VTÁKY: VLASTNOSTI, DRUHY, SYSTÉMY, ROZMNOŽOVANIE - BIOLÓGIE - 2025

Tieto vtáky lietajú, teplé - čistokrvný, pernatej stavovcov a zvieratá. V rámci stavovcov je to druhá najbohatšia trieda druhov, s počtom viac ako 9 700, ktorý prevyšujú iba ryby. Najdôležitejšou charakteristikou tejto triedy zvierat je zmena horných končatín na krídla.

Vtáky tak dobyli oblohu rôznych ekosystémov, medzi inými lesy, púšte, hory, lúky a pasienky. Perie je tiež nevyhnutnou vlastnosťou: ak má organizmus perie, je to vták.

Zdroj: pixabay.com

Aj keď existuje veľká rozmanitosť druhov, morfológia vtákov je homogénna. Všetky majú jednotnú anatómiu: krídla, perie a keratinizovaný zobák. Táto výrazná uniformita bola obmedzená v priebehu vývoja, pravdepodobne letom.

Predpokladá sa, že všetky vlastnosti vtákov sú výsledkom prirodzeného výberu a uprednostňujú jednotlivcov, ktorí sa najlepšie pohybujú vzduchom. Zdá sa teda, že anatómia vtáka je „navrhnutá“ na let, od pneumatizovaných kostí až po pľúca a účinný metabolizmus.

Vtáky sa vyznačujú vynikajúcim zrakom. Majú obrovské a prakticky nepohyblivé očné jamky - skutočnosť je kompenzovaná vysokou rotáciou hlavy.

Moderné vtáky sú rozdelené do dvoch základných skupín: paleognáty a neognáty. Prvá obsahuje vtáky alebo vtáky nadradu bežce. Medzi neognáty patrí zvyšok vtákov so silnými svaly na útek.

Pobočka zoológie, ktorá študuje vtáky, sa nazýva ornitológia, termín odvodený od gréckych koreňov ornis = "vták".

Všeobecné charakteristiky

Morfologické a fyziologické vlastnosti

Morfológia vtáka. Príklad Vanellus malabaricus. 1-zobák, 2-hlava, 3-dúhovka, 4-žiak, 5-plášťový, 6-menšie poťahy, 7-Scapulars, 8-Cover, 9-Terciárny, 10-Rump, 11-Primary, 12-Vent, 13 -Veľký, 14-tibi-dechtový kĺb, 15-Tarsus, 16-prsty, 17-Tibia, 18-Belly, 19-bokovky, 20-hrudník, 21-krk, 22-Wattle, 23-Eyestripe. Zdroj: Wikimedia Commons

Vtáky sú organizmy, ktorých predné končatiny boli upravené na let, vo forme krídel. Ak porovnáme tieto končatiny s končatinami suchozemských stavovcov, uvedomíme si, že vtáky stratili nejaké vlásia a končatiny sa predĺžili.

Zadné končatiny, ktoré umožňujú jednotlivcovi sedieť, chodiť alebo plávať, prešli tiež úpravami. Majú štyri prsty, v niektorých prípadoch až 3 alebo 2.

Epiderma je pokrytá perím a zadnými končatinami stupnicami. Žľazy sú zriedkavé u vtákov, aj keď majú na konci chvosta špecializované mastné sekréty.

Vtáky sú endotermické organizmy, to znamená, že sú schopné regulovať svoju telesnú teplotu. Hoci sú cicavce tiež endotermami, túto fyziologickú schopnosť nezískali od spoločného predka, čo z neho robí príklad konvergentnej evolúcie.

V ich rôznych systémoch sa vtáky vyznačujú stratou alebo redukciou niektorých orgánov. Napríklad ženy majú iba jeden vaječník a jeden funkčný vajcovod (ľavý). V porovnaní s bezletovými stavovcami podobnej veľkosti došlo k výraznému zníženiu čriev.

Tieto charakteristiky sú pravdepodobne prispôsobivé a umožňujú zníženie hmotnosti počas letu.

Charakteristiky kostí

Kosti vtákov majú vzduchové dutiny, ktoré znižujú hmotnosť zvieraťa počas letu. Tento typ štruktúry sa nazýva pneumatické kosti. Okrem hmotnosti je kostra tuhá, čo je nevyhnutné pre riadenie letu.

Kosti lebky sú fúzované do jediného týlneho kondylu. Vyznačuje sa diapsidným vzorom a čeľusť bola bez zubov upravená na keratinizovanú štruktúru zobáka. V strednom uchu je iba jedna kosť.

Chvost je zredukovaný na štruktúru nazývanú pygostyle. Hrudná kôra má kýl. Táto kosť funguje ako miesto pripútania svalov zapojených do letu: prsné a suprakonoidné.

Furcula je typická štruktúra vtákov, ktorá funguje ako prameň. Tento prvok ukladá energiu, takže klapka smerom nadol poháňa klapku v opačnom smere.

Štruktúra panvy je optimálna pre znášanie vajec a nazýva sa opistopubická panvica.

klasifikácia

Takmer 9 700 druhov vtákov je zoskupených do viac ako 30 rádov. Klasifikácia, ktorú uvádzame ďalej, je klasifikácia Gill (2006), modifikovaná Hickmanom (2001):

Superorder Paleognathae

Pštros. Zdroj: HombreDHojalata, z Wikimedia Commons

Paleognáty sú moderné vtáky s primitívnym patrom. Táto skupina zahŕňa okrem iného formy pštrosov a pod., Oblasti emus, kivi.

Pozostáva zo štyroch rádov: Struthioniformes, ktoré tvoria pštrosy; Rheiformes, ktorého členovia sú dva druhy z oblastí, ktoré obývajú Južnú Ameriku; Dinornithiformes, tvorené tromi druhmi kivi na Novom Zélande; a rád Tinamiformes, tvorený takmer 50 druhmi amerického tinamusu, juty alebo inambú.

Neognathaeova superorder

Táto nadstavba je tvorená veľkým počtom druhov s pružným podnebím. Nižšie stručne opíšeme jednotlivé príkazy, ktoré sú súčasťou neognátov alebo „neoavov“.

Passeriformes order : je to najhojnejší rad vtákov. Zahŕňa 5750 druhov (viac ako polovica druhov vtákov), ktoré sú distribuované po celom svete. Vyznačujú sa polohou svojich falang: štyri prsty, tri umiestnené dopredu a jeden späť. Väčšina z nich je malých rozmerov.

Objednať Anseriformes : približne 162 druhov labutí, husí, kačíc a podobne, distribuovaných do celého sveta. Charakteristické úpravy nôh na plávanie.

Objednať Galliformes : asi 290 druhov moriek, prepelíc, ​​bažantov a podobne. Jeho distribúcia je celosvetová. Jeho strava je bylinožravá. Ich zobáky a nohy sú silné a ťažké.

Objednať Sphenisciformes : 17 druhov tučniakov. Sú známe svojou schopnosťou plávať a krídla sú upravené do tvaru lopatiek, ktoré im umožňujú efektívny pohyb po vode.

Objednať Gaviiformes : tvorené loons, skupina vodných vtákov.

Objednať Podicipediformes : 22 druhov vtákov s potápačskými návykmi známych ako potápky, makre a potoky. Bežne sa vyskytujú v rybníkoch, kde ich hniezda vidia plávajúce.

Objednať Phoenicopteriformes : 5 druhov veľmi farebných vodných vtákov. Sú bežne známe ako plameniaky. Existujú súčasné a vyhynuté druhy.

Objednať Procellariiformes : 112 druhov z celosvetovej distribúcie, jedná sa o pelagické vtáky, ktoré zahŕňajú albatrosy, petržele, fulmary a podobne.

Objednať Pelecaniformes : 65 druhov celosvetovej distribúcie. V tomto poradí nájdeme pelikány, kormorány, ganety, kozy a ďalšie. Živí sa rybami.

Objednať Ciconiiformes : 116 druhov z celého sveta. Zahŕňajú volavky, kotviská, bociany, ibis, lyžice, supy a ďalšie. Vyznačujú sa výrazným predĺžením nôh a krku.

Objednať Falconiformes : 304 druhov vtákov distribuovaných po celom svete. Zahŕňajú orlov, jastrabov, jastrabov, kondómy a supy. Tieto exempláre majú vynikajúcu víziu, ktorá im umožňuje loviť svoju korisť.

Objednať Gruiformes : 212 druhov celosvetovej distribúcie. Zahŕňajú žeriavy, koľajnice, lyže, galinuly a podobne.

Objednať Charadriiformes : Viac ako 350 druhov distribuovaných po celom svete. Zahŕňajú čajky a iné vtáky krátke.

Objednať Columbiformes : asi 300 druhov celosvetovej distribúcie. Zahŕňajú holuby a vyhynuté dodo. Vyznačujú sa krátkymi hrdlami, nohami a zobákmi.

Objednať Psittaciformes : viac ako 350 druhov distribuovaných po celom svete. Zahŕňajú papagáje, papagáje a podobne.

Rád Opisthocomiformes : rád pozostávajúci z jedného druhu; hoazín Opisthocomus hoazín, ktorý sa nachádza v amazonskej kotline.

Objednať Musophagiformes : 23 endemických druhov z Afriky. Sú známe ako Turacos.

Objednať Cuculiformes : asi 140 druhov celosvetovej distribúcie. Zahŕňajú kukučky a hlaváčiky.

Objednať Strigiformes : asi 180 nočných druhov celosvetovej distribúcie. Zahŕňajú sovy a podobné. Sú to nočné predátory, s tichým letom a vynikajúcim zrakom.

Objednať Caprimulgiformes : 118 druhov z celosvetového hľadiska. Zahŕňajú podargy, nočné košele a ďalšie.

Objednať Apodiformes : asi 429 druhov celosvetovej distribúcie. Zahŕňa kolibríky a šnúry. Sú krátkeho stehna a rýchlo mávajú.

Existujú tiež objednávky Coliiformes, Trogoniformes, Coraciiformes a Piciformes.

Zažívacie ústrojenstvo

Vtáky majú upravený tráviaci systém, ktorý im umožňuje efektívne tráviť jedlo a kompenzuje nedostatok zubných štruktúr. K absorpcii živín dochádza aj v krátkych časových intervaloch.

Tráviaci systém má žalúdok, ktorý pomáha drviť jedlo, ktoré zviera konzumuje. Vtáky majú veľmi rudimentárny systém slinných žliaz, ktorý vylučuje hlien na lubrikáciu priechodu potravy.

Niektoré vtáky majú v pažeráku modifikáciu, ktorá umožňuje skladovanie potravín. U niektorých druhov slúži toto rozšírenie nielen ako úložisko, ale je tiež producentom výživnej mliečnej látky - analogickej k mlieku cicavcov - ktorá slúži na kŕmenie bezbranných kurčiat.

Žalúdok je rozdelený do dvoch oddielov. Prvým je proventrikulus zodpovedný za vylučovanie žalúdočnej šťavy. Druhým je žalúdok, zodpovedný za drvenie výživných látok. V rámci drvenia potravy konzumujú vtáky skaly alebo iné predmety, ktoré sú umiestnené v žalúdku.

kŕmenie

Strava vtákov je rôzna. Existujú hmyzožravé, mäsožravé druhy (ktoré sa živia červami, mäkkýšmi, kôrovcami, rybami, cicavcami a dokonca aj inými vtákmi), nektarivorné a mnohé sú všežravé.

Veľkosť a tvar vtáčieho zobáka sú elegantne prispôsobené typickému spôsobu kŕmenia jednotlivca, ktorý ho nosí. Napríklad vtáky konzumujúce semeno majú krátke silné zobáky, zatiaľ čo nektarivory - ako kolibríky - majú dlhé, tenké zobáky, ktoré im umožňujú konzumovať nektár kvetov.

Mäsožravé dravce - napríklad sovy - tvoria malé gule z organického materiálu, ktorý nemôžu tráviť, ako sú vlasy alebo kosti, ktoré neskôr regurgitujú.

Obehový systém

Model vtáčieho srdca. Wagner Souza e Silva / Múzeum veterinárnej anatómie FMVZ USP

Obehový systém vtákov je tvorený srdcom so štyrmi komorami: dvoma predsieňami a dvoma komorami. Má dva obehové systémy, jeden pľúcny a druhý systémový.

Vo všeobecnosti sa obehový systém vtákov príliš nelíši od typického systému u cicavcov.

Srdcová frekvencia vtákov je vysoká a nachádza inverzný vzťah medzi veľkosťou organizmu a frekvenciou.

Erytrocyty alebo červené krvinky majú jadro - na rozdiel od našich, ktoré pri dozrievaní túto štruktúru degenerujú. Fagocyty sú veľmi aktívne bunky a podieľajú sa na oprave rán a ďalších funkciách imunitného systému.

Nervový systém

Nervový systém vtákov je komplexný a dobre vyvinutý. Rozlišuje sa dvanásť párov hlavových nervov. Mozog je veľký, rovnako ako mozoček a optimálne laloky. Naproti tomu mozgová kôra je málo rozvinutá.

Pokiaľ ide o zmyslové systémy, vôňa a chuť sú u väčšiny druhov neúčinné. Existuje však niekoľko výnimiek z tohto modelu, ako u mäsožravých a morských vtákov, kde tieto zmysly zohrávajú zásadnú úlohu v životnom štýle týchto druhov.

Videnie vtákov je veľkolepé. Jeho fotoreceptorový orgán pripomína oko ostatných stavovcov, hoci je väčší, menej sférický a prakticky nehybný. Na kompenzáciu čiastočnej fixácie očí vyvinuli neuveriteľnú kapacitu pre pohyb hlavy.

Vypočutie je tiež dobré. Ucho je rozdelené na vonkajšiu oblasť, stredné ucho s jednou kosťou, columella a vnútorný sektor s kochlou.

Dýchací systém

Vzhľadom na energetickú náročnosť letu musí byť dýchací systém týchto lietajúcich stavovcov vysoko efektívny. Majú špecializované štruktúry zvané parabronchi so vzduchovými vakmi. Tieto orgány sa podstatne líšia od dýchacích orgánov, ktoré nachádzame v iných stavovcoch.

U vtákov končia vetvy priedušiek v trubicovitých štruktúrach, kde dochádza k nepretržitému prúdeniu vzduchu - na rozdiel od koncov vakov (alveol), ktoré vidíme v pľúcach cicavcov.

Vzduchové vaky tvoria systém deviatich vzájomne prepojených prvkov, ktoré sú umiestnené v hrudníku av bruchu. Úlohou týchto štruktúr je podporovať vetranie s trvalým prúdením vzduchu cez pľúca.

U vtákov vzduch vstupuje cez priedušnicu a primárne priedušky, cez pľúca a do zadných vzduchových vakov. Odtiaľ prechádza do pľúc a vzduch prúdi cez priedušnicu. Tento cyklus zodpovedá prvej výdychu.

Pri druhom výdychu prechádza časť privádzaného vzduchu cez zadné vzduchové vaky a do pľúc. Týmto spôsobom je zavesený vzduch tlačený smerom k predným vakom. Potom vzduch opúšťa zviera.

Vylučovací systém

Obličky vtákov sú metanefrické a močová trubica sa vlieva do kloaky. V troch existujúcich renálnych systémoch sa metanefrické obličky skladajú z orgánu, ktorý sa spája s kloakou prostredníctvom Wolffovho kanálu, pochádza zo stredného mezodermu hrudného a bedrového segmentu.

Hlavným odpadovým produktom je kyselina močová, a preto vtáky patria do kategórie „urikteliónov“. Táto látka je vysoko nerozpustná vo vode, takže sa zráža a vytvára polotuhý odpad, často belavý. Vtáky nemajú močový mechúr.

rozmnožovanie

U všetkých vtákov sú pohlavia oddelené a oplodnenie je vnútorné. Samce majú dve funkčné semenníky, zatiaľ čo samice majú degenerovaný vaječník a pravý vajcovod. U mužov má penis ako kopulačný orgán iba niekoľko druhov vrátane kačíc, husí a niektorých paleognátov.

Všetky produkujú vajcia s tvrdou škrupinou. Vajcia sa inkubujú zvonka: niektorí z rodičov sú na nich umiestnení a udržiavajú optimálnu teplotu vďaka telesnému teplu.

Systém určovania pohlavia vtákov je daný pohlavnými chromozómami ZW (ekvivalent našich pohlavných chromozómov XY). Na rozdiel od cicavcov zodpovedá heterogametický sex ženám. To znamená, že sú to samice, ktoré majú dva rôzne chromozómy.

V závislosti od druhu vtáka sa z vajíčka môže vyliahnuť aktívny mladý jedinec, ktorý je schopný starať sa o seba, alebo malý nahý, ktorý potrebuje rodičovskú starostlivosť. Prvý variant nezávislých kurčiat je známy ako predkoloidné kurčatá a tie, ktoré potrebujú pomoc s mimozemskými kurčatami.

vývoj

Evoluční biológovia považujú pôvod vtákov za jeden z najpôsobivejších prechodov na vývoji stavovcov - spolu s tetrapodovým skokom z vody na zem.

Fosílne záznamy preukázali rôzne jedinečné vlastnosti, ktoré nájdeme u žijúcich druhov vtákov, ako je perie a výrazné zníženie telesnej veľkosti.

Predpokladá sa, že vývoj vtákov bol sprevádzaný začiatkom letu, ale existuje podozrenie, že niekoľko charakteristík, ktoré spájame s letom, sa vyvinulo pred vtákmi.

Archaeopteryx

Najznámejšou fosíliou pôvodu vtákov je Archeopteryx; Ide o veľkosť vrany s zobákom podobným ako u moderných vtákov, ale so zubami. Kostra fosílneho zvieraťa pripomína plaza s dlhým chvostom.

Fosília bola objavená v roku 1861, dva roky po vydaní Pôvod druhov. Malo to významný vplyv na médiá, pretože sa zdá, že táto „prechodná“ fosília významne podporuje teóriu prírodného výberu.

Jedinou charakteristikou, ktorá vylučuje fosíliu z toho, že je klasifikovaný ako dinosaurus terapeuta, je nesporná prítomnosť peria.

Od dinosaurov až po vtáky

Podobnosť medzi vtákmi a plazmi je zrejmá. V skutočnosti renomovaný zoológ Thomas Huxley nazval vtáky „oslávenými plazmi“.

Vďaka významnému počtu spoločných charakteristík - vrátane dlhého krku v tvare S - je zrejmé, že vtáky úzko súvisia so skupinou dinosaurov nazývaných theropody.

V skutočnosti sú dromaeosauridy terapeutmi dinosaurov s furculami (fúzovaná kľúčná kosť) a spinovými prvkami na zápästných kostiach, ktoré sú spojené s letom.

Okrem toho existujú fosílie, ktoré spájajú dromaeosauridy s vtákmi. Vzorky sú jednoznačne dinosaury, ale s perím.

Z tvaru peria vyplýva, že sa nemohli použiť na útek, ale mohli by prispieť k základnému kĺzaniu, inak môže mať sfarbenie spoločenské funkcie spojené s námluvou.

Úpravy na let

Ak podrobne preskúmame morfologické a fyziologické podrobnosti vtákov, uvedomíme si, že sú to stroje „navrhnuté“ na lietanie; V prírode nikto nič nenavrhuje a úpravy, ktoré pozorujeme, sú výsledkom mechanizmu prirodzeného výberu.

Úpravy letu sa zameriavajú na dva ciele: zníženie hmotnosti počas procesu a zvýšenie posunu.

perie

Perie sú prílohami epidermálneho pôvodu, o ktorých sa zistilo, že lemujú kožu vtákov. Ako sme diskutovali v predchádzajúcej časti, perie sa objavilo v priebehu vývoja v určitej skupine dinosaurov a zachovalo sa dokonca aj u vtákov, ktoré dnes vidíme.

Sú to extrémne ľahké štruktúry vyrobené z beta keratínu. Táto látka bohatá na cysteín sa vyskytuje aj v iných štruktúrach vtákov, ako je zobák, šupina a nechty.

Perie plní rôzne funkcie. Hlavným je uľahčenie pohybu vzduchom, pôdou a vodou.

Poskytuje mechanickú ochranu proti vetru a tiež tepelnú ochranu proti extrémnym teplotám - či už horúcim alebo chladným -, čím sa zabráni strate telesného tepla v chladnom prostredí a spáleniu slnkom v horúcich oblastiach.

Lietajúce holuby. Eadweard Muybridge (1893)

Perie sa vďaka svojim exotickým farbám a vzorom podieľa na vizuálnej komunikácii a spoločenských interakciách medzi vtákmi. Ženy vo všeobecnosti vykazujú nepriehľadné alebo kryptické farby, zatiaľ čo muži vykazujú výrazné farby. V niektorých prípadoch sa perie zúčastňuje maskovania zvieraťa.

Kostra a pneumatické kosti

Kostra vtákov sa vyznačuje tým, že je ľahká, ale nie slabá. Moderné vtáčie kosti sú obzvlášť jemné a majú vzdušné dutiny, ktoré znižujú hmotnosť.

Aj keď sa vtáky vyvinuli z organizmov s diapsidnými lebkami (dva dočasné otvory), tento anatomický vzorec u moderných vtákov je nesmierne ťažké vidieť.

Jeho lebka je tak upravená, že je roztavená do jedného kusa, ktorý nedosahuje 1% z celkovej hmotnosti jednotlivca. Niektoré druhy majú kinetické lebky, aké sa nachádzajú v jaštericiach a hadoch.

To však neznamená, že kostra vtákov je omnoho ľahšia ako kostra podobného lietajúceho stavovca. Hmotnosti sú v skutočnosti rovnaké. Modifikácia je v rozdelení hmotnosti a nie v hmotnosti ako takej. Horné štruktúry sú veľmi ľahké a dolné končatiny ťažké.

Referencie

1. Butler PJ (2016). Fyziologický základ letu vtákov. Filozofické transakcie Kráľovskej spoločnosti v Londýne. Series B, Biological Sciences, 371 (1704), 20150384.
2. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, a Garrison, C. (2001). Integrované princípy zoológie. McGraw - Hill.
3. Kardong, KV (2006). Stavovce: porovnávacia anatómia, funkcia, vývoj. McGraw-Hill.
4. Llosa, ZB (2003). Všeobecná zoológia. EUNED.
5. Moen, D., a Morlon, H. (2014). Od dinosaurov k modernej rozmanitosti vtákov: predlžuje časový rozsah adaptívneho žiarenia. PLoS biology, 12 (5), e1001854.
6. Parker, TJ, a Haswell, WA (1987). Zoológie. Chordates (zväzok 2). Obrátil som sa.
7. Randall, D., Burggren, WW, Burggren, W., French, K., & Eckert, R. (2002). Fyziológia zvierat Eckert. Macmillan.
8. Rauhut, O., Foth, C., & Tischlinger, H. (2018). Najstarší Archeopteryx (Theropoda: Avialiae): nový exemplár z hranice Kimmeridgian / Tithonian v Schamhaupten v Bavorsku. PeerJ, 6, e4191.
9. Webb, JE, Wallwork, JA, a Elgood, JH (1979). Sprievodca živými vtákmi. Macmillan Press.
10. Wyles, JS, Kunkel, JG, a Wilson, AC (1983). Vtáky, správanie a anatomický vývoj. Zborník Národnej akadémie vied, 80 (14), 4394-4397.