Ptaki - Biologia na czasie 2 (ZR)

1.Ptaki jako zwierzęta stałocieplne

Ptaki utrzymują stałą temperaturę ciała (38-44°C), niezależną od temperatury otoczenia, dlatego mogą żyć we wszystkich strefach klimatycznych i w prawie wszystkich typach środowisk. Są kręgowcami pierwotnie lądowymi, płucodysznymi owodniowcami. Większość ptaków lata, ale istnieją też gatunki nielotne.

2.Skóra ptaków i wytwory naskórka

Skóra ptaków jest cienka, zbudowana z naskórka i skóry właściwej, pozbawiona gruczołów (wyjątek: gruczoł kuprowy). Wytworami naskórka są: dziób (zdobywanie pokarmu, obrona, pielęgnacja piór, mniejszy opór powietrza), pióra (powierzchnie lotne, ochrona, termoregulacja; wymieniane podczas pierzenia), pazury (chodzenie, grzebanie, chwytanie) i łuski na stopach (ochrona przed urazami i utratą wody).

3.Gruczoł kuprowy

Jedyny gruczoł w skórze większości ptaków, położony u nasady ogona. Wytwarza lipidową wydzielinę, którą ptak rozprowadza dziobem po piórach - natłuszcza je i zabezpiecza przed namakaniem.

4.Budowa pióra

Pióro składa się z osi i chorągiewki. W osi wyróżnia się dutkę (część zagłębioną w skórze) i stosinę (część wystającą nad powierzchnię skóry). Chorągiewkę tworzą promienie, które wyrastają z obu stron stosiny, i promyki.

5.Promyki, haczyki i listewki

Promyki to blaszki po obu stronach promieni chorągiewki. Jeden rząd promyków ma haczyki, a drugi - listewki. Haczyki zaczepiają o listewki promyków z sąsiedniego rzędu, dzięki czemu promienie łączą się ze sobą i chorągiewka tworzy zwartą powierzchnię.

6.Rodzaje piór i ich funkcje

Pióra konturowe: lotki (na kościach skrzydeł, tworzą powierzchnie lotne), sterówki (na kości ogonowej, umożliwiają manewry w powietrzu, przy lądowaniu działają jak hamulec) i pióra pokrywowe (okrywają ciało, nadają mu opływowy kształt, chronią m.in. przed urazami i utratą ciepła). Pióra puchowe mają zredukowaną stosinę i nie mają haczyków w chorągiewce; pełnią funkcję termoizolacyjną.

7.Kości pneumatyczne

Kości zawierające jamy wypełnione powietrzem, do których wnikają worki powietrzne, m.in. obojczyki, kości ramienne, mostek i kości krucze. Dzięki nim szkielet ptaków jest niezwykle lekki, co jest przystosowaniem do lotu.

8.Czaszka ptaków

Składa się z mózgoczaszki, której kości są zrośnięte, i trzewioczaszki. Częścią trzewioczaszki jest szkielet dzioba - szczęka i żuchwa pozbawione zębów, co zmniejsza ciężar głowy. Czaszka łączy się z kręgosłupem za pomocą jednego kłykcia potylicznego (jak u gadów).

9.Kręgosłup ptaków

Ma cztery odcinki: szyjny (najdłuższy i najbardziej ruchliwy; dwa pierwsze kręgi to dźwigacz i obrotnik), piersiowy (większość kręgów zrośnięta w jedną kość), lędźwiowo-krzyżowy (kręgi zrośnięte, co usztywnia ciało podczas lotu) i ogonowy (cztery ostatnie kręgi zrośnięte w pygostyl, na którym są osadzone sterówki).

10.Klatka piersiowa i grzebień mostka

Klatkę piersiową tworzą zrośnięte kręgi piersiowe, żebra i mostek. Żebra mają część kręgową i mostkową, połączone ruchomo ze sobą i z mostkiem, dzięki czemu klatka zmienia objętość podczas wentylacji płuc. Mostek ptaków latających i pingwinów ma grzebień kostny - miejsce przyczepu mięśni piersiowych poruszających skrzydłami.

11.Obręcz barkowa i kończyny przednie ptaków

Obręcz barkową tworzą parzyste łopatki, obojczyki zrośnięte w widełki oraz kości krucze, które łączą obręcz z mostkiem. Kończyny przednie są trójpalczaste i przekształcone w skrzydła.

12.Miednica i kończyny tylne ptaków

Miednicę tworzą kości biodrowe (zrośnięte z odcinkiem lędźwiowo-krzyżowym, stanowią silną podporę ciała), kulszowe i łonowe. Miednica jest otwarta od spodu - kości łonowe nie są zrośnięte, co umożliwia znoszenie dużych jaj o twardych skorupach. Kończyny tylne są czteropalczaste: zwykle trzy palce skierowane do przodu i jeden do tyłu, co stabilizuje ciało podczas chodzenia.

13.Droga pokarmu w układzie pokarmowym ptaków

Jama gębowa (bez zębów, z umięśnionym językiem; uchodzą do niej zwykle przewody gruczołów ślinowych) → krótka gardziel → przełyk (u niektórych z wolem) → żołądek gruczołowy → żołądek mięśniowy → jelito → kloaka.

14.Wole

Rozszerzenie górnej części przełyku występujące u niektórych ptaków. Służy do przechowywania pożywienia (np. u pelikanów), rozmiękczania pokarmu (np. u kur) lub wytwarzania ptasiego mleczka - wydzieliny do karmienia piskląt (np. u gołębi).

15.Żołądek i jelito ptaków

Żołądek większości ptaków dzieli się na żołądek gruczołowy, w którym zachodzi enzymatyczny rozkład pokarmu, i żołądek mięśniowy, w którym pokarm jest mechanicznie rozcierany dzięki skurczom mięśni ściany i połkniętym kamieniom. Ptaki roślinożerne mają dłuższe jelito niż mięsożerne, bo pokarm roślinny jest trudny do strawienia.

16.Budowa układu oddechowego ptaków

Składa się z dróg oddechowych (jama nosowa, jama gębowa, gardziel, krtań, tchawica, oskrzela), rurkowatych płuc i worków powietrznych. Górna część tchawicy łączy się z krtanią górną, a w miejscu rozgałęzienia tchawicy na dwa oskrzela główne powstaje krtań dolna - narząd głosu.

17.Płuca ptaków

Płuca rurkowate: oskrzela główne rozgałęziają się w nich w system rurek przeplatających się z naczyniami włosowatymi. Płuca są sztywne i nie zmieniają objętości podczas wentylacji, a powietrze płynie przez rurki jednokierunkowo - od tyłu do przodu. Są połączone z rozciągliwymi workami powietrznymi.

18.Worki powietrzne - funkcje

Cienkościenne worki połączone z płucami, które umożliwiają ich wentylację. Ponadto magazynują powietrze, zmniejszają masę ptaka (wnikają do kości pneumatycznych), chronią narządy jamy brzusznej przed urazami mechanicznymi i uczestniczą w termoregulacji (parowanie wody z ich powierzchni chłodzi organizm). Wymiana gazowa nie zachodzi w workach, tylko w płucach.

19.Podwójne oddychanie

Mechanizm wymiany gazowej ptaków, w którym świeże powietrze przepływa przez płuca zarówno podczas wdechu, jak i podczas wydechu, zawsze w jednym kierunku (od tyłu do przodu). Zwiększa efektywność wymiany gazowej, potrzebną przy wysokim tempie metabolizmu wynikającym ze stałocieplności i lotu.

20.Przebieg wdechu i wydechu u ptaków

Wdech: droga z oskrzeli do worków przednich jest zamknięta; część świeżego powietrza płynie do worków tylnych, a część przez płuca, zużyte powietrze przechodzi z płuc do worków przednich. Wydech: droga do worków przednich jest otwarta, worki się opróżniają, świeże powietrze z worków tylnych przepływa przez płuca, a zużyte z worków przednich jest usuwane na zewnątrz.

21.Wentylacja płuc ptaków w spoczynku

Odbywa się dzięki ruchom mięśni międzyżebrowych. Ich skurcz zwiększa kąt między częścią kręgową a częścią mostkową żeber, co zwiększa objętość klatki piersiowej - powietrze napływa do płuc.

22.Wentylacja płuc ptaków w trakcie lotu

Ruch skrzydeł w górę unosi kręgosłup względem mostka, więc pojemność worków powietrznych rośnie - następuje wdech. Ruch skrzydeł w dół zbliża kręgosłup do mostka, więc zmniejsza się objętość klatki piersiowej i worków - następuje wydech.

23.Przystosowania ptaków drapieżnych i owadożernych

Uszatka błotna (poluje na gryzonie): ostre szpony i zakrzywiony dziób, szlara (wachlarz piór wokół oczu skupiający fale dźwiękowe), pióra pokryte puszkiem (bezszelestny lot), zwracanie wypluwek z sierścią i kośćmi. Dzięcioł duży: mocny, ostro zakończony dziób do kucia w drewnie, dwa palce do przodu i dwa do tyłu oraz sztywne sterówki (oparcie na pionowym pniu), długi język owinięty wokół czaszki.

24.Przystosowania ptaków zdobywających pokarm w wodzie i w błocie

Kulik wielki: długi, zakrzywiony dziób do chwytania bezkręgowców głęboko w podłożu, unerwiona i ruchoma końcówka dzioba wyczuwająca ofiary, długie nogi z wydłużonymi palcami do brodzenia. Krzyżówka: szeroki, płaski dziób z rogowymi listewkami do odcedzania pokarmu z wody, gęste upierzenie z grubą warstwą puchu, pióra natłuszczane wydzieliną gruczołu kuprowego, błona pławna między palcami.

25.Przystosowania ziarnojadów i ptaków wszystkożernych

Grubodziób (ziarnojad): masywny dziób z rowkami i listewkami do przytrzymywania i rozgniatania nasion, silne mięśnie szczęki i żuchwy, zmieniona budowa czaszki umożliwiająca przyczep dużych mięśni. Kruk (wszystkożerny): masywny, długi, zakrzywiony dziób, dobry wzrok i łatwość uczenia się, chowanie pokarmu w kryjówkach na czas niedostatku, śledzenie zimą watah wilków w poszukiwaniu padliny.

26.Układ krwionośny ptaków

Tworzą go dwa krwiobiegi: płucny (mały) i obwodowy (duży). Serce jest czterojamowe - dwa przedsionki i dwie komory rozdzielone pełną przegrodą, więc krew utlenowana nie miesza się z odtlenowaną. Występuje tylko prawy łuk aorty. Taka budowa wynika z dużego zapotrzebowania na energię i utrzymywania stałej temperatury ciała.

27.Mózgowie ptaków

Składa się z rdzenia przedłużonego, móżdżku, śródmózgowia, międzymózgowia i kresomózgowia. Najlepiej rozwinięte są kresomózgowie (bardziej niż u gadów; zapewnia inteligencję, zdolność uczenia się i zapamiętywania, a rozwinięte ośrodki podkorowe przetwarzają dużo informacji) i móżdżek (koordynacja ruchów, równowaga, orientacja w przestrzeni; większy u gatunków dobrze latających, np. drapieżnych).

28.Ochrona ptaków wodnych przed utratą ciepła

Ciało pokrywa gruba warstwa termoizolacyjnych piór puchowych, a pióra pokrywowe natłuszcza wydzielina gruczołu kuprowego, więc nie namakają. W nogach tętnice i żyły biegną równolegle - ciepła krew tętnicza płynąca z tułowia ogrzewa chłodną krew żylną wracającą z nóg. To przeciwprądowy wymiennik ciepła.

29.Oko ptaków

Wzrok to najlepiej rozwinięty zmysł ptaków. Trzy powieki (górna, dolna i migotka) stale oczyszczają i nawilżają gałkę oczną wydzieliną gruczołów łzowych. Podwójna akomodacja (zmiana kształtu soczewki i gałki ocznej) daje bardzo ostre widzenie. W siatkówce u ptaków dziennych przeważają czopki, a u nocnych - pręciki. Silnie unaczyniony grzebień wnika z dna oka do ciała szklistego: odżywia siatkówkę, reguluje temperaturę gałki i pochłania rozproszone światło.

30.Słuch i magnetorecepcja ptaków

Ptaki mają dobrze rozwinięty słuch - wiele gatunków porozumiewa się głosem (np. ptaki śpiewające oznaczają tak terytorium), a słuch jest ważny podczas zalotów i wychowywania potomstwa. Magnetorecepcja to zdolność wyczuwania ziemskiego pola magnetycznego, dzięki której ptaki, np. migrujące gęsi, orientują się w przestrzeni podczas sezonowych wędrówek.

31.Układ wydalniczy ptaków

Narządami wydalniczymi dorosłych ptaków są zanercza (nerki ostateczne). Moczowody odprowadzają mocz do kloaki, gdzie jest zagęszczany i wydalany razem z kałem. Głównym składnikiem moczu są kryształy kwasu moczowego, więc ptaki są zwierzętami urykotelicznymi. Ptaki nie mają pęcherza moczowego (wyjątek: strusie). U wielu ptaków morskich (m.in. mew i kormoranów) gruczoły nosowe (solne) usuwają nadmiar soli mineralnych.

32.Układ rozrodczy i rozmnażanie się ptaków

U samic rozwijają się tylko lewy jajnik i lewy jajowód, a u samców jądra w okresie godowym powiększają się nawet 200-krotnie. U wielu gatunków występuje dymorfizm płciowy - samice są zwykle mniej kolorowe, co ukrywa je podczas wysiadywania jaj. Zapłodnienie jest wewnętrzne (zwykle przez zetknięcie otworów kloakalnych), ptaki są jajorodnymi owodniowcami o rozwoju prostym, a wysiadywanie jaj zapewnia zarodkowi stałą temperaturę.

33.Gniazdowniki i zagniazdowniki

Gniazdowniki wylęgają się głuche, ślepe i nagie i wymagają długiej opieki rodziców (np. sikory, sowy, sokoły). Zagniazdowniki zaraz po wylęgu widzą, słyszą, są pokryte gęstym puchem, mogą żyć poza gniazdem i nie wymagają intensywnej opieki (np. kaczki, kuraki, gęsi).

34.Budowa jaja ptaków

Twarda wapienna skorupka i błony pergaminowe chronią zarodek przed uszkodzeniem. Białko chroni przed urazami i jest źródłem wody oraz substancji zapasowych. Żółtko odżywia zarodek rozwijający się z tarczy zarodkowej. Skrętki (chalazy) utrzymują tarczę zarodkową w górnym położeniu, by była stale ogrzewana, a komora powietrzna magazynuje powietrze.

35.Ptaki niezdolne do lotu - przykłady

Pingwin cesarski (Antarktyka) ma grzebień na mostku, a silne mięśnie piersiowe poruszają płetwiastymi skrzydłami, dzięki którym doskonale pływa i nurkuje. Struś czerwonoskóry (Afryka) to największy ptak; szybko biega, jego jaja ważą do 2 kg. Kiwi północny (Nowa Zelandia) ma upierzenie podobne do włosów i największe jaja w stosunku do ciała. Kazuar hełmiasty (lasy Australii i Nowej Gwinei) biega do 50 km/h, ma ostre szpony do obrony i składa zielone jaja.

36.Przystosowania ptaków do lotu

Skrzydła (przekształcone kończyny przednie z lotkami) tworzą powierzchnię lotną; aerodynamiczny kształt ciała zmniejsza opór powietrza i wydatek energii; sterówki umożliwiają manewry; zredukowanie niektórych narządów (brak prawego jajnika, prawego jajowodu i pęcherza moczowego, sezonowe zmniejszanie masy jąder) zmniejsza masę ciała; rureczkowate płuca z workami powietrznymi umożliwiają wymianę gazową podczas wdechu i wydechu.

37.Przystosowania szkieletu ptaków do lotu

Kości pneumatyczne, zrośnięta mózgoczaszka i brak zębów zmniejszają masę ciała. Obojczyki zrośnięte w widełki zapobiegają nadmiernemu zbliżaniu się stawów barkowych i ściśnięciu klatki przez kurczące się mięśnie piersiowe. Zrośnięte kręgi piersiowe i krzyżowe stabilizują tułów. Pygostyl jest miejscem osadzenia sterówek, grzebień mostka - przyczepu mięśni skrzydeł, a masywna kość krucza stanowi oparcie dla skrzydeł.

38.Mechanizmy pośrednio ułatwiające lot

Wysokie tempo przemian metabolicznych pokrywa duże zapotrzebowanie na energię; dobrze rozwinięty móżdżek ułatwia koordynację ruchową; dobrze rozwinięte narządy zmysłów i zmysł magnetyczny ułatwiają orientację w przestrzeni; serce z całkowitą przegrodą zwiększa wydajność transportu gazów oddechowych przez krew.

39.Znaczenie ptaków w przyrodzie i dla człowieka

Ptaki nektarożerne (np. kolibry, nektarniki) zapylają rośliny, a owocożerne (np. jemiołuszki, sójki) rozsiewają nasiona. Ptaki i ich jaja są pożywieniem wielu zwierząt i ludzi - duże znaczenie gospodarcze mają kaczki, gęsi, kury i indyki. Ptaki mogą też szkodzić: niszczą uprawy zbóż, zjadają warzywa i owoce (np. kosy), a drapieżne (np. jastrzębie, myszołowy) polują czasem na ptactwo domowe.