Содержание
Перо птицы
Изменения в строении скелета птицы
Глаза птицы
Обоняние у птиц
Клюв птицы
Лапы у птиц
Крылья у птиц
Статья посвящена рассказу о том, как организм птицы приспособился для полета. Сам по себе полет не является привилегией одних птиц.
Летают насекомые, да и среди млекопитающих есть настоящие летуны, образовавшие семейство летучих мышей. Даже человек теперь летает с помощью созданных им машин.
Но вот перо — это исключительное явление, и именно оно сделало птиц наиболее совершенными аэронавтами царства животных.
Перо птицы
Перо — поистине чудо инженерного искусства природы. Присмотритесь к контурному перу голубя. Оно почти ничего не весит и тем не менее очень прочно.
Твердый стержень обеспечивает жесткость там, где требуется поддержка, но ближе к кончику он становится упругим, как того требует аэродинамика полета.
Под микроскопом вы увидите, что параллельные бородки, отходящие от стержня под углом в 45 градусов, вовсе не похожи на волоски, а представляют собой как бы миниатюрную копию самого пера.
Они несут множество ответвляющихся в обе стороны маленьких бородочек, которые переплетаются с бородочками соседних бородок с помощью совсем уже крохотных ответвлений – это последние снабжены крючочками, обеспечивающими прочность такого соединения.
На одном-единственном голубином пере под микроскопом можно насчитать сотни тысяч бородочек и миллионы их ответвлений и крючочков. Каким же образом процесс эволюции создал эту чудо-конструкцию?
Не требуется особого воображения, чтобы увидеть в пере видоизмененную чешую, подобную чешуе пресмыкающихся, — продолговатую, прикрепленную к коже одним концом пластинку, края которой секлись и расходились веерообразно до тех пор, пока не образовали ту крайне сложную структуру, которую мы видим сегодня.
Скелет колибри и полая бедренная кость вымершего эпиорниса показывают, какими крохотными и какими огромными бывают птицы.
Собственно говоря, у птиц на ногах и пальцах еще сохранились чешуи, сходные с чешуями пресмыкающихся. Перья, разумеется, обеспечивают птице не только способность летать. Они образуют легкую, прочную, теплую, не знающую сноса одежду. Сколько у птицы перьев?
Когда-то этот вопрос задавался в шутку, чтобы озадачить собеседника, как и вопрос о том, сколько листьев на дереве или звезд на небе. Однако контурные перья птиц были пересчитаны уже давно и неоднократно.
Однажды работник на ферме, побившись об заклад, пересчитал перья плимутрокской курицы. Их оказалось 8 325. Другой исследователь, терпеливо ощипав американского лебедя, насчитал 25 216 перьев, причем около 80 процентов их приходилось на голову и длинную шею.
Рубиногорлая колибри дала очень низкую цифру всего 940 перьев, однако на единицу поверхности кожи у этой крошки перьев оказалось гораздо больше, чем у лебедя.
Колибри.
Число перьев довольно постоянно для каждого вида. Оно может изменяться в течение года. Например, три домовых воробья, обследованные зимой, имели в среднем чуть больше 3 550 перьев, тогда как в более легком, летнем наряде двух особей, обследованных в июле, их оказалось примерно на 400 штук меньше.
Воробей.
У щегла зимой бывает на 1 000 перьев больше, чем летом.
Как ни прочно перо, оно все же снашивается. Перья растрепываются, а иногда и ломаются. Поэтому каждой взрослой птице приходится обновлять свое оперение по крайней мере раз в году чаще всего в конце лета, после завершения гнездового сезона.
Одновременно все перья сбрасывают только пингвины, у других же птиц этот процесс проходит постепенно, в определенной последовательности.
Пингвины.
Маховые и рулевые перья обычно сбрасываются парами — одно справа и другое, симметричное ему, слева — и тут же начинают расти сменные.
Изменения в строении скелета птицы
После того как птицы ответвились от генеалогического древа рептилий, изменения в строении их скелета происходили главным образом в сторону приспособления к жизни в воздухе.
Кости у них стали полыми, точно сухие макароны, а в некоторых крупных костях даже возникли внутренние распорки, обеспечивающие их прочность. Поскольку полет требует жесткой рамы, остов птицы утратил гибкость, а многие кости срослись между собой.
На грудине развился киль, обеспечивающий прикрепление колоссальной летательной мускулатуры, на которую приходится от 15 до 25 процентов общего веса птицы, а у колибри — целых 30 процентов.
Для сравнения заметим, что вес грудных мышц человека составляет менее одного про цента его веса.
Малый вес — необходимое условие полета. И у птицы, кроме пары маленьких розовых легких, есть удивительная система воздушных мешков, которая охватывает все важнейшие части тела и даже соединяется с пустотами некоторых полых костей.
Благодаря этим похожим на мыльные пузыри мешкам птица использует вдыхаемый воздух гораздо эффективнее, чем даже млекопитающие с их относительно большими легкими.
Кроме того, воздушные мешки исполняют теплообменника. У птиц, несмотря на быстрый обмен веществ и высокую температуру тела, нет охлаждающих потовых желез.
Глаза птицы
Для полета необходимы также зоркие глаза. И ни одно живое существо не может сравниться с птицей по остроте зрения. Ястреб — перепелятник видит в восемь раз лучше, чем человек.
Ястреб.
Глаз птицы чрезвычайно велик, если мерить его меркой млекопитающих. Открытая часть роговой оболочки, доступная нашему взгляду, просто ничтожна по сравнению с огромным глазным яблоком, которое почти неподвижно лежит в костяной глазнице.
У многих птиц глаза по объему больше мозга. Глаз орла или крупной совы по величине равен глазу человека, а глазное яблоко страуса имеет в поперечнике 5 сантиметров — лишь чуть меньше теннисного мяча.
Птицы различают предметы яснее, чем мы, не только на дальних расстояниях, но и на ближних. Певун, постоянно наблюдающий, не появится ли вдали ястреб, способен мгновенно сфокусировать взгляд на крохотном яичке насекомого возле самого своего клюва.
Но дело не ограничивается тем, что глаз птицы может служить ей и подзорной трубой и лупой; кроме того, большинство птиц обладает и монокулярным и бинокулярным зрением. Бинокулярное зрение — способность одновременно четко видеть изображение предмета обоими глазами.
Их глаза в отличие от наших расположены не в одной плоскости спереди (исключение составляют совы), а по бокам головы. В результате каждый глаз обладает большим полем бокового зрения.
Сова.
Прямо впереди, где два поля монокулярного зрения накладываются друг на друга, давая единое изображение, у птицы имеется поле бинокулярного зрения.
Однако вальдшнепу не слишком нужно поле бинокулярного зрения впереди, когда он зондирует землю своим чутким клювом, ища невидимых червей. Ему важно заметить опасность, приближающуюся сзади или сверху, пока его клюв погружен в почву.
По этой причине глаза у него помещаются чуть ближе к затылку и чуть выше, чем у остальных птиц, поэтому, кроме относительно узкого поля бинокулярного зрения, обращенного вперед, у вальдшнепа есть бинокулярное поле зрения, обращенное назад и вверх.
Таким образом, вальдшнеп в буквальном смысле слова способен видеть затылком и обладает полем зрения 360 градусов. Как, впрочем, и утки, хотя поле бинокулярного зрения сзади у них, по-видимому, несколько меньше.
Большие глаза совы, обращенные вперед, как у человека, обеспечивают ей в основном бинокулярное зрение.
Приспособленные для охоты в сумерках ночью, эти удивительные глаза расположены в глубоких роговых трубках, и их можно сравнить с большими светосильными объективами, вмонтированными в миниатюрные фотоаппараты с малым размером кадра.
Перевернутая голова болотной совы демонстрирует удивительную гибкость шеи, позволяющую этим птицам поворачивать голову почти в любом направлении.
Если бы сетчатка глаза совы находилась в том же соотношении с огромным хрусталиком, как у других птиц, глазные яблоки совы не поместились бы в ее черепе.
Некоторых сов из-за ограниченности их бокового зрения можно ловить руками. Нужно просто шевелить пальцами одной руки в метре от глаз такой совы, чтобы отвлечь ее внимание, а тем временем осторожно подвести к ней сзади другую руку.
Совы лишены широкого поля монокулярного зрения, которым обладает большинство птиц. Их глаза к тому же закреплены в глазницах неподвижно. Такая почти жесткая конструкция глаза компенсируется крайней подвижностью шеи.
Не способные видеть уголком глаза, совы постоянно вертят головой, причем в любую сторону они могут повернуть ее намного больше, чем вполоборота.
Сова демонстрирует удивительную гибкость шеи.
Это постоянное выворачивание шеи создает впечатление, будто голова совы повертывается на полные 360 градусов, чем и объясняется старинное поверье, что сову можно заставить самой свернуть себе шею.
Сколько мальчишек пыталось добиться этого, описывая круги вокруг пня, на котором сидит сова! Но на половине оборота голова мгновенно вывертывается в другую сторону, и птица продолжает немигающим взглядом следить за юным экспериментатором.
Кстати, о мигании: совы — единственные птицы, которые, мигая, опускают верхнее веко, что придает им странное сходство с человеком. Однако, засыпая, они поднимают нижнее веко, как все птицы.
Наиболее близоруки из всех птиц, пожалуй, нелетающие новозеландские киви, которые кормятся по ночам и, судя по всему, находят червей с помощью обоняния.
Обоняние у птиц
Ноздри у этих птиц весьма удобно расположены на кончике длинного тонкого клюва, а потому глаза для киви далеко не главный орган чувств: эксперименты показали, что эти лишенные крыльев мохнатые шары без всякого труда обнаруживают корм только по запаху.
Они сразу же направлялись к тем ведрам, где в песке были зарыты черви, а на остальные не обращали ни малейшего внимания.
Биологи продолжают спорить о том, насколько важно обоняние для большинства птиц. Трубконосые (альбатросы, буревестники и качурки), несомненно, обладают очень тонким вкусом, но обоняние у них не очень развито.
Считается, что утки имеют очень тонкое обоняние. Однако орнитологи никак не могут согласию, решая вопрос о том, находят ли грифы падаль с помощью зрения или обоняния. Видимо, у одних видов грифов главную роль играет обоняние, у других — зрение.
Видео: Гуси – спокойствие и Relax
Клюв птицы
Голова птицы без перьев и кожи состоит словно только из клюва и глазных яблок. Кости черепа очень легки, а потому и хрупки, черепная коробка весьма невелика, зубов птицы в процессе эволюции лишились вовсе.
Зато клюву принадлежит крайне важная роль, так как он заменяет птице руку. С его помощью она хватает предметы, подбирает их и чрезвычайно ловко ими манипулирует.
Клюв служит и инструментом — молотком, долотом, клещами, кусачками, секатором, щипцами для колки орехов, крюком, копьем, ситом и даже (у пеликанов) рыночной кошелкой.
С помощью клювов птицы приводят в порядок свои перья, подают сигналы, вьют гнезда, ухаживают за птенцами, убивают добычу и обороняются. И ведь все это они проделывают губами!
Потому что клювы, грубо говоря, это видоизменившиеся губы, затвердевший эпидермис, который образует роговой чехол на выступающих костях челюстей.
У большинства птиц клюв прекрасно приспособлен для каких-то определенных задач. Но непонятно, какой цели служат гротескные клювы тропических туканов и птиц — носорогов огромные, разноцветные и такие несуразные, что только диву даешься, как птица, обремененная такой махиной, способна подниматься в воздух.
На самом же деле эти клювы легки, почти как губчатая резина, из-за множества воздушных полостей их толще. Но какую роль в выживании вида играет это объемистое украшение, мы не знаем.
Лапы у птиц
Лапы у птиц разнообразны не менее, чем клювы. С их помощью птицы бегают, сидят на ветках, бродят по мелководью, разгребают землю и хватают добычу. Но это далеко не полный перечень их функций.
У цапель на среднем пальце есть гребень, чтобы чесаться и приглаживать перья. У жаворонков и коньков, много времени проводящих на земле, коготь заднего пальца вытянут, как шпора, и помогает им удерживать равновесие, когда дует сильный ветер.
У некоторых тетеревиных осенью по бокам пальцев появляются особые выросты, и к тому времени, когда выпадает снег, они уже успевают обзавестись отличной парой «лыж».
Некоторые птицы действуют своими лапами, как руками. Синица, долбя семечко подсолнечника клювом, крепко зажимает его в пальцах. Когда ястреб раздирает добычу клювом, он держит ее когтями. Особенно ловко орудуют своими лапами попугаи, среди которых есть даже левши и правши.
Большинство плавающих птиц — утки, гуси, гагары, бакланы, чайки и альбатросы — имеют между пальцами перепонки, а у лысух и плавунчиков на пальцах есть кожистая лопасть или оторочка.
Но самыми лучшими веслами снабжены поганки, замечательные ныряльщицы. Не только пальцы окаймлены с обеих сторон оторочкой, но даже цевки и когти уплощены и образуют отличную гребную лопасть.
Некоторые птицы дерутся ногами. Про шпоры домашних петухов и фазанов знают все. Говорят, что удар двупалой ноги разъяренного страуса страшнее удара лошадиного копыта.
Но, пожалуй, наиболее смертоносным оружием обладают казуары: их внутренние пальцы снабжены длинными, кинжалоподобными когтями, которыми они бьют друг друга во время драк.
Крылья у птиц
Форма птичьего крыла идеально приспособлена для полета: плотное и тупое по ведущему краю, суживающееся и веерообразное по поддерживающему краю, плоское или слегка вогнутое снизу, что способствует созданию подъемной силы, оно несколько выгнуто вверх для большей обтекаемости.
При машущем полете для создания подъемной силы используется только половина крыла, его локтевая часть, прилегающая к телу.
Концевая же половина крыла, кистевая часть и особенно длинные, гибкие первостепенные маховые перья служат для движения вперед — как винты у самолета — и для поддержания равновесия.
Полет птицы.
В этом птичье крыло радикально отличается от самолетного, поскольку винты самолета не являются частью крыла.
При машущем полете каждый «винт» описывает полукруги – вперед при махе вниз, обеспечивая продвижение птицы, и назад (почти не вызывая продвижения) при махе вверх.
В момент перехода от маха вниз к маху вверх гибкие первостепенные маховые перья расходятся, свободно пропуская воздух. Одновременно локтевая половина крыла продолжает создавать подъемную силу и стабилизировать полет.
Ведущий край крыла может быть задран, что увеличивает угол атаки и подъемную силу.
Об аэродинамике птичьего полета написаны бесчисленные работы, но в отличие от жесткого самолетного крыла упругое подвижное крыло птицы сложно поддается исчерпывающему аэродинамическому анализу.
Моделирование полета при помощи компьютерных программ помогает определить, какие силы воздействуют на крыло птицы в полете.
Питерсон Р.
Видео: Лебеди, утки и пеликаны – кричат переговариваются
Навигационная система животных — биологический компас животных
Утенок – как утенок вылупился из яйца
Сова поселилась в доме
Волнистый попугайчик — научить разговаривать попугая
Ночное нападение и друзья наши меньшие
