Ocena brak

Ptaki - Świat ptaków

Autor /Werner Dodano /31.01.2012

Ptaki dzieli się na 27 głównych grup, zwanych rzędami, które z kolei podzielono na około 175 rodzin.
Ostatnio wprowadzone nowe techniki badaw­cze, polegające na porównywaniu DNA z genów różnych gatunków, zasugerowały konieczność zmian w tradycyjnej klasyfikacji, szczególnie w wielkim rzędzie wróblowatych (Passeriformes). Rodziny uznawane poprzednio za blisko spokrewnione są obecnie uważane za stosunkowo odległe. I odwrotnie - te, które nie wykazywały większych podobieństw uznaje się teraz za sto­sunkowo bliskie.
Kostne „pudełko".
Chociaż szkielet ptaków zbudowany jest na tym samym zasadniczym planie jak i szkielety innych kręgowców, to jednak jest on w dużym stopniu zmodyfikowany, by wytrzymać siły i naprężenia działające podczas lotu. Silne centralne kostne „pudełko" zbudowane jest podobnie jak dźwigary podtrzymujące konstrukcję dużych budowli. Jego wierzchem jest krótka środkowa część kręgosłu­pa z dużą ilością mocnych kręgów zrośniętych w litą strukturę.
Podstawą tego „pudelka" jest bardzo duży mostek. Wyrastający zeń wydatny grzebień most­ka jest zaczepieniem dla silnych mięśni lotnych -u nielotów grzebień mostka nie występuje.
Z przodu występuje silna obręcz barkowa z pa­rą wąskich łopatek. Mocne więzadła wiążą je z kręgosłupem i żebrami, gdzie łopatki łączą się z parą kości kruczych. W gniazdach uformowa­nych przez łopatki i kości krucze zawieszone są skrzydła. Z przodu łopatki są połączone parą kości, których dolne końce są trwale zrośnięte tworząc obojczyk w kształcie litery V. Ta budowa szkieletu zapobiega zgnieceniu ciała ptaka przez potężne mięśnie, które wprawiają w ruch jego skrzydła.
Obręcz biodrowa.
Z tyłu kręgosłup łączy się z rozbudowaną obręczą biodrową od której odchodzą kości nóg. Obręcz ta, zapewniająca dużą powierzchnię do zamoco­wania mięśni nóg, jest wystarczająco silna, aby wytrzymać wstrząs podczas lądowania. Kręgi ogonowe są skrócone i zrośnięte tak, że pióra ogona wyrastają z mniej więcej tego samego miejsca. To pozwala na najefektywniejsze kon­trolowanie ogona używanego do sterowania pod­czas lotu.
Boki „pudełka" stanowią żebra przyrośnięte od góry do kręgosłupa a od dołu do mostka. Za­opatrzone są one w skierowane do tyłu ostrogi kostne, zwane wyrostkami haczykowatymi żeber, występujące wyłącznie u ptaków. Wyrostki te na­kładają się na siebie i wiążą z następnym żebrem więzadłami, tworząc silną strukturę koszyka. Wraz z dużym mostkiem chroni to organy we­wnętrzne ptaka przed zniszczeniem. U ptaków głęboko nurkujących, jak alki, wyrostki haczyko­wate są wyjątkowo długie i zachodzą na dwa następne żebra, chroniąc ciało ptaka przed wyso­kimi ciśnieniami działającymi nań głęboko pod powierzchnią wody.
Choć wyjątkowo wytrzymały, szkielet ptaka jest zadziwiająco lekki - u większości gatunków waży on zaledwie połowę lub trzecią część tego co pióra. Trwałe zrośnięcie się wielu kości uczy­niło niepotrzebnymi więzadła i mięśnie utrzymujące je na miejscu. Ciężkie szczęki i zęby zanik­nęły, długi ogon kostny skrócił się znacznie, a skrzydła i nogi ptaka składają się z mniejszej ilości kości niż kończyny przedstawicieli innych grup kręgowców.
Natomiast szyja ptaka jest bardzo giętka i ruchliwa. Wynika to stąd, że składa się ona z du­żej ilości kręgów - od 13 u niektórych ptaków śpiewających do 25 u łabędzi. Dla porównania szyje wszystkich ssaków, łącznie z żyrafą, zawie­rają jedynie 7 kręgów. Czaszka jest zamocowana do ostatniego kręgu szyjnego poprzez swego rodzaju przegub kulowy, co czyni głowę ptaka dużo bardziej ruchomą niż jakiegokolwiek ssaka. Ta cecha pozwala ptasiej głowie i szyi skręcać się i wyginać jak tylko możliwe podczas żerowania i czyszczenia piór, a także zapewnia ptakowi doskonałą widoczność dookoła.
Przekształcone kończyny
Kończyny przednie ptaka są przekształcone w skrzydła. Chociaż kość ramieniowa i kości przedramienia (łokciowa i promieniowa) są po­dobne do naszych, to kości dłoni są znacznie zmienione, tworząc zewnętrzną część skrzydła. Ilość palców została zredukowana z pięciu do trzech, z których dwa są małe.
Ponieważ duże mięśnie lotne leżą blisko środ­ka ciężkości, który znajduje się tuż pod skrzydła­mi, zachowanie równowagi w powietrzu nie jest problemem. Ale nogi są usytuowane dość daleko z tyłu, tak więc rodzi się pytanie - dlaczego ptak nie przewraca się chodząc po ziemi?
Powodem jest fakt, że kość udowa, inaczej niż ma to miejsce u ludzi i innych ssaków, leży wzdłuż tułowia, umocowana doń mięśniami i ukryta między piórami. Oznacza to, że staw kolanowy położony jest znacznie bliżej środka ciężkości, pozwalając ptakowi na zachowanie równowagi. Staw kolanowy jest tu bowiem ekwi­walentem naszego stawu biodrowego.
Dwie widoczne części ptasiej nogi nie są odpo­wiednikami naszego uda i łydki, jak wydawałoby się na pierwszy rzut oka. Część górna jest w rze­czywistości utworzona przez zrośnięte kości łyd­ki, podczas gdy dolną tworzą zrośnięte kości śródstopia. Staw pomiędzy tymi częściami - wy­glądający jak nasze kolano, ale zginające się w przeciwną stronę - nie ma dokładnego odpowied­nika, lecz z grubsza odpowiada naszej kostce.
Ptaki chodzą na palcach, których mają najwy­żej cztery (piąty palec spotykany u innych krę­gowców zaniknął na wczesnym etapie ewolucji ptaków). Niektóre gatunki mają trzy palce, a u strusia ich liczba jest zredukowana do zaled­wie dwóch, tworząc silną, przypominającą kopyto, strukturę, służącą do szybkiego biegania. Każ­dy ptasi palec zakończony jest pazurem. Wygląd stopy różni się zdecydowanie u różnych grup zależnie od trybu życia.
Lot i pióra.
Aby zapewnić sobie siłę niezbędną do poruszania skrzydłami, ptaki wykształciły ogromne mięśnie lotne - stanowią one od 15 do 20 procent masy ciała. Po każdej stronie grzebienia mostka znaj­duje się ich para. Duże zewnętrzne mięśnie skra­cają się, ciągnąc skrzydło w dół w trakcie mocne­go uderzenia, po czym znacznie mniejsze mięśnie zewnętrzne, pracujące wraz ze ścięgnami niczym system lin i krążków, unoszą skrzydło do góry.
Ruch skrzydła podczas lotu to nie proste ma­chanie w górę i w dół - skrzydło kreśli w powie­trzu figurę podobną do ósemki. Lotki drugiego rzędu wyrastające z „przedramienia" utrzymują ptaka w powietrzu, wytwarzając siłę nośną. Lotki pierwszego rzędu wyrastające z „dłoni" wprawia­ją ptaka w ruch postępowy, skręcając się podczas ruchu skrzydła do dołu i przecinając powietrze jak śmigło. Siła nośna utrzymująca ptaka w locie powstaje dzięki zakrzywionemu profilowi skrzy­dła. Powietrze szybciej opływa górną powierzch­nię skrzydła niż dolną, czego efektem jest działa­jąca ku górze różnica ciśnień, dzięki której ptak może się unieść.
Podczas wolnego lotu efekt ten jest zmniejszo­ny i aby zachować odpowiednią siłę nośną ptak rozkłada tak zwane skrzydełko, składające się z kilku lotek wyrastających na zgięciu skrzydła z jednego ze zredukowanych palców. Wygładza to strugi powietrza opływające skrzydło, tak jak robią to otwarte szczeliny (sloty) umieszczone wzdłuż skrzydła samolotu. Innym sposobem na osiągnięcie tego samego efektu jest rozłożenie lotek na szczycie skrzydła. Ptak wykonuje wszystkie te złożone czynności automatycznie, z prędkością oraz precyzją niespotykaną nawet w najdoskonalszych współczesnych samolotach.
Pióra, wyłączny atrybut ptaków, zbudowane są z keratyny, podobnie jak nasze włosy czy też paz­nokcie. Pod każdym starym piórem rośnie nowe wypychając poprzednika mniej więcej raz do ro­ku. Pióro składa się z centralnej dutki, po dwóch stronach której wyrastają dwie chorągiewki, zbu­dowane z dużej ilości gałązek. W powiększeniu widać, że od każdej gałązki odchodzą dwa rzędy promyków opatrzone haczykami i listewkami. Za ich pomocą sąsiadujące promyki szczepiają się ze sobą, tworząc trwałą i elastyczną strukturę. Ptak gładząc pióra spina promyki ze sobą, tak aby po­wierzchnie chorągiewek były gładkie, co umożli­wia ich poprawne funkcjonowanie podczas lotu. Większość ptaków posiada u nasady ogona gru­czoł kuprowy. Tłuszcz z tego gruczołu, rozpro­wadzany na pióra za pomocą dzioba, czyni pióra wodoodpornymi i pomaga zachować ich odpo­wiednią strukturę.
Całkowita ilość piór ptaka zależy głównie od rozmiarów jego ciała, maleńki koliber ma ich za­ledwie około tysiąca, podczas gdy łabędź może mieć więcej niż 25 tysięcy.
Olśniewające kolory.
Kolory piór, dające efekt kamuflażu, lub przeciw­nie - olśniewającej szaty godowej, powstają w dwojaki sposób. Niektóre pochodzą od pig­mentów, takich jak na przykład melanina, odpo­wiedzialna za czernie i brązy, czy karotenoidy wytwarzające czerwienie i oranże. Najbardziej lśniące, opalizujące kolory, jak te u kolibrów, powstają dzięki fizycznej strukturze piór odbija­jących jedynie niektóre długości fal wchodzących w zakres światła widzialnego.
Poza niewielką liczbą gatunków, jak na przy­kład pingwiny, pióra nie pokrywają po prostu jed­nolicie całego ciała, lecz różne rodzaje piór pora­stają różne jego partie. Ptaki okresowo zrzucają i zastępują stare pióra, gdy te zużyją się lub znisz­czą, a także by zmienić okrywę z cienkiej letniej na grubszą zimową i odwrotnie. Większość pta­ków traci jednocześnie tylko część lotek, tak że zdolność lotu zostaje zachowana, lecz niektóre jak kaczki, gęsi czy łabędzie zrzucają wszystkie lotki jednocześnie, stając się nielotnymi na mie­siąc lub dłużej.
Oddychanie
Ptaki wykształciły bardzo efektywne układy od­dechowy i krążenia, pozwalające stawić czoło olbrzymiemu zapotrzebowaniu na energię pod­czas latania. Gdy ssak oddycha, powietrze wpły­wa i wypływa z płuc tą samą drogą. Zamiast ra­czej rozrzutnego systemu typu „przypływ -odpływ", który wymienia co najwyżej 75% po­wietrza w płucach, ptaki oddychają systemem przepływowym, umożliwiającym wymianę pra­wie całej zawartości płuc. Powietrze najpierw przechodzi przez parę worków powietrznych umieszczonych za płucami, potem przez płuca, aby w końcu zostać wydalone parą przednich worków powietrznych.
System ten umożliwia także efektywniejszą wymianę gazów w maleńkich naczyniach krwio­nośnych płuc. Ptaki potrafią znieść mocno rozrze­dzone powietrze na dużych wysokościach - aż do 11274 metrów, jak w przypadku sępa, który zde­rzył się z samolotem nad Afryką Zachodnią. Na tej wysokości człowiek nie wyposażony w aparat tlenowy zginąłby.
Tak jak u ssaków, ptasie serca posiadają dwie komory i dwa przedsionki, co umożliwia całko­wite odseparowanie krwi natlenionej i odtlenionej. Pozwala to na życie w dużo większym tem­pie od tego, jakie prowadzą ryby, płazy czy gady, posiadające o jedną komorę mniej.
Serce ptaka jest większe i wydajniejsze niż serce ssaka o tych samych rozmiarach. Ogólnie mniejsze gatunki posiadają relatywnie większe serca niż gatunki duże. Podobnie jest z pulsem, który dla ptaków średniej wielkości wynosi około 150 - 350 uderzeń na minutę podczas gdy u koli­bra aż 1200 uderzeń na minutę (przypomnijmy, że serce człowieka bije średnio siedemdziesiąt razy na minutę).
Odżywianie i trawienie.
Ponieważ przednie kończyny ptaków przekształ­ciły się w skrzydła, zwierzęta te straciły zdolność posługiwania się „rękami". Z tego powodu, do zadań takich jak manipulowanie pokarmem, kar­mienie młodych, gromadzenie materiału na gnia­zdo, czy budowanie gniazda ptaki używają swo­ich dziobów.
Dziób ptaka to dwa kostne wyrostki czaszki pokryte rogową otoczką. Podobnie jak pióra, jest on zbudowany z keratyny, lecz przeciwnie niż one rośnie w sposób ciągły w miarę zużywania się. Dzioby różnych ptaków mogą przybierać naj­przeróżniejsze rozmiary i kształty w zależności od trybu życia i diety właściciela.
Z dzioba pokarm trafia do wąskiej rurki - gar­dzieli. U wielu ptaków występuje odnoga gar­dzieli zwana wolem, gdzie mogą przechowywać znaczne ilości pokarmu, aby strawić go później w bezpieczniejszych warunkach lub zanieść do gniazda pisklętom.
Poświęciwszy ciężkie szczęki i zęby zmniej­szeniu masy ciała i skoncentrowawszy ciężar w centralnej części ciała, aby ułatwić kontrolowa­nie lotu, ptaki rozdrabniają pokarm w muskular­nej części żołądka zwanej mielcem (lub żołąd­kiem mięśniowym). Ptaki spożywające owady, ryby lub mięso rozkładają swój stosunkowo lekkostrawny pokarm silnymi sokami żołądkowymi, lecz roślinożercy, jak zięby (odżywiające się ziar­nem), czy gęsi (jedzące trawę), łykają ziarna pia­sku, żwir lub małe kamyki pomagające miażdżyć pokarm w mielcu.
Inną adaptacją mającą na celu ograniczenie masy jest produkowanie bardzo skoncentrowane­go moczu, zawierającego tylko niewielką ilość wody. Mocz jest mieszany ż odchodami przed wydaleniem poprzez otwór stekowy, bowiem ptaki nie posiadają pęcherza moczowego. Wiele ptaków drapieżnych, włączając w to sowy, me­wy, brodźce i zimorodki, produkuje w żołądkach małe, ściśnięte kuleczki z kości, futra i innych niestrawnych części ofiar, które potem są wyplu­wane na zewnątrz. Z tego właśnie powodu kulki te noszą nazwę wypluwek.
Jaja, gniazda i rnłode.
Wywodzący się z jajorodnych gadów, wszystkie ptaki są jajo-, a nie żyworodne. Aby zminimalizować ciężar w okresie składania jaj, samica składa je zwykle pojedynczo co pewien czas, a nie wszystkie razem. (Innym godnym uwagi sposo­bem obniżenia ciężaru jest zredukowanie orga­nów płciowych, szczególnie żeńskich, w okre­sach poza porą godową.)
Każda zapłodniona komórka jajowa, wyposa­żona w żółtko będące rezerwuarem pokarmu dla zarodka, przechodząc przez jajowód samicy otrzymuje otoczkę z białka (albumenu), a następ­nie pokrywana jest wapienną skorupką. Pod sam koniec tej podróży do skorupki dodawany bywa pigment pochodzący zwykle z substancji odpado­wych na przykład takich jak zużyte czerwone ciałka krwi. Ubarwienie jaj jest zwykle kamufla­żem utrudniającym wykrycie ich przez drapieżni­ki. Indywidualny wzór plamek każdego jaja może być także tą cechą, która ułatwia odnalezienie go przez rodziców u gatunków odbywających lęgi w koloniach. Jaja ptaków gniazdujących w no­rach czy dziuplach zwykle są białe, ponieważ w tym przypadku nie występuje potrzeba ich maskowania, a takie są łatwiejsze do zauważenia w ciemności.
Gniazda zapewniają ochronę przed wrogami, będąc schronieniem dla jaj, młodych i rodziców. Niektóre ptaki nie budują gniazd - na przykład nurzyki składają jaja na nagiej skale na niedostęp­nych urwiskach nadmorskich. Ich jaja są z jednej strony spiczaste, tak że przypadkowo potrącone raczej obracają się wkoło niż spadają z urwiska. Pingwiny cesarskie i królewskie noszą jaja ze sobą w specjalnym fałdzie skórnym u nasady nóg. Niektóre inne ptaki wygrzebują tylko dołki w gruncie i polegają wyłącznie na kamuflażu jako ochronie przed amatorami jaj.
Wiele ptaków buduje gniazda w kształcie kub­ka, podczas gdy inne zapewniają jajom jeszcze większą ochronę, tworząc struktury zamknięte. Do najbardziej skomplikowanych konstrukcji zaliczają się misternie utkane wiszące gniazda niektórych wikłaczy czy wilg zamieszkujących kontynent amerykański oraz gniazda krawców, powstające przez zeszycie dwóch liści nicią paję­czą lub innym podobnym materiałem.
Okres wylęgu - czas potrzebny do rozwinięcia się zarodka w pisklę i przebicia się przez skorup­kę - waha się od 12 dni w przypadku małych pta­ków śpiewających, do 79 dni u niektórych albatrosów. Większość małych ptaków nie rozpo­czyna wysiadywania do czasu aż złoży wszystkie jaja, podczas gdy dużo większych ptaków wysia­duje już po złożeniu pierwszego jaja - pisklęta lęgną się wówczas niejednocześnie. Pisklęta wielu gatunków gniazdujących na ziemi, jak rodźce czy kuraki, są zdolne do samodzielnego poszukiwania pożywienia niemalże natychmiast po wykluciu się. Ich przeciwieństwem są ptaki wróblowate, jak szpaki, sikory czy drozdy, któ­rych pisklęta po wykluciu są ślepe, bezradne i całkowicie uzależnione od rodziców przez pierwsze dni życia.

Podobne prace

Do góry