Что необычного в птичьих костях?
Когда человек захотел летать, он создал летательный аппарат. Если внимательно изучить строение птицы, то станет очевидно, что природа постаралась создать птицу как идеальный летательный аппарат.
Во-первых, у птицы есть крылья. Главные несущие перья крыльев прикрепляются к кости предплечья прочными связками, называемыми сухожилия. Вспомогательные несущие перья крыла аналогичным образом прикреплены к плечу.
Каждое крыло управляется отдельным набором мускулов, так что в полете птица может контролировать каждое перо в отдельности. При движении крыла вверх главные и некоторые вспомогательные несущие перья повернуты таким образом, что их концы смотрят вверх и воздух свободно проходит сквозь них. При движении крыла вниз все несущие перья повернуты плоскостью вниз и не пропускают сквозь себя воздух. В этом случае птица словно отталкивается от воздуха — и, взлетая, набирает высоту! Но, помимо всего прочего, летящее тело должно быть максимально легким, компактным и сильным. Поэтому большие птичьи кости внутри полые. У многих птиц в костях есть воздушные полости. Ребра птицы соединены таким образом, чтобы обеспечивать твердую поддержку телу при движении крыла вниз.
Голова, хвост, крылья и лапки птицы тоже необычайно легки. Черепные кости отличаются очень тонкими стенками. У птиц нет ни зубов, ни челюстей, в которых много костей и мускулов. Вместо этого у них есть полый клюв.
Сильные мускулы, двигающие крылья, прикрепляются к грудной клетке максимально близко к центру тяжести. Даже тот факт, что птицы относятся к теплокровным животным, оказывается полезным, поскольку холоднокровные животные зимой становятся вялыми. Так что, как видите, все, что есть у птицы, создано лишь с одной целью — летать!
В целом, скелет птицы построен по той же принципиальной схеме, что и у большинства других позвоночных, но, благодаря ряду приобретенных в ходе эволюции особенностей, он способен выдерживать значительные нагрузки при полете. В верхней части скелета находится короткий позвоночник со сросшимися воедино толстыми позвонками.
Нижнюю часть образует крупная грудинная кость с килевидным гребнем. В углублениях киля к нему крепятся мощные летательные мышцы. У нелетающих птиц киль полностью отсутствует.
Спереди расположен чрезвычайно сильный плечевой пояс с парой тонких лопаточных костей. Они соединены с позвоночником и ребрами короткими клювовидно-ключичными связками. Крылья как бы подвешены на шарнирных суставах, образуемых клювовидной и ключичной костями.
Спереди лопатки соединены с грудиной двумя ключичными костями, нижние концы которых срослись V-образной вилкой. Такое строение предохраняет скелетные кости от переломов, вызванных мощными движениями летательных мышц.
Сзади ряд сросшихся с тазовыми костями позвонков образует сложный крестец, к которому крепятся конечности. Он достаточно прочен, чтобы выдержать удар при приземлении, а на его широкой поверхности довольно места для крепления ножных мышц. Сросшиеся хвостовые позвонки укорочены, поэтому хвостовые перья отрастают на достаточно ограниченном участке. Такое строение обеспечивает эффективное управление хвостом и, в конечном счете, полетом. Грудная клетка образована ребрами, сросшимися с позвоночником вверху и грудинной костью внизу. На каждом ребре имеется выступающая назад шпора, или крючковидный отросток, характерный только для птиц. Эти отростки плотно притянуты к ребрам связками и, заходя друг за друга, сплетаются в прочный каркас, похожий на корзинку.
Вся эта конструкция вместе с мощной грудинной костью надежно защищает от повреждений внутренние органы. У ныряющих глубоко под воду гагарок крючковидные отростки очень длинны и захватывают не одно, а сразу два ребра. Благодаря этому птица благополучно выдерживает давление воды на больших глубинах.
Скелет птицы, при всей его прочности, в то же время очень легок. У большинства видов его вес не превышает половины или даже одной трети веса перьев. Сросшимся костям не требуются лишние связки и мышцы. Характерные для других позвоночных массивные челюсти и зубы утрачены за ненадобностью, длинный хвост укорочен, а в крыльях и лапах гораздо меньше костей, чем в конечностях других позвоночных. Зато птичью шею никак не назовешь неподвижной. Она состоит из множества позвонков — от 13 у некоторых певчих птиц до 25 у лебедей. Для сравнения: почти у всех позвоночных животных, включая жирафа, не больше 7 шейных позвонков. Череп соединен с верхним позвонком с помощью шарнирного сустава, который придает голове, куда большую подвижность, чем у млекопитающего, и обеспечивает круговой обзор.
Источник
Скелет и мускулатура птиц
Главной причиной мощного развития класса птиц было овладение воздушной средой, где у них нет конкурентов, не считая насекомых и небольшой группы рукокрылых из класса млекопитающих. Почти все современные птицы летают, а нелетающие виды, несомненно, имели летающих предков. Естественно, для того чтобы подняться в воздух, телу птицы необходим мощный движитель. Таким органом у птиц являются прочные крылья, покрытые легкими перьями и приводящиеся в движение мощными мускулами. Немного о скелете птицы.
Это удивительно легкая и одновременно прочная конструкция, идеально приспособленная к полету. Кости птиц внутри полые (пневматизированные), что существенно уменьшает общий вес скелета. Передние конечности превращены в крылья. Для того, чтобы они появились, должны были пройти крупные преобразования в скелете конечности. Кости кисти птицы срастались, образуя мощный рычаг, совершающий гигантскую работу по созданию подъемной силы и движению птицы во время полета и испытывающий огромные нагрузки. Прежде всего, срослись ряд косточек запястья и пястья, образовав пряжку. С пряжкой соединены две оставшиеся крупные фаланги третьего пальца. К ним крепятся очины первостепенных маховых перьев. От второго пальца остается только одна фаланга. К нему присоединяется крылышко – небольшой пучок перьев, предотвращающий возникновение завихрений воздуха на поверхности крыла. От четвертого пальца остается только одна маленькая фаланга. Мышцы, приводящие крыло в движение, достигают огромных размеров. Естественно, что им необходима большая поверхность для крепления. Такая поверхность появляется благодаря разрастанию грудины и образованию киля. На его двух плоских боковых поверхностях и прикрепляются большие грудные мышцы, приводящие крыло в движение. Масса больших грудных мышц достигает от 18 до 25% от общего веса птицы. Именно эти мышцы, называемые в кулинарии «куриные грудки», являются излюбленным лакомством гурманов. Некоторые изменения происходят и в поясе верхних конечностей. Коракоиды удлинены и соединены с грудиной. Ключицы срастаются в прочную вилочку – своеобразную пружину, расположенную между плечевыми суставами и смягчающую толчки при взмахе крыла.
Превращение передних конечностей в крыло привело к двуногости птиц – перемещению по земле и ветвям деревьев только с помощью задних конечностей. Это потребовало усиления тазового пояса. Кости таза срастаются не только между собой, но и с крестцовым отделом позвоночника и частью хвостовых костей. Таз у птиц открытый (лобковые и седалищные кости не соединяются концами), что позволяет птицам откладывать крупные яйца. Большая поверхность тазовых костей и их прочное соединение с осевым скелетом создают надежную опору для задних конечностей и обеспечивают крепление сильной мускулатуры. Кости самих нижних конечностей у птиц также срастаются. Слияние ряда костей предплюсны и всех костей плюсны приводит к появлению цевки. Так возникает добавочный рычаг – прочная опора пальцев, одновременно увеличивающая длину шага. У подавляющего большинства птиц развито четыре пальца. Первый направлен назад, а три остальных вперед.
У сов, турако, скоп и некоторых других птиц второй палец может произвольно быть направленным либо вперед, либо назад. У древесных птиц, таких как некоторые дятлы, кукушки и попугаи, два пальца направлены вперед, а два назад. У наземных бегающих птиц задний палец укорачивается или совсем исчезает. У африканских страусов остается только два пальца.
Для птиц характерна компактность туловища. Грудные позвонки прочно сочленяются друг с другом, а у многих видов они срастаются в грудную кость, образуя прочную и компактную опору крыльям. Как уже говорилось выше, срастаются и поясничные, крестцовые и часть хвостовых позвонков с костями таза. Они образуют сложный крестец. Поэтому осевой скелет туловища жесток и практически неподвижен. Тело в полете не изгибается и не вибрирует.
Подвижными частями осевого скелета являются только хвост и шея. Шея образована из 11-25 позвонков. Первые два шейных позвонка – атлант и эпистрофей, обеспечивают возможность вращения головой. Все птицы свободно поворачивают голову на 180о, а совы — даже на 270о. Число подвижных хвостовых позвонков невелико – 5-9. Последние сливаются в пластинку – пигостиль, к которому и крепятся хвостовые (рулевые) перья.
Череп птиц представляет собой идеальный пример легкой и прочной конструкции. Небольшой вес черепа необходим для успешного полета, в противном случае, голова бы перевешивала и перемещение по воздуху было бы невозможно. Кости черепа так тонки, что их соединение с помощью швов невозможно. Поэтому у птиц кости черепа срастаются. Сам череп птиц отличается относительно большими размерами черепной коробки и крупными глазницами. Челюсти птиц преобразованы в клюв. Вероятно, это также служит общему облегчению скелета головы. Для скелета челюстей характерен кинетизм (подвижность) надклювья. Это позволяет птицам совершать клювом довольно сложные манипуляции. Верхняя и нижняя челюсть покрыта роговыми чехлами (рамфотекой), которые могут принимать самые разнообразные формы. В обиходе именно эти роговые образования мы и называем клювом.
Источник