Птичье царство.

С незапамятных времен птицы, как никакие другие живые существа, притягивали восхищенный взгляд человека. Эти прекраснейшие создания встречаются практически повсюду - от полярных льдов до шумных городских центров.

Сегодня нашу планету населяют миллиарды птиц, принадлежащих к 9000 с лишним видов. Вся эта несметная рать разделяется на 27 основных групп, или отрядов, а те, в свою очередь, на 175 семейств.

Костный остов.

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.

Сложный крестец.

Сзади ряд сросшихся становыми 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.

Многие птичьи косточки представляют собой полые трубки, укрепленные внутри тонкими распорками. Это придает им особую прочность при малом весе.

Грудная клетка обракована ребрами, сросшимися с позвоночником вверху и грудной костью внизу. На каждом ребре имеется выступающая назад шпора, или крючковидный отросток, характерный только для итпц. Эти отростки плотно притянуты к ребрам связками и, заходя друг за друга, сплетаются в прочный каркас, похожий на корзинку.

Вся эта конструкции вместе с мощной грудной 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.

Превращения конечностей

Претерпев значительные изменения, передние конечности предков птиц в процессе эволюции превратились в крылья. Правда, плечевые, лучевые и и остевые кости птиц вполне сравнимы с нашими, но зато пястные косточки на кончике крыла изменились почти до неузнаваемости. От пяти пальцев остались три, два из которых лишь слегка обозначены.

Поскольку огромные летательные мускулы расположены прямо под крыльями, рядом с центром тяжести птицы, поддерживать в воздухе равновесие для неё не проблема. Но ноги размещены немного позади центра тяжести, и поэтому возникает вопрос - почему птица "не клюет носом", стоя на земле?

Дело в том, что скрытая под оперением бедренная кость, в отличие от аналогичных костей у человека или других млекопитающих, расположена вдоль туловища и соединена с ним несколькими мышцами. Таким образом, коленный сустав в нижнем конце бедра находится гораздо ближе к центру тяжести, позволяя сохранять равновесие. Именно он является эквивалентом нашего тазобедренного сустава.

Две видимые части птичьей лапы вообще не имеют аналогов. Верхняя часть, похожая на наше бедро, на самом деле образована из сросшихся костей голени, а нижняя - из сросшихся нижних косточек голени и верхних косточек стопы. Расположенный между ними сустав, похожий на сгибающееся назад колено, не имеет точного аналога в скелете человека, но примерно соответствует нашей лодыжке.

Пальцев на лапе не более четырех (пятый палец, имеющийся у других позвоночных, исчез на ранних этапах эволюции). У некоторых видов только три пальца, а у страуса - и вовсе два, они образуют утолщенную, похожую на копыто и удобную для быстрого бега мозоль. Каждый палец снабжен когтем. Строение птичьих лап весьма разнообразно и зависит от образа жизни того или иного вида.

Полет и оперение.

В полете крылья приводятся в движение мощными летательными мышцами, на которые приходится от 15 до 20% общего веса птицы. Эти парные мышцы расположены по обе стороны киля грудшшой кости. Более крупные внешние мускулы, сокращаясь, опускают крыло, а гораздо меньшие внутренние мышцы поднимают его, действуя через блочную систему связок.

Вместо незамысловатых взмахов вверх-вниз крылья описывают в полете сложную траекторию, похожую на восьмерку. Окаймляющие предплечье маховые перья второго порядка создают подъемную силу. Растущие из пальцев и запястья маховые перья первого порядка обеспечивают горизонтальную тягу, скручиваясь при движении крыла вниз и разрезая воздух, словно пропеллер. Вертикальную тягу создает и аэродинамический (изогнутый) профиль крыла, поддерживая птицу в воздухе, ибо над крылом воздух движегся быстрее, чем под ним, за счет чего и создается подъемная сила.

При медленном полете этот эффект ослабевает, и птица компенсирует потерю, раскрывая миниатюрные "спинакеры", или крылышки, из нескольких перьев, растущих из рудиментарных пальцев на сгибе крыла, которые, подобно закрылкам самолета, сглаживают воздушные завихрения. Есть и другой способ сохранить высоту - широко расправить перья на кончиках крыльев. Все эти сложные манипуляции птица выполняет автоматически, со скоростью и точностью, немыслимой даже для самого современного самолета.

Птичьи перья состоят из кератина - так же, как наши волосы и ногти - причем под каждым старым перышком подрастает новое, которое примерно раз в год выталкивает его прочь. Перо представляет собой центральный стержень, окаймленный с двух сторон симметричными опахалами, состоящими из множества бородок. Под микроскопом видно, что каждая бородка снабжена по всей длине рядам бесчисленных крючочков. Крючочки соседних бородок цепляются другая друга. Чистя перышки, птица перебирает их клювом, застегивает крючочки, словно замки-молнии, и разглаживает поверхность опахала, чтобы оно эффективнее функционировало в полете. У большинства птиц в основании хвоста имеется особая копчиковая железа.

С помощью клюва они смазывают перья жиром, выделяемым железой. Эта процедура помогает сохранить структуру оперения п защищает его от намокания.

Общее количество перьев зависит от размеров птицы. У колибри их не больше тысячи, тогда как у лебедя - свыше 25 000.

Ослепительный наряд.

Краски для скромного камуфляжного оперения или яркого брачного наряда берутся из двух разных источников. Например, пигменты типа меланина окрашивают перья во всевозможные оттенки черного и коричневого, а каротиноиды

в красный и оранжевый. Радужное сверкание цветов, как у колибри, создастся благодаря особой структуре перьев, отражающих лишь часть видимого спектра.

За исключением некоторых видов, в том числе пингвинов, птичьи перья растут не беспорядочно, а в строго определенных местах и направлениях. Во время сезонной линьки изношенные или поврежденные перья сбрасываются, а им на смену (пристает теплое зимнее оперение или яркий брачный наряд, большинство птиц сбрасывает за один раз лишь часть своих маховых перьев, чтобы нe утратить способности летать, но, к примеру, утки, лебеди и гуси сбрасывают все сразу и месяц-другой привязаны к земле.

Дыхание.

Чрезвычайно высокоразвитые системы дыхания и кровообращения позволяют птицам выдерживать в полете огромные нагрузки. У любого млекопитающего воздух в процессе дыхания поступает в легкие и через них же выходит обратно. Вместо этой довольно неэкономной системы "вдох-выдох", обеспечивающей замену в легких не более 75% воздуха, у | птиц действует сквозная система дыхания, позволяющая замещать практически весь воздух. Сначала он поступает в пару объемистых воздушных мешков позади легких, затем в сами легкие и уже оттуда - наружу через передние воздушные мешки.

Эта система позволяет крови гораздо эффективнее обогащаться кислородом и избавляться от углекислого газа. Птицам нипочем разреженный воздух больших высот. Известен случай столкновения грифа с самолетом в небесах Западной Африки на высоте 11 274м. Человек там мгновенно бы погиб без кислородной маски.

Сердце птицы, как и сердце млекопитающего, состоит из четырех камер, обеспечивающих раздельную циркуляцию артериальной и венозной крови. Благодаря этому темп птичьей жизни намного быстрее, чем у рыб, земноводных или рептилий, в сердце у которых всего три камеры.

Сердце у птицы гораздо крупнее и сильнее, чем у одинакового по размеру млекопитающего. Вообще говоря, у мелких пичужек величина сердца по отношению к массе тела гораздо больше, чем у более крупных видов. То же относится и к частоте сердцебиения.

Питание и пищеварение

В процессе эволюции изначальная функция передних конечностей, превратившихся в крылья, была утрачена. Поэтому управляться с нищей, выкармливать птенцов, и строить жилище птицам приходится лапами и клювом.

Птичий клюв состоит из верхней и нижней челюстей. Это костные выросты черепа, покрытые роговой кератиновой оболочкой. Однако здесь она непрерывно растет, так как постоянно изнашивается от взаимного трения челюстей. R зависимости от образа жизни н структуры питания, птичьи клювы имеют самую различную форму и величину.

Изо рта пища поступает в желудок по узкой трубке пищевода. У многих птиц в пищеводе имеется объемистый вырост, называемый зобом, где может храниться значительный запас корма для дальнейшего переваривания в спокойной обстановке либо для выкармливания птенцов.

Пожертвовав ради большей легкости массивными челюстями и зубами и перенеся центр тяжести в середину тела, чтобы лучше управлять им в полете, птицы перетирают пищу в мускульном отделе желудка. У птиц, питающихся насекомыми, рыбой или мясом, концентрированные желудочные соки легко расщепляют сравнительно мягкий корм. Зато таким вегетарианцам, как воробьи, синицы или гуси, приходится заглатывать мелкие камешки, которые помогают перетереть пищу в желудке.

Той же цели - облегчению конструкции - служит и высокая концентрация мочи, которая почти не содержит воды. Перед выведением из организма моча смешивается с твердыми экскрементами в клоаке (мочевого пузыря у птиц нет). У многих плотоядных птиц, в том числе сов, чаек, цапель и зимородков, в желудке образуются твердые комочки из кусочков костей, шерсти и прочих непереваренных остатков съеденной добычи, которые время от времени срыгиваются.

Яйца, гнезда и птенцы.

Вce птицы, ведущие свои род от яйцекладущих рептилий, тоже откладывают яйца вместо вынашивания потомства внутри организма. Чтобы свести до минимума лишний вес, они даже откладывают яйца по одному, а не все сpaзy. Даже половые органы птиц - особенно самок - в процессе предельного облегчении конструкции стали почти незаметными, за исключением периода спаривания.

По мере продвижения по яйцеводу, каждая оплодотворенная яйцеклетка, упрятанная в питательный желтковый мешочек, покрывается белковой (альбуминовой) оболочкой и твердой известковой скорлупой, которая может окраситься некоторыми пигментами, например, погибшими эритроцитами. Такой защитный рисунок, состоящий из всевозможных крапинок и пятнышек, оберегает яйца от зоркого глаза хищников. Не исключено, что по индивидуальной раскраске обитатели огромных птичьих базаров отличают свою кладку от соседской.

У птиц, живущих в норах или дуплах, яйца обычно белые, так как их легче разглядеть в темноте, да и прятать незачем.

Гнезда защищают от хищников и укрывают от непогоды кладку, птенцов и их родителей. Некоторые птицы вообще не вьют гнезд. Скажем, чистики откладывают яйца прямо на узких выступах

неприступных скал. Яйцо чистика заужено на одном конце, и, если его случайно надеть, не скатится вниз, а, скорее, опишет полукруг. Императорские и королевские пингвины постоянно носят яйца на лапах, прикрыв пх от мороза складками брюшка. Иные птицы довольствуются парой собранных камешков или веточек, больше полагаясь на защитную окраску яиц.

Многие пернатые плетут затейливые гнезда-корзинки, а кое-кто, стремясь обезопасить потомство, даже сооружает над ними крышу. Самые затейливые гнезда искусно вьют некоторые ткачики и трупиалы Нового Света, а также птицы-портные, мастерски сшивающие два листка паутиной или другим подручным материалом.

Инкубационный период, т. с. время превращения оплодотворенной яйцеклетки в готового вылупиться птенца, длится от 12 дней у мелких певчих птичек до 79 дней у некочорых альбатросов. У большинства мелких птиц инкубация не начинается, пока не будет отложена вся кладка. Зато у многих крупных видов она начинается тотчас после отложении первого яйца, и птенцы вылупливаются поочередно. Потомство многих пернатых, гнездящихся на земле, например, болотных, способно самостоятельно бегать и находить корм чуть ли не сразу после появления на свет. Но естьи другая крайность - птенцы многих воробьиных появляются на свет голыми, слепыми и первые дни нуждаются в тепле и заботе родителей.