Fyziologické vlastnosti ptáků.

Co lidé vymyslí, aby se dostali do vzduchu: letadla, vrtulníky, horkovzdušné balóny a vzducholodě. Každý z nás alespoň jednou snil o tom, že se jednou naučí létat ve vzduchu a pohybovat se po světě bez silnic. Ale bohužel nemůžeme létat sami. Ale ptáci to dělají báječně! Navrhuji ponořit se do studia anatomie a morfologie ptáků a zjistit, jak zvládají létat.

<strong>Původ ptáků</strong>

Předpokládá se, že ptáci se vyvinuli od starověku plazi. Existují pro to paleontologické důkazy: vědci během vykopávek našli pozůstatky úžasných zvířat. Pomocí speciálních metod bylo určeno jejich přibližné stáří – asi 150 milionů let!

Jméno jednoho z těchto úžasných zvířat je Archaeopteryx. Říká se tomu „přechodná forma“ mezi plazy a ptáky.

Přechodná forma – mezičlánek ve vývoji mezi dvěma velkými taxony.

Jak vypadal Archaeopteryx?

Archaeopteryx vypadal jako napůl plaz, napůl pták. Jeho struktura obsahovala znaky obou skupin živočichů. Podívejme se na ně podrobněji:

<strong>Morfologie a anatomie ptáků</strong>

Celé tělo ptáků se neustále přizpůsobuje let. Vše, co jim brání v létání, se v průběhu evoluce zmenšuje a objevuje se vše, co pomáhá. To znamená, že abychom si zapamatovali všechny aromorfózy ptáků, musíme přemýšlet, jako bychom navrhovali letadlo.

Problém 1: vítr

První problém se vzduchem je turbulentní víry. Tak se nazývají proudy vzduchu, které ulpívají na těle a brání mu v normálním pohybu. Zapamatujte si sami: ve větrném počasí je mnohem snazší chodit v zapnuté bundě, aby se vám vítr nelepil na svrchní oblečení a nekomplikoval vám pohyb.

Jak se vypořádat s víry?

Musíte se ujistit, že není nic, na čem by se vzduch držel. Tvar těla by měl být zjednodušenéjako letadlo. Chcete-li to provést u ptáků:

• objeví se peří
• aerodynamický tvar těla,
• Ocasní obratle jsou srostlé.

Jaké druhy peří existují?

• Obrysové krycí sklíčko zjemňuje tělo a dodává barvu. Pokrývají celé tělo, a proto se jim říká „krycí“.
• Obrysový setrvačník kryty křídla. Máváme křídly – to znamená, že letky jsou tam.
• Obrysové řízení tvoří ocas. Ocas pro ptáka je kormidlo, proto ocasní pera pokrývají ocas.
• Downy zajistit tepelnou izolaci. Stejně jako péřová bunda zadržuje peří teplo ve vzduchových dutinách mezi peřím.
• vláknité peří umístěné pod obrysovými, plní funkci dotyku.
• Štětinyumístěné kolem úst, se podílejí na zachycování potravy.

Problém 2: hmotnost

Další problém, který je třeba vyřešit, je tělesná hmotnost. Zkuste vyhodit prázdnou láhev a láhev naplněnou vodou do vzduchu. Druhý samozřejmě dopadne rychleji: působí na něj větší gravitační síla. Na let tedy musíme nějak zhubnout!

pro úleva těla u ptáků:

• zuby mizí
• tvoří se duté kosti
• močový měchýř je snížený,
• dvojtečka se zkracuje.

Duté kosti Říká se jim tak, protože mají dutiny – prostory naplněné vzduchem.

U obratlovců se moč ukládá v měchýř. U ptáků tento orgán chybí jako zbytečný – moč tam nahromaděná zatěžuje tělo a to je za letu nerentabilní. Výsledná moč okamžitě vytéká. Pokud vám tedy pták, který prolétne kolem, ušpiní vaše auto, není to pomsta za to, že jste ho nenakrmili, ale přirozený fyziologický proces.

Problém 3: Energie

Další problém – létat potřebujete hodně energie. Porovnejte: na překonání 1 km cesty spotřebuje osobní letadlo Boeing 737-300 2600 kg paliva a gazela pouze asi 5-6 kg. Nyní se zamysleme: odkud získávají živé buňky energii a jak jí získat co nejvíce?

Nejvýnosnější možností získávání energie je kyslíkové stadium metabolismus. V této fázi se tvoří až 36 molekul ATP! Více o rozdílech mezi fázemi energetického metabolismu si můžete přečíst v článku „Fotosyntéza, chemosyntéza, energetický metabolismus“. Zde ale opět nastává potíž – aby kyslíková fáze probíhala normálně, musí být buňkám dodáváno hodně kyslíku.

Aktivně zásobovat buňky kyslík, ptáci potřebují:

• houbovité plíce a vzduchové vaky,
• čtyřkomorové srdce a jasné oddělení arteriální a venózní krve,
• teplokrevný.

Houbovité plíce ptáci mají větší oblast výměny plynů než buněčné plíce plazů. Podívejte se na jejich strukturu – existuje mnohem více oddílů!

Kromě toho se objevují ptáci vzduchové vaky. Při nádechu se do nich dostává další část vzduchu, kterou lze využít při výdechu. Tímto způsobem získáme ještě více kyslíku: k výměně plynů dochází jak při nádechu, tak při výdechu.

Plicní ventilace u ptáků

Čtyřkomorové srdce Je nutné, aby se krev nemíchala. Přepážka v komoře zabraňuje míšení arteriální a venózní krve. Tkáně jsou tedy vyživovány arteriální krví, ve které je koncentrace kyslíku mnohem vyšší než ve smíšené krvi.

Většina chemických reakcí (včetně oxidace látek) probíhá rychleji při zahřátí. Proto je důležité, aby ptáci vždy udržovali dostatečně vysokou tělesnou teplotu. Například pro holuba je normální tělesná teplota 43,5 ℃. Tato funkce umožňuje pojmenovat ptáky teplokrevný nebo homeotermický zvířat.

Homeothermic – schopnost udržovat stálou tělesnou teplotu.

<strong>Ptáci v letu</strong>

Velký! Promysleli jsme všechny problémy „vzduchu“ a nyní je tělo zcela připraveno k letu.

Jak ale zvednout tělo ze země?

• Abyste ještě vzlétli, musíte se od povrchu odrazit silou. Silný tlak pomáhá realizovat tarsus. Jedná se o další kost v dolní končetině ptáků, která spojuje prsty a dolní končetinu. Tarsus také přispívá k tlumení nárazů při přistání – aby se noha při rychlém přistání nezlomila, je potřeba ji zpevnit! Kromě toho jsou k tarzu připojeny šlachy, které umožňují ptákům nespadnout během spánku.

• V okamžiku vzletu ptáci silně mávají křídly. Aby byla tato první klapka dostatečně pevná a křídla se během letu neunavila, jsou prsní svaly ptáků velmi vyvinuté. Jak je to dlouho, co jsi nakrájel kuřecí prsa? Pamatujte, jak je tlustá – takové svaly jí bude závidět každý kulturista! Prsní svaly ptáků jsou připojeny ke speciálnímu výrůstku hrudní kosti – kýl.

No, to je ono, s takovou stavbou těla se určitě můžeme zvednout ze země a letět! Nyní je správná poslední věc řídit aby létali přesně tam, kam potřebují.

A ovládat své tělo ve vzduchu je mnohem obtížnější než na zemi! Jen si to představte – vy a já se pohybujeme pouze ve směrech “vpřed-vzad” a “vpravo-doleva”, ale ptáci mají jinou osu pohybu – “nahoru-dolů”. Potřebujeme komplexní palubní počítač, který bude řídit polohu těla v prostoru.

Část mozku zodpovědná za koordinaci pohybů se nazývá „mozeček” U ptáků je velmi dobře vyvinut, takže mají výbornou kontrolu těla ve vysokých nadmořských výškách.

U ptáků se zvyšuje a vyvíjí mozková kůra – oddělení odpovědné za komplexní chování. Proto jsou ptáci schopni primitivních myšlenkových procesů: mají například velmi dobrou paměť. Pamatujte na mluvící papoušky: přesně reprodukují slova trenéra až po zvuk.

Shrňme vše výše uvedené a vyjmenujme to hlavní aromorfózy ptáků:

• progresivní vývoj nervového systému;
• houbovité plíce, vzhled vzduchových vaků;
• čtyřkomorové srdce, teplokrevné;
• peří – rohovité útvary;
• přeměna předních končetin na křídla.

<strong>Vývoj ptáků</strong>

Ptačí embryo se vyvine do vejce. Pojďme se blíže podívat na to, proč ptáci kladou vajíčka a proč se jejich mláďata nemohou narodit stejně jako savci!

Za prvé, vejce je nezbytné pro ochrany embryo před vyschnutím – bez vody nebude moci žít. Abychom toho dosáhli, obsahují vaječné bílky velké množství vlhkosti. A žloutek obsahuje rezervu bílkovin – z toho embryo přijímá výživa před vylíhnutím.

Kromě bílku a žloutku zahrnuje struktura vejce skořápka, provazce a vzduchové komory.

<strong>Funkce vaječných struktur</strong>

Shell odděluje obsah vajíčka od vnějšího prostředí. Ale embryo musí nějakým způsobem přijímat kyslík, aby mohlo dýchat – jinak se v tomto hustém „skafandru“ jednoduše udusí. Za tímto účelem má skořápka četné póry – přes ně vstupuje kyslík a vystupuje oxid uhličitý. Veškerý oxid uhličitý však nemůže uniknout malými póry – hromadí se v nich vzduchové komory.

Lano jsou potřeba k tomu, aby se embryonální kotouč otočil na teplejší stranu – na tu, ze které slepice ohřívá vejce tělem.

Vývoj u ptáků přímý, tedy z vajíčka se vylíhne mládě, které je velmi podobné dospělému.

Jak jsme řekli dříve, ptáci mají dobře vyvinutý přední mozek, který je zodpovědný za složité chování. Díky tomu je to možné péče o potomstvo.

Vzpomeňte si na karikaturu „Little Penguin Lolo“, ve které byli tučňáci odděleni od svých rodičů. Hlavní postavy pronásledovaly nejrůznější nebezpečí: museli utéct před predátory a pytláky, sami si hledat potravu, bojovat s konkurenty o hnízdiště. V raných fázích vývoje ptáků všechny tyto problémy řeší rodiče: krmí mláďata, učí je létat a hledat potravu a chrání je před predátory. To přispívá k většímu přežití kuřat a populace jako celku.

<strong>Kontrola faktů</strong>

• Ptáci se vyvinuli z plazů. Přechodná forma – Archaeopteryx.
• Pro odlehčení váhy V kostech ptáků jsou dutiny, ocasní obratle a močový měchýř jsou zmenšeny a střeva jsou zkrácena.
• K uspokojení energetických potřeb ptákům se vyvinou houbovité plíce, vzduchové vaky a čtyřkomorové srdce.
• V kostře ptáků, dodatečně vytvořené kýl и tarsus.
• Je potřeba vyvinutý přední mozek a mozeček ovládat tělo za letu.
• Charakteristické pro ptáky péče o potomstvo.

<strong>zkontroluj se</strong>

1 úloha.

Z níže uvedených organismů vyberte přechodnou formu mezi plazy a ptáky.

1. coelacanth
2. Ichthyostega
3. ještěr zubatý
4. Archaeopteryx

2 úloha.

Vyberte komplikaci ptačí kostry.

1. končetiny pod tělem
2. zvýšení počtu obratlů
3. vzhled kýlu a tarzu
4. vymizení bérce

3 úloha.

Mezi aromorfózy třídy Bird patří.

1. tříkomorové srdce
2. mezoderm
3. houbovité plíce
4. zvýšení délky tlustého střeva

4 úloha.

Péče o potomstvo je dána progresivním vývojem.

1. oběhový systém
2. Nervový Systém
3. dýchací systém
4. vylučovací soustava

5 úloha.

Která struktura vajíčka je zodpovědná za výživu embrya?

1. žloutek
2. protein
3. lana
4. vzduchové komory

Odpovědi: 1-4; 2-3; 3-3; 4-2; 5 – 1.

Ptáci se liší od všech ostatních druhů zvířat nejen svým zvláštním vzhledem, ale také řadou fyziologických procesů a vlastností.

Kůže nebo peří

Ptáci jsou jedinými živými tvory na naší planetě, kteří mají peří jako kůži. Podle vědců je peří poslední formou evoluce šupin, které pokrývaly těla dinosaurů. Jak se měnily klimatické podmínky a způsob života ptáků, potřebovali “oblečení”, které bylo teplé, velmi lehké a chránilo pokožku. Dnes tuto roli plní peří bezchybně.

Kůže ptáků postrádá potní i mazové žlázy. Jediné, co je přítomno v pórech jejich kůže, jsou speciální kostrčové žlázy. Produkují speciální mastný sekret, který chrání opeření před vlhkostí a navlhnutím. Protože v kůži nejsou žádné potní žlázy, ptáci uvolňují teplo a vyměňují si plyny dýcháním.

Kromě ochrany ptáků před chladem a vlhkostí plní peří mnoho dalších funkcí. Působí například jako opora při letu, je orgánem dotyku a ukazatelem zdraví těla.

Zažívací ústrojí

Asi každý ví, že ptáci nemají zuby. Zobák převzal celou roli drcení a „žvýkání“ potravy. Ale přirozeně je to pouze první fáze mletí jídla. Protože ptáci jedí velmi hrubé jídlo, příroda je obdařila silným žaludkem. Právě zde probíhá hlavní fáze trávení potravy. Stěny svalnatého žaludku jsou pokryty silnou rohovitou vrstvou – kutikulou, která jej chrání před poškrábáním a poškozením. Aby jim pomohli strávit potravu, ptáci pravidelně jedí malé kameny a štěrk. Ptáci také chybí močový měchýř. Pouze jeden kanál, kloaka, slouží jako vylučovací kanál.

Zrnožraví ptáci mají úrodu, ve které se skladují zrna pro následné trávení. Veškeré vodní ptactvo má navíc ochrannou síťku, která funguje jako filtr. Ale všichni dravci mají velmi silnou sekreci žaludeční šťávy, která je schopna trávit i kosti.

Vysoká tělesná teplota

Jedním z hlavních rysů ptačího těla je jeho vysoká tělesná teplota – v průměru 42-45 stupňů. Navíc není konstantní ani přes den a závisí především na okolní teplotě. Během dne, když je pták v pohybu a hledá potravu, je jeho teplota přibližně o 0,2-0,4 stupně vyšší než obvykle a v noci opět klesá na předchozí úroveň.

Takto zvýšená tělesná teplota je spojena s velmi aktivním metabolismem. Pro normální podporu života potřebuje pták mnohem více vzduchu než zvířata.

Dýchací orgány mají také své vlastní charakteristiky. Ptáci mají malé, nepružné, ale velmi aktivní plíce. Ve vztahu k tělu jsou plíce těchto živých tvorů přirozeně velmi malé, zejména pro let. I zde se proto příroda postarala o jejich bezpečnost. Kromě toho mají ptáci v těle vzdušné vaky. Pokračují prý průduškami a jsou jejich součástí. V těle ptáka je celkem devět hlavních vaků: čtyři párové a jeden nepárový.

Je zajímavé, že u kuřat tyto vzduchové vaky slouží pouze jako zásobník vzduchu, ale neúčastní se hlavní výměny plynů. Proto slepice špatně létají. U vodního ptactva tyto vaky působí jako zesilovače vztlaku, protože regulují měrnou hmotnost těla.

Díky speciální struktuře dýchacího systému jsou ptáci velmi citliví na nedostatek kyslíku. Časté dýchání může pomoci regulovat tělesnou teplotu, vlhkost a další fyziologické procesy. Zrychlené dýchání může být způsobeno zvýšenou hladinou oxidu uhličitého v krvi nebo zvýšením teploty.

Práce srdce

Práce srdce a frekvence jeho úderů u ptáků závisí na věku, druhu, stavu nervového systému a okolní teplotě. Srdce dospělých bije v průměru 200-300krát za minutu, zatímco srdce kuřat 400-500krát za minutu. U malých ptáků (vrabci, kanárci) bije srdce méně často, až 100krát za minutu.

Zrání ovoce

Na rozdíl od všech ostatních zvířat tráví ptačí embryo v těle matky velmi krátkou dobu. Hlavní proces vzniku života nastává bezprostředně po oplodnění vajíčka a před snesením vajíčka. Poté se ptačí tělo vyvíjí mimo matčino lůno v ochranné skořápce – vaječné skořápce. Uprostřed vajíčka, v období oplodnění, jsou vytvořeny všechny podmínky a jsou obsaženy všechny prvky pro vývoj plodu.

Všichni ptáci se dělí na prekociální a hnízdící. Všechna mláďata se líhnou bez peří a jsou bezmocná.

Smyslové orgány

Ptáci mají velmi špatně vyvinuté smyslové orgány. Zároveň mohou mít různí ptáci díky svému zvláštnímu způsobu života intenzivnější smysly. Například všichni draví ptáci (orel, jestřáb) mají vysoce vyvinutý zrak z výšky, takže vidí věci, které běžní ptáci nemohou. Vodní ptactvo má na zobáku zvláštní oblast zvanou Paciniánské a Grandiho krvinky. Díky nim mohou najít potravu ve vodě.

Všichni ptáci mají dobře vyvinuté chuťové pohárky. Rozlišují kyselou, slanou, sladkou a hořkou chuť. Dobře vyvinutý je i hmat. Nervová zakončení jsou umístěna na bázi peří.