§ 42. Птицы

Класс высокоорганизованных теплокровных позвоночных животных, тело которых покрыто перьями, а передние конечности видоизменены в органы полета — крылья.

• 1. Уникальность покровов — перьевой покров развит исключительно у птиц и не встречается ни у каких других современных классов позвоночных животных.
• 2. Высокая мобильность — способность к активному полету позволяет птицам преодолевать колоссальные расстояния при сезонных миграциях и осваивать любые климатические зоны суши и океанов.
• 3. Интенсивный метаболизм — высокий уровень жизнедеятельности поддерживается быстрым перевариванием и усвоением больших объемов пищи и полным разделением артериального и венозного кровотоков.

Животные (птицы и млекопитающие), обладающие постоянной и высокой температурой тела, не зависящей от колебаний температуры окружающей среды.

• 1. Физиологический оптимум — у птиц поддерживается стабильно высокая температура тела (около +42 °С), обеспечивающая молниеносную скорость проведения нервных импульсов и мышечных сокращений.
• 2. Экологическая автономия — теплокровность снимает зависимость от внешнего тепла, позволяя птицам сохранять физическую активность в трескучие зимние морозы и на высотах в несколько тысяч метров.
• 3. Энергозатратность — требует постоянного притока кислорода и калорийной пищи для непрерывной генерации эндогенного тепла.

Орган захвата, удерживания и первичного измельчения пищи у птиц, образованный вытянутыми вперед костями верхней и нижней челюстей, одетыми прочными роговыми чехлами.

• 1. Облегчение скелета — у птиц полностью отсутствуют тяжелые зубы и мощные челюстные мышцы, что существенно уменьшает вес черепа и облегчает полет.
• 2. Органы чувств — у самого основания надклювья открываются парные наружные ноздри дыхательной системы.
• 3. Экологическая специализация — форма клюва строго адаптирована к характеру добычи (острый загнутый крючок у хищников, конический молот у зерноядных, удлиненный пинцет у насекомоядных, плоский ситообразный аппарат у водоплавающих).

Сложное роговое образование кожи, являющееся производным эпидермиса (из волокнистого белка кератина) и образующее сплошной защитный и несущий покров птицы.

• 1. Аэродинамический профиль — формирует идеальную каплевидную обтекаемость туловища, сводя к минимуму сопротивление воздуха, и создает несущую плоскость крыльев и хвоста.
• 2. Термоизолирующий слой — благодаря неподвижным воздушным прослойкам между перьями оперение надежно защищает птицу как от переохлаждения, так и от перегрева.
• 3. Механическая защита и окраска — защищает нежную тонкую кожу от царапин, ударов и влаги, а содержащиеся в бородках пигменты создают маскировочную или демонстрационную окраску.

Закономерный физиологический процесс периодического слущивания, выпадения изношенных старых перьев и отрастания нового свежего перьевого покрова.

• 1. Механизм замещения — под основанием старого пера в перьевой сумке кожи закладывается зачаток нового, который по мере роста выталкивает отмерший очин наружу.
• 2. Сезонная периодичность — смена оперения происходит обычно один или два раза в год (после сезона гнездования, перед осенней миграцией или перед брачным периодом).
• 3. Влияние на подвижность — у большинства летающих видов маховые перья сменяются постепенно и попарно, сохраняя способность летать; у водоплавающих птиц (уток, гусей) маховые перья выпадают сразу все, вызывая временную утрату полета.

Единственная крупная кожная железа большинства птиц, расположенная на спинной стороне у самого основания хвостовых перьев и выделяющая маслянистый секрет.

• 1. Гидрофобная защита — птицы выдавливают клювом маслянистый жировой секрет и тщательно растирают его по перьям, делая их абсолютно непромокаемыми для воды.
• 2. Сохранение эластичности — жировая пленка предотвращает пересыхание, ломкость и изнашивание тонких роговых бородок и крючочков пера.
• 3. Дифференциация у птиц — особенно гипертрофирована у водоплавающих птиц (уток, лебедей, чаек, пингвинов), обеспечивая им плавучесть и термоизоляцию в воде.

Основной тип перьев птицы, образующих замкнутый наружный контур тела и состоящих из полого очина, твердого стержня и широкого упругого опахала.

• 1. Архитектура опахала — состоит из параллельных бородок первого порядка, от которых отходят микроскопические бородки второго порядка с крючочками, надежно сцепляющимися между собой в монолитное воздухонепроницаемое полотно.
• 2. Специализированные категории — включают маховые перья (образующие несущую поверхность крыла), рулевые перья (образующие хвост для руления и торможения) и кроющие перья (черепицеобразно покрывающие туловище).
• 3. Барьерная изоляция — прикрывают подлежащие мягкие пуховые перья и пух, предотвращая выдувание нагретого воздуха набегающим потоком ветра.

Птицы обладают уникальным комплексом прогрессивных биологических ароморфозов, выделяющих их среди всех хордовых животных:

• Наличие перьевого покрова:
• Птицы — единственные современные животные, обладающие сложным перьевым покровом, выполняющим несущую, изолирующую и защитную функции.
• Превращение передних конечностей в крылья:
• Скелет и мускулатура передних конечностей полностью перестроены в специализированный двигательный аппарат активного машущего и планирующего полета.
• Беззубый роговой клюв:
• Челюсти одеты легкими роговыми чехлами (надклювьем и подклювьем), а зубы полностью утрачены, что кардинально облегчает переднюю часть тела.
• Высокий уровень теплокровности:
• Температура тела постоянная и предельно высокая (+42 °С); четырёхкамерное сердце полностью разделяет артериальную и венозную кровь, гарантируя снабжение всех тканей чистым кислородом.
• Губчатые легкие и воздушные мешки:
• Специальная дыхательная система с воздушными мешками обеспечивает непрерывное «двойное дыхание» во время полета.

Тело птицы подразделяется на пять гармонично сочлененных отделов:

• Голова:
• Небольшая, обтекаемая, с роговым клювом, ноздрями, крупными глазами с подвижными веками и третьим веком (мигательной перепонкой), а также скрытыми под перьями ушными отверстиями.
• Шея:
• Длинная, чрезвычайно гибкая и подвижная (состоит из 11–25 позвонков с седлообразными суставами), позволяющая птице моментально ориентироваться, собирать корм и ухаживать за оперением всего тела.
• Туловище:
• Компактное, каплевидной обтекаемой формы, вмещающее внутренние органы и служащее монолитным центром тяжести.
• Парные конечности (передние и задние):
• Передние конечности превращены в крылья с упругими маховыми перьями для полета.
• Задние конечности (ноги) служат опорой при стоянии, ходьбе, лазании и амортизации посадки; нижняя часть ноги (цевка) и пальцы покрыты роговой чешуей и несут острые когти.
• Хвост:
• Редуцированный хвостовой отдел позвоночника (заканчивающийся копчиковой костью — пигостилем), несущий веер прочных рулевых перьев для маневрирования в воздухе.

Смена перьевого покрова (линька) — это регулярный физиологический процесс регенерации оперения:

• Изнашивание старого пера:
• Постоянная физическая нагрузка в полете, трение о воздух, ветви и вода со временем вызывают механическое истирание рогового вещества, ломку бородок и ухудшение теплоизоляции.
• Рост и выталкивание:
• В перьевом фолликуле кожи под отслужившим пером начинает делиться зона перьевого сосочка. Молодое растущее перо сидит в защитном чехле и постепенно выталкивает старый очин из сумки, после чего старое перо безболезненно выпадает, а чехол нового пера разрушается при чистке.
• Сезонность линьки:
• У большинства видов линька проходит 1–2 раза в год (обычно в конце лета после выведения потомства, а у ряда видов еще и весной перед брачным сезоном).
• Различия по способу смены маховых перьев:
• У летающих лесных и полевых птиц перья крыла сменяются постепенно и строго симметрично на левом и правом крыле, поэтому птицы сохраняют способность к полету.
• У многих водоплавающих птиц (утки, гуси, лебеди) все маховые перья сбрасываются одновременно, из-за чего они на 2–3 недели теряют способность летать и затаиваются в камышах.

В перьевом покрове птицы различают несколько функциональных типов перьев:

• Контурные перья:
• Имеют жесткий стержень и плотное упругое опахало со сцепленными микрокрючочками бородками; подразделяются на:
• Маховые перья — крупные, прочные перья, прикрепленные к кисти и предплечью крыла, образующие несущую плоскость для создания подъемной силы;
• Рулевые перья — длинные прямые перья хвоста, служащие рулем поворота, высоты и воздушным тормозом;
• Кроющие перья — покрывают туловище черепицеобразно, сглаживая неровности тела и формируя аэродинамический контур.
• Пуховые перья:
• Перья с тонким укороченным стержнем и мягкими, несцепленными между собой тонкими бородками (крючочки отсутствуют); формируют рыхлое теплое опахало.
• Пух:
• Перья с предельно укороченным стержнем (бородки отходят пучком прямо из очина); расположены в самом нижнем слое оперения прямо у кожи, задерживая воздух и создавая идеальную термоизоляцию.

Перья птиц и чешуя рептилий обладают глубоким филогенетическим и биологическим родством:

• Общее зародышевое происхождение:
• И перья птиц, и чешуи пресмыкающихся развиваются из одного и того же эмбрионального источника — наружного зародышевого листка (эктодермы) и являются производными эпидермиса кожи.
• Идентичный химический состав:
• Главным строительным материалом обоих образований выступает один и тот же плотный нерастворимый волокнистый белок — кератин.
• Сохранение чешуи у современных птиц:
• На неоперенных участках задних конечностей птиц (на цевке и пальцах ног) сохраняются типичные роговые чешуйки, аналогичные чешуе ящериц, а концы пальцев снабжены роговыми когтями.
• Микроструктурное развитие в эмбриогенезе:
• На ранних этапах развития зародыша птицы зачаток пера представляет собой обычный кожный бугорок (сосочек), абсолютно неотличимый от зачатка роговой чешуи эмбриона пресмыкающегося, что служит неопровержимым доказательством происхождения птиц от древних рептилий.