PTÁCI: VLASTNOSTI, TYPY, SYSTÉMY, REPRODUKCE - BIOLOGIE

Tyto ptáci létají, teplé - čistokrevný, pernaté obratlovců a zvířata. Na obratlovcích je to druhá nejbohatší třída v počtu druhů, s více než 9 700 předčila pouze ryba. Nejdůležitější vlastností této třídy zvířat je změna horních končetin na křídla.

Ptáci tak dobyli nebe různých ekosystémů, mezi jinými lesy, pouště, hory, louky a pastviny. Peří je také nezbytnou vlastností: pokud má organismus peří, je to pták.

Zdroj: pixabay.com

Ačkoli existuje velká rozmanitost druhů, morfologie ptáků je homogenní. Všechny mají jednotnou anatomii: křídla, peří a keratinizovaný zobák. Tato výrazná uniformita byla omezena v průběhu evoluce, pravděpodobně letem.

Předpokládá se, že všechny vlastnosti ptáků byly výsledkem přirozeného výběru a upřednostňovaly jednotlivce, kteří se nejlépe pohybovali vzduchem. Zdá se tedy, že anatomie ptáka je „navržena“ pro let, od pneumatizovaných kostí až po plíce a účinný metabolismus.

Ptáci se vyznačují výborným zrakem. Mají obrovské a prakticky nepohyblivé oční důlky - skutečnost je kompenzována vysokou rotací hlavy.

Moderní ptáci jsou rozděleni do dvou základních skupin: paleognáty a neognáty. První zahrnuje ptáky nebo ptáky nadřádu běžci. Mezi neognáty patří zbytek ptáků se silnými svaly pro útěk.

Pobočka zoologie, která studuje ptáky, se nazývá ornitologie, termín odvozený z řeckých kořenů ornis = "pták".

Obecné vlastnosti

Morfologické a fyziologické vlastnosti

Morfologie ptáka. Příklad Vanellus malabaricus. 1-zobák, 2-hlava, 3-iris, 4-žák, 5-plášť, 6-menší kryty, 7-Scapulars, 8-Cover, 9-Terciární, 10-Rump, 11-Primární, 12-Vent, 13 -Vysoký, 14-tibi-tarsální kloub, 15-Tarsus, 16-prsty, 17-Tibia, 18-břicho, 19-boků, 20-hrudník, 21-hrdlo, 22-watt, 23-oční dráha. Zdroj: Wikimedia Commons

Ptáci jsou organismy, jejichž přední končetiny byly upraveny k letu, ve formě křídel. Porovnáme-li tyto končetiny s končetinami suchozemských obratlovců, uvědomíme si, že ptáci ztratili nějaké falangy a končetina se prodloužila.

Zadní končetiny, které umožňují jednotlivcům sedět, chodit nebo plavat, prošly také úpravami. Mají čtyři prsty, v některých případech až 3 nebo 2.

Epiderma je pokryta peřím a zadními končetinami šupinami. Žlázy jsou vzácné u ptáků, i když mají na konci ocasu specializované mastné sekrece.

Ptáci jsou endotermní organismy, to znamená, že jsou schopni regulovat svou tělesnou teplotu. Ačkoli jsou savci také endotermy, tuto fyziologickou schopnost nezískali od společného předka, což je příkladem konvergentní evoluce.

Ve svých různých systémech jsou ptáci charakterizováni ztrátou nebo redukcí některých orgánů. Například ženy mají pouze jeden vaječník a jeden funkční vajcovod (levý). Ve srovnání s bezletými obratlovci podobné velikosti střeva utrpěla významnou redukci.

Tyto vlastnosti jsou pravděpodobně adaptivní a umožňují snížení hmotnosti za letu.

Charakteristiky kostí

Kosti ptáků mají vzduchové dutiny, které snižují hmotnost zvířete během letu. Tento typ struktury se nazývá pneumatické kosti. Kromě hmotnosti je kostra tuhá, což je nezbytné pro řízení letu.

Kosti lebky jsou sloučeny do jediného týlního kondylu. Vyznačuje se diapsidním vzorem a čelist byla bez zubů upravena na keratinizovanou strukturu zobáku. Ve středním uchu je pouze jedna koza.

Ocas je redukován na strukturu zvanou pygostyle. Sternum má kýl. Tato kost funguje jako bod připoutání svalů zapojených do letu: pektorální a suprakakaridní.

Furcula je typická struktura ptáků, která funguje jako pramen. Tento prvek ukládá energii, takže klapka směrem dolů pohání klapku v opačném směru.

Struktura pánve je optimální pro snášení vajec a nazývá se opistopubická pánev.

Klasifikace

Téměř 9 700 druhů ptáků je rozděleno do více než 30 řádů. Klasifikace, kterou uvedeme níže, je klasifikace Gill (2006), modifikovaná Hickmanem (2001):

Superorder Paleognathae

Pštros. Zdroj: HombreDHojalata, z Wikimedia Commons

Paleognáty jsou moderní ptáci s primitivním patrem. Tato skupina zahrnuje mimo jiné formy pštrosů a podobně, oblasti, emus, kiwi.

Skládá se ze čtyř řádů: Struthioniformes, tvořené pštrosi; Rheiformes, jehož členy jsou dva druhy z oblastí, které obývají Jižní Ameriku; Dinornithiformes, tvořený třemi druhy kiwi na Novém Zélandu; a řád Tinamiformes, složený z téměř 50 druhů amerického tinama, juty nebo inambú.

Neognathae nadřád

Tato nadřazenost je tvořena velkým počtem druhů s pružným patrem. Níže stručně popíšeme všechny příkazy, které jsou součástí neognatů nebo „neoavů“.

Řád Passeriformes: jedná se o nejhojnější řád ptáků. Zahrnuje 5750 druhů (více než polovina druhů ptáků), které jsou distribuovány po celém světě. Vyznačují se polohou svých falang: čtyři prsty, tři umístěné dopředu a jeden zpět. Většina z nich má malou velikost.

Řád Anseriformes: přibližně 162 druhů labutí, hus, kachen apod., Distribuovaných po celém světě. Charakteristické úpravy nohou pro plavání.

Řád Galliformes: asi 290 druhů krůt, křepelek, bažantů a podobně. Jeho distribuce je celosvětová. Její strava je býložravá. Jejich zobáky a nohy jsou silné a těžké.

Řád Sphenisciformes: 17 druhů tučňáků. Oni jsou znáni pro jejich schopnost plavat, s křídly upravenými do pádlových tvarů, které jim umožní pohybovat se efektivně po vodě.

Řád Gaviiformes: tvořený loons, skupina vodních ptáků.

Řád Podicipediformes: 22 druhů ptáků s potápěčskými návyky, které jsou známé jako potápky, macaes a potápky. Oni jsou obyčejní v rybnících, kde jejich hnízda mohou být viděna plovoucí.

Řád Phoenicopteriformes: 5 druhů velmi barevných vodních ptáků. Oni jsou obyčejně známí jako plameňáci. Existují současné a zaniklé druhy.

Řád Procellariiformes: 112 druhů celosvětové distribuce, jsou to pelagičtí ptáci, kteří zahrnují albatrosy, ropu, fulmar a podobně.

Řád Pelecaniformes: 65 druhů celosvětové distribuce. Najdeme v tomto pořadí pelikány, kormorány, ganety, kozy a další. Živí se rybami.

Řád Ciconiiformes: 116 druhů celosvětové distribuce. Patří mezi ně volavky, kotviště, čápi, ibis, lžíce, supi a další. Vyznačují se výrazným prodloužením nohou a krku.

Objednávka Falconiformes: 304 druhů ptáků distribuovaných po celém světě. Patří k nim orli, jestřábi, jestřábi, kondoři a supi. Tyto exempláře mají vynikající vizi, která jim umožňuje lovit jejich kořist.

Řád Gruiformes: 212 druhů celosvětové distribuce. Zahrnují jeřáby, kolejnice, lyže, galinuly a podobně.

Objednat Charadriiformes: Více než 350 druhů distribuovaných po celém světě. Zahrnují racky a další ptáčky.

Objednávka Columbiformes: asi 300 druhů celosvětové distribuce. Zahrnují holuby a zaniklé dodo. Vyznačují se krátkými krky, nohama a zobáky.

Řád Psittaciformes: více než 350 druhů distribuovaných po celém světě. Patří sem papoušci, papoušky a podobně.

Řád Opisthocomiformes: řád sestávající z jediného druhu; hoazín Opisthocomus hoazín, který se nachází v amazonské pánvi.

Řád Musophagiformes: 23 endemických druhů z Afriky. Jsou známí jako Turacos.

Řád Cuculiformes: asi 140 druhů celosvětové distribuce. Zahrnují kukačky a hlaváčky.

Řád Strigiformes: asi 180 nočních druhů celosvětové distribuce. Zahrnují sovy a podobně. Jsou to noční predátoři, s tichým letem a vynikajícím viděním.

Objednávka Caprimulgiformes: 118 druhů celosvětové distribuce. Patří mezi ně podargos, noční košile a další.

Řád Apodiformes: asi 429 druhů celosvětové distribuce. Zahrnuje kolibříky a swifts. Jsou krátkými nohama a rychle mizí.

Existují také příkazy Coliiformes, Trogoniformes, Coraciiformes a Piciformes.

Zažívací ústrojí

Ptáci mají upravený trávicí systém, který jim umožňuje efektivně trávit potravu a kompenzuje nedostatek zubních struktur. K absorpci živin dochází také v krátkých časových intervalech.

Trávicí systém má žaludek, který pomáhá rozdrtit jídlo, které zvíře konzumuje. Ptáci mají velmi základní systém slinných žláz, který vylučuje hlen a promazává průchod potravy.

Někteří ptáci mají v jícnu úpravu, která umožňuje skladování potravin. U některých druhů toto rozšíření slouží nejen jako úložiště, ale je také producentem výživné mléčné látky - analogické mléku savců -, která slouží ke krmení bezbranných kuřat.

Žaludek je rozdělen do dvou oddílů. První je proventriculus, zodpovědný za sekreci žaludeční šťávy. Druhým je žaludek, který má na starosti mletí nutriční hmoty. V procesu drcení potravy ptáci konzumují skály nebo jiné předměty, které jsou umístěny v žaludku.

Krmení

Strava ptáků je rozmanitá. Existují hmyzožravé, masožravé druhy (které se živí červy, měkkýši, korýši, rybami, savci a dokonce i dalšími ptáky), nektarivorné a mnoho z nich všežravé.

Velikost a tvar ptačího zobáku jsou elegantně přizpůsobeny typickému způsobu krmení jedince, který ho nosí. Například ptáci konzumující osivo mají krátké, silné zobáky, zatímco nektarivorští ptáci - jako kolibříci - mají dlouhé, tenké zobáky, které jim umožňují konzumovat nektar květů.

Masožraví dravci - například sovy - vytvářejí malé kuličky organického materiálu, které nemohou trávit, jako jsou vlasy nebo kosti, které později regurgitují.

Oběhový systém

Model ptačího srdce. Wagner Souza e Silva / Muzeum veterinární anatomie FMVZ USP

Oběhový systém ptáků je tvořen srdcem se čtyřmi komorami: dvě síně a dvě komory. Má dva oběhové systémy, jeden plicní a druhý systémový.

Obecně řečeno, oběhový systém ptáků se příliš neliší od typického systému u savců.

Srdeční frekvence ptáků je vysoká a nalézá inverzní vztah mezi velikostí organismu a frekvencí.

Erytrocyty nebo červené krvinky mají jádro - na rozdíl od našich, které tuto strukturu degenerují, když zrají. Fagocyty jsou velmi aktivní buňky a podílejí se na opravě ran a dalších funkcích imunitního systému.

Nervový systém

Nervový systém ptáků je složitý a dobře vyvinutý. Rozlišuje se dvanáct párů lebečních nervů. Mozek je velký, stejně jako mozek a optimální laloky. Naproti tomu mozková kůra je špatně vyvinutá.

Pokud jde o smyslové systémy, vůně a chuť jsou u většiny druhů neúčinné. Existuje však několik výjimek z tohoto vzorce, jako u masožravých a oceánských ptáků, kde tyto smysly hrají zásadní roli v životním stylu těchto druhů.

Vize ptáků je velkolepá. Jeho orgán fotoreceptoru připomíná oko ostatních obratlovců, i když je větší, méně sférický a prakticky nehybný. Aby kompenzovali částečnou fixaci očí, vyvinuli neuvěřitelnou kapacitu pro pohyb hlavy.

Slyšení je také dobré. Ucho je rozděleno na vnější oblast, střední ucho s jedinou kostí, columella a vnitřní sektor s kochlea.

Dýchací systém

Vzhledem k energetické náročnosti letu musí být dýchací systém těchto létajících obratlovců vysoce účinný. Mají specializované struktury zvané parabronchi, se vzduchovými vaky. Tyto orgány se podstatně liší od dýchacích orgánů, které najdeme u jiných obratlovců.

U ptáků končí větve průdušek trubkovitými strukturami, kde dochází k nepřetržitému proudění vzduchu - na rozdíl od koncových vaků (alveol), které vidíme v plicích savců.

Vzduchové vaky tvoří systém devíti vzájemně propojených prvků, které jsou umístěny v hrudníku a v břiše. Funkce těchto struktur je podporovat ventilaci, s trvalým proudem vzduchu procházejícím plícemi.

U ptáků vzduch vstupuje průdušnicí a primárními průduškami, plícemi a do zadních vzduchových vaků. Odtud prochází do plic a vzduch proudí přes průdušnici. Tento cyklus odpovídá prvnímu výdechu.

Při druhém výdechu prochází část přiváděného vzduchu skrz zadní vzduchové vaky a do plic. Tímto způsobem je zavěšený vzduch tlačen směrem k předním vakům. Potom vzduch opustí zvíře.

Vylučovací systém

Ledviny ptáků jsou metanefrické a močová trubice se vlévá do kloaky. Ve třech existujících renálních systémech se metanefrické ledviny skládají z orgánu, který je spojen s kloakou prostřednictvím Wolffovského kanálu, pochází ze středního mezodermu hrudního a bederního segmentu.

Hlavním odpadním produktem je kyselina močová, a proto ptáci spadají do kategorie „uricotelians“. Tato látka je vysoce nerozpustná ve vodě, takže se vysráží a vytváří polotuhý odpad, často bělavý. Ptáci nemají močový měchýř.

Reprodukce

U všech ptáků jsou pohlaví oddělená a oplodnění je vnitřní. Samci mají dvě funkční varlata, zatímco ženy mají degenerovaný vaječník a pravý vajcovod. U mužů má jen pár druhů penis jako kopulační orgán, včetně kachen, hus a některých paleognátů.

Všichni produkují vejce s tvrdou skořápkou. Vejce jsou inkubována externě: někteří z rodičů jsou na ně kladeni a udržují optimální teplotu díky tělesnému teplu.

Systém určování pohlaví ptáků je dán pohlavními chromozomy ZW (ekvivalent našich XY pohlavních chromozomů). Na rozdíl od savců odpovídá heterogametický sex ženám. To znamená, že jsou to samice, které mají dva různé chromozomy.

V závislosti na druhu ptáka se z vajíčka může vylíhnout aktivní mladý jedinec, který se dokáže postarat sám o sebe, nebo malý nahý, který potřebuje rodičovskou péči. První varianta nezávislých kuřat je známá jako precociální kuřata a ty, které potřebují pomoc s mimozemskými kuřaty.

Vývoj

Evoluční biologové považují původ ptáků za jeden z nejpůsobivějších přechodů ve vývoji obratlovců - spolu s tetrapodovým skokem z vody na půdu.

Fosilní záznam ukázal řadu jedinečných vlastností, které najdeme u živých druhů ptáků, jako je peří a výrazné zmenšení velikosti těla.

Má se za to, že vývoj ptáků byl doprovázen původem letu, ale existuje podezření, že několik charakteristik, které s letem spojujeme, se vyvinulo před ptáky.

Archeopteryx

Nejznámější fosilní původ ptáků je Archeopteryx; Je to o velikosti vrány, s zobákem podobným jako u moderních ptáků, ale se zuby. Kostra fosilního zvířete připomíná plaz, s dlouhým ocasem.

Fosilie byla objevena v roce 1861, dva roky po vydání Původu druhů. Měl významný mediální dopad, protože se zdálo, že tato „přechodná“ fosilie významně podporuje teorii přirozeného výběru.

Jedinou charakteristikou, která vylučuje fosilii z klasifikace jako dinosaura pro terapeuta, je nesporná přítomnost peří.

Od dinosaurů po ptáky

Podobnost mezi ptáky a plazy je evidentní. Ve skutečnosti, renomovaný zoolog Thomas Huxley daboval ptákům „oslavené plazy“.

Díky značnému počtu sdílených charakteristik - včetně dlouhého krku ve tvaru S - je zřejmé, že ptáci jsou úzce spjati se skupinou dinosaurů zvanou theropodi.

Ve skutečnosti jsou dromaeosauridy terapeuti dinosauři s furcula (fúzovaná klíční kost) a spinningové rysy na zápěstních kostech, které jsou spojeny s úletem.

Kromě toho existují fosílie, které spojují dromaeosauridy s ptáky. Vzorky jsou jasně dinosaury, ale s peřím.

Tvarem peří je odvozeno, že nemohly být použity k letu, ale mohly by přispět k základnímu klouzání, jinak by zbarvení mohlo mít sociální funkce spojené s námluvou.

Přizpůsobení letu

Pokud podrobně prozkoumáme morfologické a fyziologické detaily ptáků, zjistíme, že se jedná o stroje „konstruované“ pro létání; V přírodě nikdo „nenavrhuje“ nic a úpravy, které pozorujeme, jsou výsledkem mechanismu přirozeného výběru.

Přizpůsobení letu se zaměřuje na dva cíle: snížení hmotnosti během procesu a zvýšení přemístění.

Peří

Peří jsou přívěsky epidermálního původu, které se nacházejí podšívkou kůže ptáků. Jak jsme diskutovali v předchozí části, peří vyvstávalo v průběhu evoluce v určité skupině dinosaurů a bylo zachováno iu ptáků, které dnes vidíme.

Jsou to extrémně lehké struktury vyrobené z beta keratinu. Tato látka, bohatá na cystein, je přítomna také v jiných strukturách ptáků, jako je zobák, šupiny a nehty.

Peří plní různé funkce. Hlavní je usnadnit pohyb vzduchem, půdou a vodou.

Poskytuje mechanickou ochranu před větrem a také tepelnou ochranu proti extrémním teplotám - buď horkým nebo chladným -, zabraňuje ztrátě tělesného tepla v chladném prostředí a spálení sluncem v horkých oblastech.

Létající holubi. Eadweard Muybridge (1893)

Peří se díky svým exotickým barvám a vzorům účastní vizuální komunikace a společenských interakcí mezi ptáky. Ženy obecně vykazují neprůhledné nebo kryptické barvy, zatímco muži vykazují výrazné barvy. V některých případech se peří účastní maskování zvířete.

Kostra a pneumatické kosti

Kostra ptáků se vyznačuje tím, že je lehká, ale ne slabá. Moderní ptačí kosti jsou obzvláště jemné, s vzdušnými dutinami, které snižují hmotnost.

Ačkoli se ptáci vyvinuli z organismů s diapsidními lebkami (dvěma dočasnými otvory), je velmi obtížné vidět tento anatomický vzor u moderních ptáků.

Jeho lebka je tak upravená, že je roztavena do jednoho kusu, který nedosahuje 1% celkové hmotnosti jednotlivce. Některé druhy mají kinetické lebky, podobné těm, které se vyskytují u ještěrů a hadů.

To však neznamená, že kostra ptáků je mnohem lehčí než kostra podobného létajícího obratlovce. Hmotnosti jsou ve skutečnosti ekvivalentní. Úpravy se týkají rozložení hmotnosti a nikoli hmotnosti samotné. Horní struktury jsou velmi lehké a dolní končetiny těžké.

Reference

Butler PJ (2016). Fyziologický základ letu ptáků. Filozofické transakce Královské společnosti v Londýně. Série B, Biological Sciences, 371 (1704), 20150384.
Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integrované základy zoologie. McGraw - Hill.
Kardong, KV (2006). Obratlovci: srovnávací anatomie, funkce, vývoj. McGraw-Hill.
Llosa, ZB (2003). Obecná zoologie. EUNED.
Moen, D., & Morlon, H. (2014). Od dinosaurů po moderní ptačí rozmanitost: prodloužení časové škály adaptivního záření. PLoS biologie, 12 (5), e1001854.
Parker, TJ, a Haswell, WA (1987). Zoologie. Chordates (svazek 2). Obrátil jsem se.
Randall, D., Burggren, WW, Burggren, W., French, K., & Eckert, R. (2002). Eckertova fyziologie zvířat. Macmillan.
Rauhut, O., Foth, C., & Tischlinger, H. (2018). Nejstarší Archeopteryx (Theropoda: Avialiae): nový exemplář z hranice Kimmeridgian / Tithonian Schamhaupten, Bavorsko. PeerJ, 6, e4191.
Webb, JE, Wallwork, JA, a Elgood, JH (1979). Průvodce živými ptáky. Macmillan Press.
Wyles, JS, Kunkel, JG, a Wilson, AC (1983). Ptáci, chování a anatomický vývoj. Sborník Národní akademie věd, 80 (14), 4394-4397.

PTÁCI: VLASTNOSTI, TYPY, SYSTÉMY, REPRODUKCE - BIOLOGIE - 2025