Животные, давшие название авиации (класс Птицы)

Ученые иногда говорят о птицах как о рептилиях, приспособленных к полету. То есть Природа взяла одну уже готовую конструкторскую разработку и приспособила ее для передвижения в воздухе. Какие проблемы она должна была при этом решить, какие задачи перед собой поставить и выполнить? Давайте немного поразмышляем вместе с конструктором Природой.

Подумаем и посмотрим, похожи ли наши размышления на то, что мы имеем на самом деле.

Скелеты конечностей: А - ноги птицы, Б - крылья птицы, В - типичные конечности сухопутной рептилии

Итак, уже есть «конструкторская схема» рептилий. Надо переделать готовую схему таким образом, чтобы сделать ее пригодной к полету. Что для этого нужно?

Это так похожее на птицу ископаемое животное ученые считают рептилией - динозавром

Конструкция для летания должна быть прочной, но легкой, поэтому необходимы материалы с такими свойствами. В авиации вместо железа используют в основном сплавы алюминия. Они прочны, но втрое легче железа. В строении тела птиц конструктор Природа тоже использует материалы легкие и прочные, и прежде всего во всем, что
касается полета. Что же это за материалы? Конечно же, перья! Легкость их вошла в поговорку. Но и прочность их достаточно высока - перья часто использовались при изготовлении боевых доспехов как материал для смягчения удара. Ученые считают, что перья птиц происходят от чешуи пресмыкающихся. Чешуя осталась и у птиц - на ногах. Очень легкие у птиц и кости. Внутри в большинстве птичьих костей - воздух, а их внутреннее строение напоминает конструкцию фюзеляжа первых самолетов. Идем дальше. Летающая конструкция должна быть не просто легкой, но и хорошо сбалансированной. Тяжелые ее элементы должны быть сосредоточены у центра тяжести. Череп с толстыми челюстями и зубами весит много. Птичьи черепа легкие и вместо челюстей с зубами имеют роговой клюв. У археоптерикса — ископаемого животного, объединившего в себе черты птиц и пресмыкающихся, - вместо клюва длинные челюсти с зубами. Поэтому он летал еще не очень далеко - перепархивал с ветки на ветку. Для полета нужен руль. У самолетов это - хвостовое оперение. У птиц он называется так же (по-видимому, не птицы позаимствовали название у самолетов, скорее - наоборот). И у самолетов, и у современных птиц хвостовое оперение довольно компактное, то есть не очень длинное и плотно собрано вместе, у птиц - как веер. А вот у археоптерикса был длинный хвост, как у воздушного змея - прапрадеда самолетов. Хвост археоптерикса похож также и на хвост ящерицы, потому что археоптерикс - полуптица-полурептилия. Поэтому и имел он хвост, как у ящериц, только с перьями по бокам. Для полета тяжеловато и не очень удобно. Имел археоптерикс и зубы, похожие на зубы таких ящериц, как варан. А что имеют вместо зубов современные птицы? Хищные птицы раздирают добычу клювом, для этого он у них такой крючковатый - «хищный». Полностью травоядных птиц не бывает: для полета нужно много энергии. Чтобы ее выработать, травы и листьев в качестве пищи мало. Поэтому хищные птицы питаются мясом, рыбой, а все остальные - зерном и мелкими беспозвоночными: червями, насекомыми. Чтобы перетереть зерно, некоторые птицы, голуби например, глотают камни. В мышечном отделе желудка они работают как жернова. Камни в желудке не нарушают равновесия птичьего тела в полете. Сохранению равновесия очень помогает то, что позвонки туловищной части срослись и позвоночник в этой части неподвижен - жестко держит форму тела в полете. Зато у птиц очень гибкая шея, потому что им нужно не только летать, но и кормить птенцов, искать пишу, смазывать свои перья жиром (жир для этого берется из копчиковой железы, расположенной над хвостом).

Археоптерикс - ископаемое животное, сочетающее черты птиц и рептилий: перья, зубы в клюве, когти на крыльях
Для полета нужна не только крепкая сбалансированная конструкция, но и мощный «двигатель». Эту функцию выполняют грудные мышцы, которые прикреплены к специальной кости, называемой шлем. Все, кто имел дело с вареной или жареной курицей, с килем достаточно хорошо знакомы.
Ласточки летают со скоростью 110-120 км/ч, но иногда способны развить и большую скорость. Когда сокол-сапсан входит в пике над добычей, его скорость может достигать 350 км/ч, но обычная скорость этой птицы во время перелета около 100 км/ч.
Для мощного двигателя необходима хорошая система подачи «топлива» - питательных веществ и кислорода. Эту задачу выполняют кровеносная и дыхательная системы. Эти системы у птиц довольно совершенны, можно даже сказать, что совершеннее, чем у всех других позвоночных. Дыхательная система, кроме легких, имеет еще и воздушные мешки. Они расположены в полости тела и костях. Дыхание птиц тесно связано с движением крыльев во время полета. Воздушные мешки обеспечивают двойное дыхание - при вдохе и при выдохе. Во время вдоха одна часть наружного воздуха попадает в воздушные мешки, а вторая - в легких насыщает кислородом кровь. Во время выдоха в легкие попадает воздух из воздушных мешков, который тоже насыщает кровь кислородом.
Мощному насыщению крови кислородом способствует и строение сердца.

Оно у птиц четырехкамерное, в нем два отдельных предсердия и два отдельных желудочка. Поэтому артериальная и венозная кровь движутся отдельно и не смешиваются. За счет этого у птиц довольно совершенная теплокровность. В чем-то она даже более совершенная, чем у нас с вами. В частности, нормальная температура тела у них выше нашей и приближается к наибольшей возможной для живых существ - она достигает 45,5 °С.

Скелет птицы - конструкция, приспособленная для полета. Она устроена по схеме, общей для всех развитых хордовых (и для человека тоже, что действительно заметно при таком ракурсе изображения)
Самолету, кроме двигателя, нужны также пропеллеры. Пропеллерами птицам служат крылья (инженеры с завистью смотрят на это изобретение природы, пытаются его воспроизвести, но пока успехи в этом направлении весьма скромны).
Вот каковы важнейшие черты птиц - рептилий, переделанных для полета. Имеем ли мы право на такое сравнение? Безусловно. Вспомним прежде всего ископаемых животных, которые сочетают черты рептилий и птиц, того же археоптерикса. Ранее его считали прапрадедом птиц. Но сейчас найден еще более древний прапрадедушка - протоавис. Он имеет большее сходство с современными птицами, но при этом протоавис старше археоптерикса. Таким образом, похоже, Природа имела несколько вариантов, когда создавала из рептилий птиц. И археоптерикс оказался вариантом не лучшим, так сказать, неперспективным. А протоависа ждало большое будущее, хотя он и имел еще немало общих с археоптериксом черт рептилий. Прежде всего - это когти на крыльях (из современных пернатых их имеют только птенцы шацина, который живет в тропических лесах Южной Америки. Взрослый шацин плохо летает, он может только перелетать с ветки на ветку. Ученые считают, что такой образ жизни вел и археоптерикс). Второй признак рептилий - длинный тяжелый хвост со многими позвонками. У современных птиц все эти позвонки срослись вместе в небольшой копчик, а красивый хвост представляет собой легкое оперение.

Разнообразие современных птиц. Протоавис (в середине) - ископаемый кандидат в прапрадедушки современных птиц

Впрочем, есть современные птицы, которые совсем не летают Но всем им пригодились разработки, предназначенные для полета. Так, пингвины с успехом используют крылья для плавания. А для страуса крылья - это дополнительный (к хвосту) руль. Руль этот воздушный, но помогает «живой конструкции», которая движется по земле. Такое встречается и в творениях рук человеческих - технике, которая хоть и не предназначена для полета, но очень быстро движется по земле или по воде. Страусиное крыло-руль не требует таких мощных мышц, как крылья, предназначенные для полета.

Житель современных тропических лесов - шацин, птенцы которого имеют, как археоптерикс, когти на крыльях
Поэтому у страусов нет киля, ведь если нет необходимости в мощном двигателе, не нужна и специальная конструкция для его крепления. Вместо этого - мощные мышцы ног и надежная конструкция их скелета, с деталями, для птиц иногда необычными. Так, ноги страуса заканчиваются чем-то вроде копыт - это удобно для быстрого бега по твердой земле.
В Южной Африке устраивают гонки верхом на страусах.
Перья также нужны не только для полета, но и для сохранения тепла, что очень важно для совершенной теплокровности. Как видите, интересные разработки, созданные для полета, оказались полезными не только в воздухе, но и на земле. (Это часто случается с хорошими конструкторскими разработками.)
Некоторые хищные птицы способны заметить предмет размером 30 см с расстояния в 3 км. />Есть подобные примеры и в технических разработках, созданных человеком. Так что, видимо, крылья и перья заимствованы нелетающими птицами у каких-то летающих птиц - их предков. Однако можно предположить и обратную ситуацию: крылья, перья, совершенная теплокровность были сначала использованы на земле, а потом уже в воздухе.

Птенец шацина и строение его крыла (внизу)
И несколько слов о «бортовом компьютере» - нервной системе птиц. У них хорошо развиты глаза и части мозга, перерабатывающие полученную при помощи глаз информацию. Это и понятно: свер^/ видно все, а вот, например, почувствовать добычу обонянием трудно. Очень большое развитие получили части мозга, которые управляют движением. Это тоже понятно: полет - движение сложное, управление им требует совершенного устройства переработки информации (вспомним, что бортовые компьютеры устанавливаются преимущественно на самолетах). Мозг птиц обеспечивает
очень сложные формы поведения, в частности поведения, связанного с размножением (например, состязания самцов, такие как соловьиные «концерты» или распускание павлином хвоста), со строительством гнезд, вскармливанием птенцов, их обучением. Всем птицам присуща забота о потомстве.

<< | >>

Источник: Н. Ю. Беспалова, Ю. Г. Беспалов. Животные: для детей среднего школьного возраста. 2014

Еще по теме Животные, давшие название авиации (класс Птицы):

- Зоология - Информация о животных - Исчезающие животные - Рыбное хозяйство - Энциклопедии о животных -

- Биология - Ветеринария - Взаимоотношения животных - Все животные - Геология - Зоопсихология - Коровы - Кошки - Лечение животных - Лошади - Насекомые - Науки о Земле - Опасные растения и животные - Растительный мир - Редкие животные - Сельское хозяйство - Собаки - Экология -