Наука, що вивчає птахів, називається орнітологією, а фауна пернатих – орнітофауною або авіфауною. Птахи походять від плазунів, у зв’язку з чим мають низку подібностей з ними: тонку шкіру, в якій майже немає залоз; розвинені рогові утвори; деякі особливості будови скелету; наявність клоаки тощо. Проте в процесі еволюції здійснилися численні морфофізіологічні перетворення в різних системах органів, що забезпечили птахам різке підвищення загального рівня організації порівняно з рептиліями, внаслідок чого птахи широко розселилися по Землі та досягли значного видового різноманіття й високої чисельності. До найважливіших рис відмінності птахів від рептилій належать:
- значний розвиток ЦНС, складність нервової діяльності та досконалість органів чуття, насамперед, зору та слуху;
- висока і стала температура тіла – ендотермія (гомойотермія);
-розмноження супроводжується складними поведінковими реакціями, які забезпечують підвищене виживання потомства: будуванням гнізд, насиджуванням яєць, вигодовуванням та охороною пташенят. Характерною відмінністю птахів від інших хребетних є спосіб пересування – політ). Пристосування до нього в процесі еволюції відбилося на всій організації птахів. Птах здійснює в польоті величезну кількість рухів, виконує велику роботу, яка супроводжується підсиленими витратами енергії та швидким обміном речовин. Інтенсивний обмін речовин, у свою чергу, визначає високу та сталу температуру тіла. Він виник у птахів у ході еволюції в результаті перебудови систем органів кровообігу, дихання та травлення. Поява в птахів чотирикамерного серця та збереження лише однієї (правої) дуги аорти призвело до повного розділення артеріального та венозного кровотоків. У результаті всі органи й тканини інтенсивно забезпечуються киснем, збільшується розмір серця, зростає кількість його скорочень та швидкість току крові. Енергійний процес дихання забезпечує добре постачання крові киснем та виділення вуглекислого газу; повітряні міхурі підсилюють інтенсивність дихання і одночасно запобігають перегріванню тіла під час польоту; швидка асиміляція їжі сприяє прискореному обміну речовин.
Пристосування до польоту формувались паралельно в кількох напрямках: забезпечення обтічності та зменшення лобового опору тіла птаха; зменшення маси тіла; підвищення процесів життєдіяльності. Розглянемо їх докладніше.
1. Спеціалізація до польоту привела до формування відносно одноманітної форми тіла. Тулуб птахів компактний, заокруглений, голова невелика, шия добре виражена. Передні кінцівки звільнились від функції пересування по субстрату і перетворились на орган літання – крила. Хвіст короткий, з віялом рульових пер.
Шкіра птахів тонка, суха, позбавлена залоз. Є лише куприкова залоза, розміщена над хвостовими хребцями (крім страусових, деяких папуг, дрохв та ін.). Жироподібний секрет залози сприяє збереженню еластичності пер та рогового чохла дзьоба. Під впливом світла він перетворюється на вітамін Д, який птахи заковтують, чистячи пера.
Оперення. Тіло вкрите пір’ям – складними утворами, що відіграють виключну роль в механізмі польоту та забезпечують терморегуляцію. Пера поділяються на чотири типи: контурні, пух, ниткоподібні, щетинки. Контурні пера вкривають усе тіло птаха і ростуть на особливих шкірних полях – птериліях, розділених ділянками шкіри без пір’я – аптеріями. Черепицеподібне налягання контурних пер одне на одне забезпечує вкривання ними всього тіла. Лише в деяких видів (страуси, пінгвіни) пера рівномірно розподілені по всій поверхні шкіри. Довгі міцні пера, що утворюють площину крила – махові. Найдовші з них – першорядні махові – прикріплені до заднього краю скелета кисті; коротші – другорядні махові – до задньоверхнього боку ліктьової кістки. Махові пера розміщені так, що зовнішнє опахало вкриває лише частину внутрішнього опахала сусіднього пера. При опусканні крила пера утворюють суцільну поверхню, що тисне на повітря. Під час піднімання крила махові пера трохи повертаються навколо осі й між ними утворюються щілини, скрізь які проходить повітря. Тому на опускання крила птах витрачає значно більше енергії, ніж на піднімання. Площину хвоста утворюють довгі та міцні пера – рульові. У багатьох птахів по всьому тілу розміщені ниткоподібні пера з тонким стовбуром і ріденькими короткими борідками на верхньому кінці. Це – датчики, що сигналізують про струми повітря під пір’яним покривом. В основі дзьоба багатьох птахів розміщені щетинки – пера з пружним стрижнем, який втратив борідки; вони виконують функцію дотику. У птахів, які полюють на льоту на дрібну здобич (ластівок, серпокрильців, дрімлюг) щетинки збільшують розмір ротового отвору.
Птахам властивий догляд за пір’ям: змащення секретом куприкової залози, опудрювання, чищення, купання у воді та пилюці. Поступово пера зношуються і періодично змінюються – відбувається линяння. Його характер у різних птахів неоднаковий і залежить від способу життя.
Істотні зміни відбулися в опорно-руховій системі птахів.
Скелет відрізняється міцністю та легкістю. Міцність зумовлена особливостями внутрішньої структури кісток, їх трубчастістю та щільністю стінок, а легкість – їх пневматичністю. Пневматичність виникає внаслідок редукції кісткового мозку. У повітроносні порожнини деяких кісток заходять порожнини повітряних мішків. Легкість кісток дозволила збільшити їх довжину без збільшення загальної маси скелета. Довжина скелета ноги і, особливо, крила в багатьох птахів помітно перевищує довжину тулуба. Маса скелета складає від 4-5 % до 18 % маси тіла. Функцію ходіння виконують лише задні кінцівки. Надійною основою для них слугує складний криж – наслідок злиття поперекових, крижових та частини хвостових хребців. З ним нерухомо зростаються клубові кістки тазового поясу. Для збільшення довжини кроку в нижніх кінцівках птахів шляхом злиття нижнього ряду кісток передплесна та всіх кісток плесна сформувався додатковий важіль – цівка. Єдиний рухливий відділ хребта – шийний (найчастіше – 11-25 хребців). Завдяки особливій будові хребців (гетероцельного типу), їх зчленуванню та складно диференційованій мускулатурі шиї птахи здатні обертати голову на 1800, а деякі (папуги, сови) – на 2700. Грудні хребці зрослися й утворили спинну кістку, що тугим суглобом з’єднана зі складним крижем. Завдяки такій жорсткій фіксації відділів хребта він під час польоту не провисає, а при ходінні є міцною опорою для задніх кінцівок. Дуже розвинена груднина в більшості птахів має високий гребінь – киль, до якого прикріплені великі м’язи, що рухають крило. Коротка рухома частина хвостового відділу виконує функції додаткової несучої літальної поверхні та керування польотом (кермо та гальмо). Мала рухомість хребта, наявність великої груднини та гачкоподібних відростків на ребрах надає грудній клітці та всьому тулубу особливої міцності. Череп значно полегшений за рахунок пневматичності кісток, їх раннього зростання та заміни масивних щелеп із зубами на дзьоб. Легкість черепа сприяє підтриманню рівноваги птаха під час польоту.
Мускулатура птахів диференційована сильніше, а її відносна маса значно більша, ніж у рептилій. Найбільші м’язи кінцівок розміщені на тулубі або поблизу нього. Найрозвиненіші великі грудні м’язи (опускають крило) – 10-15 % маси тіла. Вони прикріплені до груднини.
2. Зменшення маси птахів досягнуто завдяки полегшенню скелета та втраті органів, які робили птахів важчими: зубів, сечового міхура, правого яєчника у самок. Дуже вкоротилась задня кишка.
3. Зростання рівня обмінних процесів у птахів досягнуто інтенсифікацією травлення, дихання та кровообігу. Їжа перетирається на кашку в мускульному відділі шлунку, швидко розщеплюється ферментами при високій сталій температурі тіла.
Органи дихання птахів відмінні від таких інших наземних хребетних. Повітря через ніздрі потрапляє в носову порожнину, далі – у верхню гортань і в трахею, що розгалужується на два бронхи (входять у легені). На місці розгалуження бронхів є нижня гортань – голосовий апарат птахів. В її порожнині натягнені голосові перетинки. При скороченні співочих м’язів вони змінюють своє положення та форму: цим зумовлена різноманітність звуків птахів. Легені птахів – невеликі щільні губчасті тіла, що приростають до ребер по боках хребта. У легенях бронхи розпадаються на вторинні бронхи. Вони частково виходять за межі легень й утворюють тонкостінні еластичні повітряні міхурі. Вторинні бронхи сполучаються між собою численними тонкими каналами – парабронхами, що охоплені кровоносними капілярами (газообмін). Об’єм легеневих міхурів у кілька разів більший, ніж об’єм легень. Вони не беруть безпосередньої участі в газообміні, але виконують роль повітряного насосу, значно збільшуючи об’єм повітря, що циркулює по дихальних шляхах. Частота дихальних рухів залежить від розмірів птаха та значно зростає при польоті. Повітряні мішки виконують ще й додаткові функції: терморегуляцію (запобігають перегріванню); регуляцію питомої маси – при плаванні та пірнанні.
У птахів високо розвинена нервова система. З органів чуття на особливу увагу заслуговує зір. Очі великі, збільшена кількість елементів сітківки. Дуже розвинені зорові горби головного мозку. Загальне поле зору досягає 3000; бінокулярного зору 20-300.
Можна застосувати різні підходи до виділення екологічних груп:
За місцем існування виділяють лісових птахів, птахів узбережь та боліт, птахів відкритих просторів, водоплавних, птахів культурних ландшафтів тощо.
За місцями гніздування розрізняють кроногніздних, чагарникових, наземногніздних, дуплогніздних, нірників.
За типом живлення виділяють комахоїдних, рослиноїдних, хижих, всеїдних, падальників.
В межах кожної групи можливий більш детальний поділ. Окрім цього, взявши за основу бідь-яку зі згаданих класифікацій (напр., за типом живлення), в межах кожної з груп надалі можна здійснити поділ на основі інших ознак (місць існування, місць гніздування тощо).
Познайомимося з основними екологічними групами птахів, взявши за основу їх розподіл за типом живлення. Перша з них – комахоїдні птахи.
Частина видів – синиці, підкоришники, золотомушки, вівчарики – полюють на комах на рослинах. Вони мають тонкі загострені дзьоби, які дозволяють добувати комах з тріщин кори, схоплювати їх з листя, витягати з лусочок шишок. Їх кігтики гострі й довгі, пальці дозволяють цим птахам триматися на гілках. Інша частина видів добуває корм у повітрі, полюючи на льоту, – ластівки, серпокрильці. Вони мають довгі, серповидно загнуті крила; дзьоб невеликий, а розріз рота величезний: кути рота заходять за очі. Широко розкритим ротом вони ловлять літаючих комах, а розміри ротової лійки збільшують щетинки, розміщені по кутах рота.
Наступна екологічна група – зерноїдні птахи: зеленяки, смеречники, костогризи. Вони мають потужний дзьоб, яким розколюють щільні оболонки плодів. Костогриз з успіхом розламує міцні кісточки черемхи та вишні; гострі перехрещені кінці дзьоба шишкарів дозволяють їм вправно добувати насіння з шишок сосни та ялини.
Надзвичайно цікавою групою є хижі птахи. Хижаки мають великі сильні ноги, озброєні гострими кігтями, та гачкоподібно загнутий дзьоб. Їхньою здобиччю є дрібні звірки, невеликі птахи, риба, великі комахи. Такими ознаками володіють денні хижі птахи, сови й навіть сорокопути, які належать до співочих птахів, але залюбки з’їдять великого жука.
Хижі птахи чудово літають, среди них є такі, що довго ширяють, виглядаючи здобич (канюки, орли, грифи). Соколи переслідують здобич у повітрі, а відтак, пікируючи на неї, можуть розвивати швидкість до 300 км/год. У них гострі серповидно вигнуті крила, які забезпечують швидкий політ.
Надзвичайно своєрідна екологічна група – падальники: стерв’ятник, гриф, білоголовий сип, бородач, родич лелеки – марабу. Поширені, переважно, на теренах Африки та Євразії. В Америці зустрічаються кондор, американський гриф і чорна катарта.
Усім птахам-падальникам властива висока пристосованість до дальних перельотів, під час яких вони розшукують їжу – трупи великих тварин. Починають поїдання, зазвичай, з внутрішніх органів; цим пояснюється відсутність пер на шиї більшості птахів-падальників. Кігті падальників в процесі еволюції ослабли, тому полювати на живу здобич вони вже не можуть.
Нарешті, частина птахів є нерозбірливою до їжі. Це – всеїдні птахи, які мають конусоподібний, доволі потужний дзьоб, що допомагає їм живитися різноманітною їжею. Всеїдних птахів, справжніх поліфагів, відносно небагато. До них, зокрема, належать численні види воронових та мартинів, нелітаючі безкилеві птахи (страуси, казуари), погоничі, папуга кеа. Всеїдні птахи, зазвичай, мають доволі широкі ареали.
Сойки, ворони, сороки та більшість інших видів родини воронових, окрім фруктів та злакових їдять майже все: маленьких ссавців, інших птахів, яйця, жаб, змій та равликів. Деякі навіть приєднуються до грифів, живлячись падлом.
.png)
.png)