Charakterystyka ptaków

OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA PTAKÓW

Ptaki są kręgowcami zdolnymi do latania. Należą do stałocieplnej gromady i są jajorodne. Przypisuje się je do owodniowców, o ciele pokrytym piórami. Z przednimi kończynami przekształconymi w skrzydła i z tylnimi kończynami umożliwiającymi poruszanie się po gałęziach, pniach oraz chodzenie po ziemi. Ptaki wywodzą się z gadów w dolnej jurze (ok.190 mln lat temu). Dowodem na ich pochodzenie jest praptak, który miał cechy gadzie i ptasie.

Między ptakami a gadami istnieją podobieństwa:
- posiadają sucha skórę pozbawioną gruczołów (poza gruczołem kuprowym),
- podobny rozwój zarodkowy,
- ogólny plan budowy kończyn i połączenie czaszki z kręgosłupem za pomocą jednego kłykcia potylicznego

Ptaki odróżniamy od gadów dzięki:
- pokryciu ciała piórami,
- stałocieplności,
- dwunożnej postawie,
- zdolności latania,
- brakiem zębów w szczękach,
- podziale serca na dwie komory i dwa przedsionki,
- lepszemu rozwojowi mózgu i narządów zmysłu.

Dziś biliony osobników z ponad 9 tysięcy gatunków zamieszkuje Ziemie. Ptaki zostały podzielone na 27 głównych grup zwanych rzędami, które z kolei podzielono na 175 rodzin. Ten podział nie jest równomierny, gdyż w niektórych rzędach jest tylko jedna rodzina, a w innych znajduje się kilka spokrewnionych ze sobą rodzin. Niedokładność liczb spowodowana jest tym, że ornitolodzy nie zawsze są zgodni co do klasyfikacji. Ostatnio została wprowadzona nowa metoda polegająca na porównywaniu DNA z genów różnych gatunków.

Jednym z najważniejszych osiągnięć ewolucyjnych ptaków jest stałocieplność. Pod tym pojęciem rozumiemy umiejętność utrzymywania stałej temperatury ciała niezależnie od temperatury otoczenia. Stała i wysoka temperatura ciała umożliwia dużą aktywność nawet przy niskiej temperaturze na dalekiej północy. Dzięki tej właściwości ptaki można spotkać w każdym klimacie.

Utrzymanie stałej temperatury ciała umożliwia im:
- doskonała wentylacja płuc,
- wysoka sprawność układu krwionośnego,
- pióra, które chronią je przed utratą ciepła.

PRZYSTOSOWANIE PTAKÓW DO LOTU

Ptaki mogą poruszać się po lądzie, jak i latać w powietrzu. Jest to możliwe, ponieważ powietrze jest bardo rzadkie. Wiele ptaków wykorzystuje prądy powietrza, dzięki czemu może godzinami szybować w powietrzu np. mewy, albatrosy. Zwierzęta te utrzymują się w powietrzu, dzięki machaniu skrzydłami. Uderzenie skrzydłem w dół powoduje powstanie siły popychającej do góry i do przodu ciała ptaka. W czasie ruchu skrzydłem do góry zmienia się kąt ustawienia skrzydła i dlatego nie powstaje żadna siła, gdyż gdyby powstała to musiałaby mieć przeciwne działanie do siły unoszącej ciało do góry. W praktyce oznacza to, że skrzydła są aktywne tylko w połowie swojego czasu pracy. Wiele gatunków ptaków potrafi rozwijać zadziwiające prędkości np. jeżyki mogą latać z prędkością 170km/h.

Najważniejsze cechy budowy zewnętrznej ptaków umożliwiające im latanie to:
- odpowiedni rodzaj piór (lotki, sterówki),
- przekształcenie przednich kończyn w skrzydła,
- dziób,
- dobrze rozwinięty wzrok,
- opływowy kształt ciała.

Ptaki wykształciły ogromne mięśnie lotne, które stanowią 15% - 20% 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, pracują wraz ze ścięgnami niczym system lin i krążków unosząc skrzydło do góry. Do utrzymywania równowagi w powietrzu ptaki wykorzystują ogon, szyję, dziób i nogi. Przed startem zwierzęta te rozkładają skrzydła, a podczas lądowania wysuwają nogi do przodu. Skrzydła ptaków kreślą w powietrzu figurę podobną do ósemki. Ptak gładząc pióra spina promyki ze sobą, tak aby powierzchnie chorągiewek były gładkie. Większość ptaków posiada u nasady ogona gruczoł kuprowy. Tłuszcz z tego gruczołu jest rozprowadzany na pióra za pomocą dzioba, czyni to pióra wodoodpornymi i pomaga zachować ich odpowiednią strukturę. Lotki drugiego rzędu wyrastające z „przedramienia” utrzymują ptaka w powietrzu, wytwarzając siłę nośną. Lotki pierwszego rzędu wyrastające z „dłoni” mają za zadanie wprawienie ptaka w ruch postępowy, skręcając się podczas ruchu skrzydła w dół i przecinając powietrze jak śmigło. Pióra są rogowymi wytworami naskórka. Dutka tkwi w skórze ptaka. Na stosinie występuje chorągiewka. Tworzą ja promienie i promyki z haczykami.

OŚ = DUTKA + STOSINA

Rozmieszczenie i budowa piór wiąże się z pełniona funkcją. Ich barwa pełni funkcje obronną, a w okresie godowym wabiącą. Pod każdym starym piórem rośnie nowe wypychające poprzednika mniej więcej raz w roku. Całkowita ilość piór ptaka zależy głównie od rozmiarów jego ciała. Maleńki koliber ma ich zaledwie ok. tysiąca, podczas gdy łabędź może mieć ponad 25 tys.

Rodzaje piór:
- konturowe - mają długą i sztywną stosinę,
- puchowe - stosina skrócona, promienie nie tworzą chorągiewki,
- nitkowate - brak chorągiewki,

Pióra konturowe skrzydeł nazywają się lotkami, a ogona sterówkami.

NARZĄDY ZMYSŁÓW PTAKÓW

Najważniejszym zmysłem ptaka jest wzrok. Istotną funkcję pełni również słuch. Pozwalają one odnaleźć pokarm i uniknąć niebezpieczeństw. Powonienie i smak odgrywają rolę drugorzędną. U ptaków został dobrze rozwinięty podstawowy schemat prostego oka. Jest on zmodyfikowany na drodze ulepszenia systemu soczewek, co dało wyraźniejszy obraz, a także przez znaczne powiększenie liczby i rodzajów wrażliwych na światło komórek siatkówki. Wśród tych zwierząt obraz jest przepuszczany przez rogówkę - zaokrąglone „okno” tworzące przednią część oka we współpracy z elastyczną soczewką, która może zmieniać przez to swój promień krzywizny. Zmienia się punkt skupienia i tworzy wyraźny obraz na siatkówce, niezależnie od odległości obserwowanego obiektu. W rezultacie powstaje doskonały obraz, który umożliwia ptakom takim jak sokół wędrowny dostrzec ofiarę z odległości 100 metrów. U większości ptaków drapieżnych skuteczność zmysłu wzroku wspierana jest systemem dwuocznym. Oczy są położone w niewielkiej odległości od siebie, dzięki temu powstają obrazy lekko różniące się od siebie, które przetworzone w mózgu dają wrażenie głębi.

Ptaki słyszą dźwięki o największym zakresie częstotliwości. Nietoperz nie jest w stanie słyszeć dźwięków niskotonowych, jednak potrafi wysyłać i odbierać dźwięki o bardzo wysokiej częstotliwości (ultradźwięki), co pozwala mu posługiwać się echolokacją. Ptaki nie mają małżowin usznych, a otwory słuchowe są tylko widoczne u gatunków o nagiej głowie. Ucho wewnętrzne jest zarówno narządem słuchu, jak i równowagi. Mechanizm słyszenia u ptaków przebiega w następujący sposób: fala dźwiękowa porusza błonę bębenkową, a pojedyncza kosteczka przenosi drgania do błędnika, następnie odpowiedni nerw transmituje te sygnały do mózgu.

Narząd równowagi znajduje się w uchu środkowym i spełnia ważna rolę podczas lotu ptaka. Narządy węchu i smaku są bardzo słabo rozwinięte.

ANATOMIA PTAKA - SZKIELET I MIĘŚNIE

Szkielet ptaków zbudowany jest podobnie jak innych kręgowców. Podstawą szkieletu jest duży mostek. Z przodu występuje silna obręcz barkowa z parą wąskich łopatek. Mocne więzadła łączą je z kręgosłupem i żebrami, gdzie łopatki łączą się z parą kości krucznych. W gniazdach uformowanych przez łopatki i kości krucze zawieszone są skrzydła. Z przodu łopatki połączone są parą kości, których dolne końce są trwale zrośnięte tworząc obojczyk w kształcie litery V. Ta budowa szkieletu zapobiega zgnieceniu ciała ptaka przez mięśnie, które wprawiają skrzydła w ruch. Od obręczy biodrowej odchodzą kości nóg, zapewnia to dużą powierzchnię do zamocowania mięśni nóg i jest to wystarczająco silna konstrukcja do wytrzymania wstrząsu podczas lądowania. Kręgi ogonowe są skrócone i zrośnięte tak, że pióra ogona wyrastają prawie z tego samego miejsca. Boki szkieletu stanowią żebra przyrośnięte od góry do kręgosłupa i od dołu do mostka. Posiadają one skierowane do tylu ostrogi kostne, zwane wyrostkami haczykowatymi żeber. Wyrostki te nakładają się na siebie i wiążą z następnym żebrem wiązadłami, tworząc silną strukturę koszyka. Wraz z dużym mostkiem chroni to narządy wewnętrzne ptaka przed zniszczeniem. U większości ptaków szkielet waży zaledwie połowę tego co pióra. Szyja ptaka jest ruchliwa i giętka. Wynika to stąd, że składa się ona z dużej ilości kręgów - od 13 do 25. Czaszka zamocowana jest do ostatniego kręgu szyjnego poprzez przegub kulowy. Mięśnie piersiowe i podobojczykowe są odpowiedzialne za poruszanie skrzydłami. Mięśnie szkieletowe są poprzecznie prążkowane, a mięśnie narządów wewnętrznych gładkie.

W związku z przystosowaniem ptaków do latania szkielet charakteryzuje:
- lekkie pneumatyczne kości,
- zredukowana liczba kości w czaszce i ich silne zrośnięcie,
- jeden kłykieć potyliczny łączy czaszkę z kręgosłupem i wraz z drugim odcinkiem szyjnym kręgosłupa daje głowie bardzo dużą ruchliwość,
- kończyny przednie zakończone są trzema palcami, które wydłużyły się, a palce 4 i 5 oraz odpowiadające im kości śródręcza zanikły,
- żebra połączone mostkiem tworzą mocną klatkę piersiową,
- grzebień na mostku jest miejscem przyczepu mięśni poruszających skrzydłami (u ptaków latających),
- podporowe osadzenie kończyn tylnich.

ANATOMIA PTAKA – NARZĄDY

Do najważniejszych narządów ptaka zalicza się:
żołądek - jest dwukomorowy, zbudowany z części gruczołowej, w niej rozpoczyna się chemiczne trawienie pokarmu, wydzielany jest w nim sok żołądkowy (zawiera przede wszystkim kwas solny i pepsynę); posiada także część mięśniową, w niej pokarm jest rozdrabniany, dzięki skurczą grubych mięśni i kamykom.

Tchawica - jest to przewód łączący krtań z płucami, wzmocniona płytkami lub pierścieniami chrzęstnymi, wysłana nabłonkiem migawkowym, przechodzi przez nią powietrze; przed wejściem do płuc dzieli się na oskrzela główne prawe i lewe, w miejscu rozdzielenia tworzy się rozszczelnienie tzw. krtań dolna - aparat głosowy ptaków.

Płuca i worki - płuca zbudowane są z systemu rurek, przez które przechodzi powietrze, umiejscowione są w klatce piersiowej i bezpośrednio pod kręgosłupem; worki powietrzne pełnią wiele funkcji w organizmie ptaka:
o magazynują powietrze,
o wnikają do kości czyniąc je pneumatycznymi,
o tworzą warstwę izolacyjną dla narządów wewnętrznych,
o chronią przed stratami ciepła i urazami mechanicznymi,
o oddychanie u ptaków przebiega inaczej niż u ssaków, dzięki workom bogate w tlen powietrze dostaje się do płuc zarówno przy wdechu jak i wydechu.

Serce - bardzo duży i działający jak pompa mięsień, który tłoczy krew w organizmie ptaka; podczas lotu może wykonywać od 500 skurczów do 1000 na minutę; podzielone jest na dwa przedsionki i dwie komory, prawa strona przepompowuje krew żylna do płuc, a lewa strona wypycha krew zawierającą tlen do reszty układów i narządów.

Mózg - jest najważniejszym sterującym elementem układu nerwowego ptaków, składa się z wyspecjalizowanych części: pnia mózgu, móżdźku, przedmózgowia; pień mózgu dzieli się na: rdzeń przedłużony, śródmózgowie. Najważniejszymi elementami przedmózgowia są półkule mózgowe i podwzgórzowe, połączone z najważniejszym gruczołem dokrewnym przysadką mózgową. Międzymózgowie odbiera sygnały od receptorów dotyków, móżdżek zawiaduje lokomocja ptaka, rdzeń przedłużony kontroluje zmysł słuchu i równowagi, mózg analizuje i przechowuje informacje, płat wzrokowy odbiera informacje z oka, a płat węchowy z nozdrzy.

DZIOBY

Odkryta część ptasiego dzioba składa się z dwóch powłok rogowych związanych z kośćmi szczęki górnej i dolnej. Każda połówka dzioba jest połączona z resztą czaszki: górna połączona zawiasowo z częścią czołową, dolna za pośrednictwem ruchomych kości kwadratowych, co daje ptaką możliwość szerokiego otwierania paszczy. Jest to bardzo ważne dla ptaków ze względu na brak zębów, nie mogą rzuć pokarmu, więc muszą połykać go w całości. Dla kormoranów i czapli jest to bardzo ważna cecha. Ponieważ ptaki nie potrafią rozdrabniać pokarmu, tę funkcję wykonuje żołądek. Kształt dzioba jest zależny od pokarmu, ale także od sposobu jego zdobywania. Podstawowy kształt dzioba to prosty i stożkowaty. Jest typowy dla gatunków wszystkożernych np. drozdów. Swymi dziobami grzebią w ziemi, łapią małe zwierzęta, zrywają owoce i kruszą twarde skorupy orzechów. Kształt dzioba ptasiego jest kompromisem pomiędzy siłą i precyzją. Dziób grubodzioba działa na pestkę oliwki z siłą 46 kg, podczas gdy masa ptaka nie przekracza 60g. Owadożerny pełzacz poszukuje pokarmu wkładając dziób w zakamarki kory, ma on dziób długi, cienki i lekko zakrzywiony w dół; w tym przypadku ważniejsza od siły jest dokładność. Najbardziej wyspecjalizowane należą do ptaków, które żerują w mule, spijają nektar lub odcedzają drobne organizmy z wody. W głąb dzioba wnikają nerwy i drobne zaczynia krwionośne.

ROZMNAŻANIE I ROZWÓJ PTAKÓW

W procesie rozmnażania ptaków można wyróżnić kilka podstawowych faz:
- wzajemne poszukiwanie obu płci,
- zaloty (wydawanie odgłosów, tańce godowe...),
- łączenie się w pary,
- budowa gniazda,
- złożenie i wysiadywanie jaj,
- wykluwanie się piskląt i opieka nad potomstwem,

Wśród ptaków spotykamy się z poligamią - samiec ma kilka partnerek (np. głuszec), poliandrią - samica ma kilku partnerów (kukułka) i monogamią - ptaki łączą się w pary (np. gołębie). Są zwierzętami jajorodnymi i należą do owodniowców. Zapłodnienie jest wewnętrzne. Podczas rozwoju zarodek wykorzystuje materiały zapasowe zgromadzone w żółtku i białku. Tarczka zarodkowa leży na powierzchni żółtka, w stałym położeniu. Kula żółtkowa wisi na skręconych sznurkach gęstego białka. Samice mają tylko lewy jajnik i jajowód, natomiast prawy zanika. U samców jądra i nasieniowody są parzyste.
Ptaki zakładają gniazda w różnych miejscach: na ziemi, w drzewach, w krzewach, w dziuplach. Po ukończeniu budowy gniazda samice składają jaja. Są one różnych rozmiarów i kolorów. Długość wysiadywania jaj zależy od gatunku. Po wykluciu pisklęta są całkiem nagie i niedołężne. Pisklęta dzieli się na gniazdowniki - przebywają przez pewien czas w gnieździe, karmione przez rodziców oraz zagniazdowniki - opuszczające gniazda zaraz po wykluciu.

PRZEGLĄD PTAKÓW

Ptaki blaszkodziobe - występują na całym świecie, można spotkać je w różnorodnych środowiskach. Żyją na bagnistych torfowiskach, rozlewiskach rzecznych i tropikalnych lasach deszczowych. Cecha, która łączy wszystkie gatunki jest umiejętność pływania, jednakże ilość czasu jaką spędzają w wodzie jest różna u różnych gatunków. Najliczniejszą grupę stanowią kaczki.

Kuraki - rząd kuraków jest dużą jednostką systematyczną obejmującą 263 gatunki ptaków należących do 6 rodzin. Najliczniejsza grupa bażantowatych zawiera 48 gatunków. Są to ptaki grzebiące, o mocnych nogach. Źle latają, są gniazdownikami.

Ptaki siewkowate - do podrzędu siewkowców zalicza się następujące rodziny: ostrygojady, szczudłakowate, kulony, żwirowcowate, bekasowate, magelanówki, długoszpony, złotosłonki, krabojady,. Są przystosowane do zdobywania pożywienia brodząc w płytkiej wodzie lub biegając po otwartych przeszczniach. Większość prowadzi naziemny tryb życia, potrafią one bardzo szybko biegać i zwinnie latać. Niektóre potrafią zwinnie pływać. Żywią się drobnymi kręgowcami. Ich charakterystyczną cechą są wydłużony dziób i nogi.

Ptaki wróblowate - najbardziej charakterystyczną cechą jest kształt ich nóg, wszystkie palce są doskonale wykształcone (3 skierowane do przodu, a jeden do tyłu). Ich nogi są przystosowane do chodzenia i biegania. Ubarwienie jest zróżnicowane.

Ptaki biegające - nie potrafią latać. Nie posiadają grzebienia na mostku, a kończyny przednie są zredukowane. Są to ptaki duże, o silnie rozwiniętych kończynach tylnich przystosowanych do biegania. Dorosły struś afrykański potrafi rozwinąć prędkość do 96 km/h.

Ptaki wyspecjalizowane - najbardziej wyspecjalizowanymi ptakami są pingwiny, doskonale nurkują i pływają (skrzydła zastępują płetwy), palce kończyn tylnych maja spięte błoną pływną, nie umieją latać. Do ptaków wyspecjalizowanych zalicza się np.: rurkonose, pełnopłetwe, długonogie, dropie, stepówki, gołębie.

Ptaki drapieżne - to mięsożercy, którzy zdobywają pożywienie polując na najróżniejsze zwierzęta, pomagają im w tym silne, hakowate dzioby, którymi rozrywają mięso. Swą zdobycz nie chwytają dziobami, lecz szponami.

Papugi - najbardziej charakterystyczną cechą są ich dzioby, o unikalnej budowie. Maja dwa palce skierowane do przodu i dwa do tyłu. Należą do najbarwniej i najbardziej jaskrawo ubarwionych ptaków.

Jeżyki - ma mały dziób, który otwiera szeroko podczas lotu, wtedy owady wpadają do paszczy. Posiada rozciągliwe wole, które mogą pomieścić nawet 1000 drobnych owadów. Nie ma predyspozycji do bezpośredniego poderwania się z ziemi, dlatego rzuca się z miejsc wysoko położonych.

Ptaki śpiewające - posiadają aparat głosowy, umożliwiający "śpiew". Są gniazdownikami, odżywiają się przeważnie owadami.

Dzięciołowate - maja mocne dzioby przystosowane do kucia dziur w drewnie. Występują dwa rzędy: jakamary i dzięcioły.

MIGRACJE PTAKÓW

Kiedy lato przemija i coraz trudniej znaleźć pokarm niektóre ptaki udają się do cieplejszych krajów. Zwierzęta stałocieplne są zaskakująco wytrzymałe na wpływ warunków pogodowych. Tak długo, jak są w stanie zaspokoić swoje potrzeby, mogą znosić warunki, które dla większości ludzi wydawałyby się nie do wytrzymania. Wielkie stada siewkowatych, nurów, gęsi, kaczek i ptaków wróblowatych lecą na północ, w kierunku tundry. Chcą tam skorzystać z pokarmu jakimi są arktyczne rośliny i owady. Pod koniec lata większość ptaków wraca na południe. Najbardziej znanymi ptakami wędrownymi są: orły, myszołowy, bociany i inne ptaki szybujące. Ptaki szybujące dolatując do wybrzeży morskich, napotykają trudności. Morze jest stosunkowo chłodne i rzadko powstają nad nim kominy cieplne. Długie przeloty nad morzem są nie możliwe bez machania skrzydłami i dlatego wybierają inną trasę. Ptaki latające w sposób aktywny mogą wędrować po linii prostej, ale tracą dużo energii. Na lądzie mogą uzupełniać jej brak podczas krótkich postojów. Dlatego większość małych ptaków wędrownych odbywa przeloty tylko w nocy, a dzień wykorzystuje na żerowanie. Owadożerne gatunki polujące w powietrzu, wędrują wyłącznie podczas dnia, gdyż wtedy lecąc mogą także chwytać owady. Pokarm zjedzony podczas wędrówki nie może dostarczyć wystarczająco dużo energii na czas wędrówki poprzez pustynię czy morze. Dlatego też wszystkie ptaki przed odlotem intensywnie żerują i odkładają zapasy tłuszczu. Małe gatunki ptaków nieomal podwajają swoja masę ciała. Pod koniec wędrówki zapasy tłuszczu zostaną zużyte, i powrócą do swojej normalnej masy.

OCHRONA I ZNACZENIE PTAKÓW

Podstawą do objęcia ochroną niektórych gatunków są prowadzone badania wskazujące przyczyny zmniejszania się liczebności ptaków. Określanie tras wędrówek ptaków jest możliwe dzięki obrączkowaniu. Są one chwytane w sieci specjalne i nakłada im się na nogę obrączkę z własnym numerem. Jeżeli ptakowi coś się stanie, wtedy jego obrączka jest przesłana do centrali obrączkowania. Umożliwia to określenie tras wędrówek, zimowisk i długości życia. Bardzo ważną przyczyną spadku liczebności niektórych gatunków jest niszczenie środowiska przyrodniczego. Niektóre zmiany w środowisku naturalnym widać od razu np. wycinanie lasów, a niektóre problemy narastają stopniowo np. zanieczyszczenie. Zmiany klimatu klimaty powodują iż niektóre ptaki zmieniają miejsce pobytu. Tworzenie rezerwatów jest bardzo ważnym elementem ochrony ptaków. Określony obszar może być wybrany z wielu różnych powodów. Na terenie Polski istnieje kilka rezerwatów ptactwa. Jeden z nich to rezerwat ptactwa wodnego w Sulęcinie. Większość ptaków w kraju jest prawnie chroniona np. nurowate. Niektóre gatunki są chronione, ale tylko w pewnym okresie. Większość ptaków spełnia w przyrodzie i gospodarce człowieka bardzo pożyteczną role w otrzymaniu równowagi biologicznej. Ptaki owadożerne zjadają wiele owadów będących szkodnikami upraw. Ptaki drapieżne tępią różne gryzonie. Wiele tych zwierząt (np. sójki) zbiera nasiona na polach i w ten sposób zapobiega ich rozprzestrzenianiu. Niektóre ptaki (np. kaczki) hoduje się ze względu na mięso, jaja i piór; inne zaś (np. łabędzie) dla ozdoby. Jednak pewne gatunki ptaków mogą wyrządzać szkody. Między innymi wróble i szpaki wyjadają ziarno z kłosów zboża, objadają młode pędy drzew owocowych itp.