Какие особенности внешнего и внутреннего строения птиц являются приспособлением к воздушной среде обитания? И к полёту?
Внешнее строение.
Первое, это, конечно, сами крылья — видоизменение передних конечностей.
Второе — обтекаемая каплевидная форма тела, позволяющая затрачивать на полет меньше усилий из-за оптимизации обтекания тела воздухом.
Третье — наличие и строение перьев. Покровные перья завершают оптимизацию формы тела, заглаживая все физиологические неровности тела птицы. Например, многие птицы в полете прячут в перо лапы. Строение пера так же приспособлено к полету. Тонкий и прочный стержень из кератина, полый внутри, дает перу достаточную прочность и одновременно малый вес, что важно для полета. Тонкие и плотно сцепленные между собой бородки покровных перьев создают гладкие обводы тела птицы, такая «обшивка» заметно снижает сопротивление тела потоку воздуха. Тот же стержень и бородки маховых и рулевых перьев, в сочетании с управляющими перьями мышцами позволяют управлять режимами полета весьма эффективно. А пуховые перья, плотно покрывающие тело птицы минимизируют потери тепла в потоке воздуха. Без плотного пухового покрова птице, особенно зимой, было бы гарантировано переохлаждение.
Внутреннее строение.
Скелет. Все крупные кости скелета птиц тонкостенные и полые и некоторые заполнены воздухом. Одновременно скелет в целом весьма подвижен и упруг, что позволяет компенсировать без переломов заметные переменные нагрузки на него, возникающие в полете. Дополнительно можно отметить Y-образное строение грудинной кости птиц. Острое ребро грудины называется килем, к нему прикрепляются грудные летательные мышцы.
Водный баланс.
Птицы, относительно млекопитающих, мало пьют. В их организме оптимизирован оборот жидкости, в частности, обратное всасывание жидкости из помета и мочи. Моча вообще не выделяется в жидком виде — только в виде пастоообразных влажных уратов. Кроме того, у птиц отсутствуют потовые железы — в результате, с одной стороны, удается избежать переохлаждения в полете, когда затрачиваемая энергия и скорость потока воздуха максимальны, а с другой — избежать потерь той же воды.
Сердечно-сосудистая система и метаболизм.
Диапазон нормальных частот сердечных сокращений у птиц в состоянии покоя может различаться в десятки раз. К примеру, у голубя — от от 60 до 600 сокращений в минуту. Таким образом, диапазон скорости метаболизма весьма широк — что дает возможность быстро нарастить его в процессе полета, довольно энергозатратного способа передвижения. Заметно изменяется у птиц и температура тела — от 40,5-41 градуса в покое до 43-44 в полете. Регулирование температуры тела происходит за счет усиленной вентиляции органов дыхания и испарения из них некоторого количества воды — долго и активно летавшая птица часто дышит с приоткрытым клювом.
Дыхательная система.
О ее устройстве можно говорить много и долго. Начнем с того, что у птиц кроме трахеи, парабронхов и легки есть особые приспособления — воздушные мешки. При вдохе в них закачивается воздух, при выдохе этот воздух выталкивается. Причем объем этих воздушных мешков на порядок больше, чем объем легких у млекопитающего такого же размера. В легких у птиц отсутствуют пузырьки-альвеолы, структура легких — это сеть тонких трубок, через которые воздух проходит как на вдохе, так и на выдохе. Таким образом, газообмен на единицу площади легкого как минимум вдвое эффективнее. Система вентиляции легких и воздушных мешков у птиц имеет своеобразное «автоматическое регулирование» — легкие расположены на спине, при этом в процессе движения крыльев легкие и воздушные мешки весьма активно сжимаются и расширяются — следовательно, скорость газообмена регулируется в зависимости от конкретного момента полета. Получается, что сам процесс полета устанавливает нужную скорость газообмена и, как следствие, метаболизма в организе птицы.
Мускулатура.
Основная масса мышц у птицы сконцентрирована на груди — именно эти мышцы и несут основную нагрузку при полете (а вот мышцы, расположенные непосредственно на крыле, предназначены лишь для изменения конфигурации крыла, но не для собственно полета) .
Большинство представителей класса птиц освоили наземно-воздушную среду обитания. Приспособление птиц к полету обусловлено особенностями их внешнего и внутреннего строения. В данной статье рассмотрим эти аспекты более подробно. Признаки приспособления птиц к полету
Основными признаками, позволяющими пернатым освоить воздушную среду являются: — перьевой покров;
— видоизменение передних конечностей в крылья;
— теплокровность;
— легкий скелет;
— наличие специальной кости — киля;
-двойное дыхание;
— укороченный кишечник;
— отсутствие одного яичника у самок;
— хорошо развитая нервная система.
Эти особенности строения иллюстрируют, как птицы приспособлены к полету.
Источник
Приспособления птиц к полету.
Палеонтологические материалы по птицам очень скудны. Несомненно, что птицы обособились от архозавров господствовавшей в мезозойскую эру многочисленной и разнообразной группы диапсидных пресмыкающихся. Непосредственных предков птиц нужно искать не среди летающих ящеров, а среди наиболее древней группы архозавров — текодонтов, которые дали начало и остальным группам архозавров. Текодонты по внешнему виду напоминали ящериц и вели наземный образ жизни. У части видов задние конечности были несколько длиннее передних, и при быстром беге животные, вероятно, опирались о землю только задними конечностями. В некоторых особенностях скелета псевдозухий можно усмотреть черты сходства с птицами (детали строения черепа, таза, задних конечностей).
Промежуточные формы между текодонтами и птицами, которые показывали бы последовательные стадии развития оперения и преобразования скелета, пока не обнаружены. Предполагают, что некоторые текодонты постепенно переходили к древесному образу жизни. Разрастание роговых чешуй по бокам тела и хвоста, по заднему краю конечностей позволяло удлинить прыжки с ветки на ветку (гипотетическая стадия предптицы). Дальнейшая специализация и отбор привели к формированию скелетно-мышечной структуры и оперения крыла (и соответствующих преобразований в других системах органов), обеспечившего возможность сначала планирующего, а затем и активного полета. Оперение тела, возможно, развивалось сначала как приспособление к термоизоляции, а уже потом приобрело и добавочную функцию обеспечения обтекаемости тела; оно сформировалось еще до приобретения способности к полету. У некоторых текодонтов на теле были удлиненные чешуи с продольным гребнем и мелкими поперечными ребрышками. Видимо, из них путем расчленения и образовалось перо.
Обособление птиц от пресмыкающихся, вероятно, произошло уже в конце триаса — начале юры, но ископаемых остатков древнейших птиц этого периода пока не найдено. В сланцевых песчаниках — отложениях мелководного залива Юрского моря (возраст около 150 млн. лет) — были найдены отпечатки перьев и пять разной сохранности отпечатков скелета и оперения наиболее древней из известных нам птиц — археоптерикса — по размерам примерно равного сороке. Его относят к особому подклассу ящерохвостых птиц, так как в отличие от современных птиц он имел длинный хвост примерно из 20 позвонков; к боковым поверхностям каждого позвонка крепились парные рулевые перья. Хорошо развито оперение крыла, оперено и все тело. Плечо похоже на птичье, пряжка еще не образовалась, а три хорошо развитых, свободных пальца оканчиваются острыми когтями. Ключицы срослись в вилочку, а лопатка саблевидна; грудина, видимо, еще не имела киля. Задняя конечность птичьего типа, но с примитивными чертами (развита малая берцовая кость, не завершено образование цевки). Как и у многих пресмыкающихся, у археоптерикса были брюшные ребра. Череп рептильного типа, но уже с некоторым подобием клюва, с утонченными костями и увеличенными глазницами. На верхней и нижней челюстях в альвеолах сидят зубы. Вероятно, археоптериксы были способны лишь перепархивать с ветки на ветку или планирующим полетом перелетать от дерева к дереву. При перемещениях в кронах они, видимо, использовали хорошо развитые подвижные пальцы крыльев. Несмотря на многие черты сходства с пресмыкающимися, — это, несомненно, птицы. Археоптерикс представляет примитивную, но специализированную боковую ветвь древних птиц. Предками современных птиц, вероятно, были какие-то еще более примитивные ящерохвостые птицы.
Современные и все остальные ныне известные ископаемые птицы относятся к подклассу настоящих, или веерохвостых, птиц: у них хвостовой отдел позвоночного столба резко укорочен, а последние хвостовые позвонки сливаются в единую косточку — пигостиль, к которой веером прикрепляются рулевые перья. Формируется типичный птичий скелет крыла, на грудине образуется киль, завершается образование цевки, исчезают брюшные ребра и т. д. Примитивных веерохвостых птиц Юрского периода пока не обнаружено, хотя несомненно, что в этот период они уже существовали. Наиболее древние остатки веерохвостых птиц обнаружены в отложениях мелового периода. Их относят к двум надотрядам. Гесперорнисы были крупные, длиной до метра плававшие и нырявшие птицы, по внешнему облику напоминавшие гагар или поганок. Они утратили способность к полету: передние конечности и пояс сильно редуцированы, а грудина без киля. Ихтиорнисы и другие были размерами с голубя. Скелет крыла у них типично птичий, а на грудине хорошо развит киль; несомненно, они были способны летать. От современных эти меловые птицы отличаются наличием мелких зубов на верхней и нижней челюстях и очень маленьким объемом мозговой полости. Вероятно, это боковые специализированные ветви примитивных веерохвостых птиц. В конце мела — в третичном периоде кайнозойской эры, при мерно 70—40 млн. лет назад, идет интенсивная адаптивная радиация веерохвостых птиц и возникает большинство современных отрядов. К сожалению, палеонтологические остатки этого времени малочисленны и не дают представления о характере и темпах эволюции птиц. Резкое увеличение числа видов птиц и формирование современных отрядов по времени совпадает с бурной эволюцией покрытосеменных растений и насекомых: возрастание потенциальных пищевых ресурсов способствовало выработке новых пищевых связей и тем самым обеспечивало интенсивное видообразование птиц.
Источник
Какие адаптации позволили птицам освоить воздушную среду
Тип 26 № 11372
Какие ароморфозы позволили птицам широко распространиться в наземно-воздушной среде обитания? Укажите не менее трёх примеров.
1) особенности строения и функций, связанные с полетом: полые кости, превращение передних конечностей в крылья, быстрое переваривание пищи и др. ;
2) особенности, обеспечившие высокий уровень обмена веществ и теплокровность: 4-х камерное сердце, особое строение органов дыхания, потребление большого количества пищи и др. ;
3) развитие центральной нервной системы, сложное поведение (перелеты, забота о потомстве и др. ).
| Критерии оценивания ответа на задание С4 | Баллы |
|---|---|
| Ответ включает все названные выше элементы, не содержит биологических ошибок | 3 |
| Ответ включает 2 из названных выше элементов и не содержит биологических ошибок, ИЛИ ответ включает 3 из названных выше элементов, но содержит негрубые биологические ошибки | 2 |
| Ответ включает 1 из названных выше элементов и не содержит биологических ошибок, ИЛИ ответ включает 2 из названных выше элементов, но содержит негрубые биологические ошибки | 1 |
| Ответ неправильный | 0 |
| Максимальное количество баллов | 3 |
Источник