково витрачається на утворення його кістяка. Зовні шкаралупа покрита найтоншою надшкаралуповою оболонкою, що захищає яйце від проникнення мікробів. Яйця птахів різні за забарвленням, формою й величиною.

Розвиток зародка в яйці відбувається тільки за високої температури (понад 3.9 °С) і певної вологості. Ці умови створюються птахами під час висиджування ними яєць.

Зародок птаха розвивається швидко, уже на другу-третю добу висиджування в ньому закладаються зачатки кровоносної й нервової систем, органи зору, частина кишечнику. На третю добу розвитку у зародка в області шиї з’являються зяброві щілини, наявність яких указує на те, що далекі предки птахів мали зябра. У цей пйріод передні кінцівки зародка за формою схожі на задні. Помітний довгий хвіст. Приблизно до кінця п’ятої доби розвитку зародок набуває пташині риси будови. До кінця розвитку пташеня заповнює всю порожнину яйця, просовує дзьоб у повітряну камеру й перший раз вдихає повітря. За допомогою рогового горбка на кінці дзьоба пташеня пробиває шкаралупу й виходить назовні.

Існують різні типи розвитку пташеняти. У одних птахів, наприклад голубів і шпаків, пташенята лупляться з яєць безпомічними, сліпими, голими або з рідким пухом. Батьки приносять їм їжу, зігрівають своїм тілом, охороняють від ворогів. У перші дні голуби годують своїх дитинчат особливим «молочком», що відригують із зоба. Птахів, у яких виводяться безпомічні пташенята, називають нагніздними.

У інших птахів, наприклад тетеревів, глухарів, перепелів, качок, пташенята з яєць виходять зрячими, вкритими пухом. Обсохнувши, вони можуть йти за батьками й харчуватися самостійно. Таких птахів називають виводковими.

Нагніздні птахи відкладають, як правило, менше яєць, ніж виводкові. Вони не можуть вигодувати велику кількість пташенят.

Після виведення й вигодовування пташенят птахи линяють. У більшості видів пір’я міняється поступово, а у деяких (качок, лебедів, гусаків) відразу випадає все махове пір’я. У цей період вони не можуть літати й кілька тижнів ховаються в прибережних заростях рослин.

IV.Узагальнення, систематизація й контроль знань і вмінь учнів

Робота з підручником

Школярі працюють із малюнками на с. 201—202, ознайомлюючись із особливостями розмноження й розвитку птахів. Потім вони читають текст на с. 201—202. Перевірити свої знання учні можуть, відповівши на запитання 3—5 на с. 202.

Робота із зошитом

Виконати завдання в зошиті [3, с. 68—69].

V. Самостійна робота учнів

Учні виконують завдання 6 на е. 202.

VI. Підсумки уроку

Школярі самостійно підбивають підсумок уроку, звертаючи увагу на ті нові знання, яких вони набули в процесі цього уроку.

VII. Домашнє завдання

У підручнику [1] прочитати § 45, відповісти на запитання 7 після параграфа на с. 202.

У зошиті [3, с. 68—69] виконати завдання.