Анатомія та функція пера

Пір’я є унікальним для птахів . Вони є визначальною характеристикою групи, просто означаючи, що якщо тварина має пір’я, то це птах. Пір’я виконує багато функцій у птахів, але найпомітнішою є критична роль, яку відіграє пір’я в тому, щоб птахи могли літати. На відміну від пір’я, політ не властивий тільки птахам — кажани літають з великою спритністю, а комахи пурхали в повітрі за кілька мільйонів років до того, як до них приєдналися птахи. Але пір’я дозволило птахам удосконалити політ до форми мистецтва, з якою не зрівнявся жоден інший живий організм сьогодні.

Окрім того, що пір’я допомагають літати, вони також захищають від стихій. Пір’я забезпечує птахам водонепроникність та ізоляцію та навіть блокує шкідливі ультрафіолетові промені від потрапляння на шкіру птахів.

Пір’я складається з кератину , нерозчинного білка, який також міститься у волоссі ссавців і лусці рептилій. Загалом пір’я складаються з таких структур:

• аїр – порожнистий стрижень пера, який прикріплює його до шкіри птаха
• rachis – центральний стрижень пера, до якого кріпляться лопатки
• лопатка – сплощена частина пір’я, яка прикріплена з обох боків рахіса (кожне пір’я має дві лопатки)
• борідки – численні відгалуження від рахісу, які утворюють лопатки
• барбули – крихітні відростки від борідок, які утримуються разом за допомогою борідок
• барбіцелі – крихітні гачки, які зчіплюються, щоб утримувати борідки разом

Птахи мають кілька різних типів пір’я, і кожен тип спеціалізується на виконанні іншої функції. Загалом типи пір’я включають:

• первинні – довгі пір’я, розташовані на кінчику крила
• вторинні – більш короткі пір’я, розташовані по задньому краю внутрішнього крила
• хвіст – пір’я, прикріплені до пігостиля птаха
• контур (тіло) – пір’я, що вистилає тіло птаха та забезпечує обтічність, ізоляцію та водонепроникність
• пух – пухнасті пір’я, розташовані під контурними пір’їнками, які служать утеплювачем
• напівперо – пір’я, розташовані під контурними пір’їнами, які служать утеплювачем (трохи більше пухових)
• щетина – довге, жорстке пір’я навколо рота або очей птаха (функція пір’я щетини невідома)

Пір’я зношуються, оскільки вони піддаються впливу стихії. З часом якість кожного пера погіршується, що погіршує його здатність служити птахові під час польоту або забезпечувати ізоляційні властивості. Щоб запобігти псуванню пір’я, птахи періодично скидають і замінюють пір’я під час процесу, який називається линькою.

• Аттенборо Д. 1998. Життя птахів. Лондон: Книги BBC.
• Сіблі Д. 2001. Посібник Сіблі щодо життя та поведінки птахів. Нью-Йорк: Альфред А. Нопф.
• Музей палеонтології (Університет Каліфорнії, Берклі)

§ 25. Клас Птахи

• 1. Походження птахів. Клас Птахи налічує приблизно 10 500 сучасних видів, що поширені майже в будь-якому регіоні нашої планети. Горобець і страус, пінгвін і сова, колібрі й пелікан — спершу здається, що всі вони дуже різні. Однак навіть у нездатних до польоту птахів залишилися від предків деякі ознаки пристосування до нього.

Які тварини були предками птахів? Давні рептилії. У мезозойську еру кілька їхніх груп почали освоювати повітря. Для польоту їм знадобилися крила. Одні рептилії використовували для цього шкірясті перетинки на крилах, інші — видозмінені подовжені луски (пір’я). Саме від другої групи й беруть початок птахи. Питання про те, від яких саме видів давніх рептилій походять птахи, і дотепер залишається спірним. Річ у тому, що характерних для птахів ознак (пір’я, крила тощо) набула не одна група мезозойських рептилій, а кілька (рис. 25.1).

Вірогідно, пір’я у предків птахів виникло як прикраса, що була важливою для взаємин між родичами (рис. 25.2). З часом до цієї функції додалися нові: зберігання тепла й опора на повітря. Найімовірніше, птахи походять від наземних тварин, здатних до швидкого бігу. Помахи опереними передніми кінцівками допомагали їм підстрибувати за своєю здобиччю (комахами), стернувати, а згодом спурхувати на гілки дерев, у такий спосіб рятуючись від хижаків.

Багато птахів мезозойської ери мали ознаки, успадковані від рептилій: зубасті щелепи, подовжений хвіст. Вони відрізнялися цим від сучасних птахів, що мають беззубий дзьоб і вкорочений хвіст, до якого віялом прикріплені хвостові пера. Деякі птахи під час еволюції втратили здатність до польоту, але вдосконалили пристосування для плавання чи бігу (рис. 25.3). Найбільшого різноманіття птахи досягли в кайнозойську еру.

• 2. Політ птахів. Найхарактерніша особливість більшості сучасних птахів — здатність до польоту.

Вам відомо, що на всі предмети тисне повітря, яке їх оточує. Якщо тиск на верхню поверхню тіла менший, ніж на нижню, виникає піднімальна сила. Крила птахів (і літаків!) утворюють таку відмінність тиску (рис. 25.4).

Рис. 25.1. Вірогідні кандидати на роль першого птаха: протоавіс (унизу) та археоптерикс (угорі)

Рис. 25.2. Деякі давні рептилії, як цей хижий динозавр, були прикрашені пір’ям

Рис. 25.3. Були часи, коли гігантські птахи полювали на тогочасних дрібних коней

Рис. 25.4. Крила й пір’я птахів забезпечують піднімальну силу, що утримує їх у повітрі

Політ птахів стає можливим завдяки маховим перам (рис. 25.5), що розташовані на їхніх крилах — видозмінених передніх кінцівках.

Пташине крило складається з двох частин, дещо різних за своїми функціями. Ближча до тулуба частина крила створює піднімальну силу, яка утримує птаха в повітрі. Віддалена від тулуба частина забезпечує просування птаха вперед. Важливу роль при цьому відіграють розташовані на кінцях крил пера. Вони закріплені в крилі не жорстко, а з’єднані гнучкою перетинкою й рухаються досить вільно. Повернена вперед частина кожного з цих пер вужча від задньої. При опусканні крила опір повітря скручує першорядні махові пера. Унаслідок цього вони на якусь мить повертаються під гострим кутом до решти крила й до напрямку польоту (рис. 25.6). Нахилене перо відштовхує повітря назад і вниз, завдяки чому птах летить уперед. Піднімальна сила крил літака змінюється закрилками. У птахів у місці з’єднання двох частин крила розташоване крильце (рис. 25.7). Як і закрилки літака, крильця птахів змінюють піднімальну силу крил при зльоті та приземленні.

Рис. 25.5. Махове перо має легку, пружну й стійку до ушкоджень структуру

Рис. 25.6. Крило птаха опускається; махові пера повертаються й штовхають його уперед

Рис. 25.7. Літак і птах у польоті

Рис. 25.8. Ширяючий політ білої чаплі

Порівняйте закрилки літака й крильця птаха.

Хвостові пера птахів допомагають маневрувати в польоті й гальмувати під час приземлення.

• 3. Махальний і ширяючий політ. Чи всі птахи в польоті безперервно махають крилами? Існує два основних типи польоту. Досі ми розглядали найпоширеніший махальний політ. Проте серед птахів є й «планери». Мабуть, кожен із вас бачив птаха, що летить, не махаючи крилами (рис. 25.8). Угору такі птахи піднімаються, використовуючи висхідні повітряні потоки. Піднявшись на висоту, птах повільно «ковзає» повітрям, доки знайде новий висхідний потік. Такий ширяючий політ допомагає зберігати сили, але повільніший і не такий маневрений, як махальний. Багато птахів здатні переходити від одного типу польоту до іншого.

Птахи походять від давніх рептилій. Їхні характерні особливості є наслідком пристосування до польоту. Опору на повітря й піднімальну силу забезпечують насамперед крила й розташовані на них махові пера. Існують два основні типи польоту: махальний і ширяючий.

Крила; махове перо; крильця; махальний і ширяючий політ.

• 1. Для чого давні рептилії могли використовувати пір’я?
• 2. Порівняйте особливості махального та ширяючого польоту.
• 3. Чим різняться політ птаха й літака?
• 4*. Один із доказів того, що археоптерикс (рис. 25.1, с. 99) був здатним до польоту, те, що дві частини його махових пер не були симетричними, так само як і в сучасних птахів. Поясніть значення цієї ознаки.

• 4. Птах із кігтями на крилах. Пташенята одного із сучасних птахів, гоацина, який живе в тропічних лісах Південної Америки, мають кігті на крилах, які нагадують ті, що були в археоптерикса (рис. 25.1, с. 99). Кігті допомагають цим пташеням лазити гілками дерев, які ростуть над водою (рис. 25.9, с. 102). У разі небезпеки пташенята кидаються у воду, плавають і навіть пірнають, а згодом знову піднімаються на дерева. Дорослий гоацин здатен лише перелітати з гілки на гілку.

Рис. 25.9. Пташеня гоацина чіпляється за гілку кігтями на крилах

Рис. 25.10. Колібрі завис у повітрі біля квітки

• 5. Політ колібрі. Найменші серед птахів — колібрі, найкрихітніші з яких важать 1,6 г. Багато з них живляться квітковим нектаром, зависаючи в повітрі над квіткою (рис. 25.10). При цьому вони рухають крилами вперед-униз та назад-угору так, ніби описують вісімку. Крило цих птахів майже не згинається й вільно обертається в плечовому суглобі. Завдяки цьому колібрі можуть не тільки зависати в повітрі, а й підніматися вертикально вгору й навіть літати задом наперед. Частота рухів крила колібрі може сягати 100 змахів за секунду!