10.2. Опорно рухова система птахів.

Активний політ зумовив формування особливої за будовою опорно-рухової системи. Головне при пересуванні в повітрі - це фіксація центру ваги. Згадайте як рухається еквілібрист на цирковій виставі по канату. Найменше зміщення центру ваги може привести його до падіння. Так і в польоті, при його зміщенні втрачається рівновага і всі намагання втриматися в повітрі закінчуються падінням.

Фіксація центру ваги у птахів зумовлена зростанням хребців всіх відділів хребта крім шийного (рис.251).

Рис. 251. Скелет птаха: 1 - шийний відділ хребта; 2 - великий крижень; 3 - хвостові хребці; 4 - куприкова кістка; 5 - ребра; 6 - грудина; 7 - кіль; 8 - лопатка; 9 - коракоїд; 10 - ключиці; 11 - плече; 12 - передпліччя; 13 - кисть; 14 - стегно; 15 - велика гомілкова кістка; 16 - цівка; 17 - пальці ніг; 18 - мозкова коробка; 19 - щелепи.

Грудні хребці зростаються у суцільну спинну кістку, а хребці інших відділів хребта зростаються і з тазовими кістками. Утворюється складний крижень. Вільними залишаються нечисленні хвостові хребці, які на кінці утворюють також суцільну кістку пігостиль або куприкову кістку. До неї прикріплюються рульові контурні пера. Шийні хребці навпаки, дуже рухливі і їх кількість різна: від 11, наприклад, у папуг до 25 у лебедів. Загальна кількість хребців у птахів коливається в межах 39 - 63.

Ребра складаються з двох рухомих кісток, що забезпечує вентиляцію легень при газообміні. Верхня кістка ребра причленовується до грудних хребців, а нижня до грудини. Грудна кістка має високий гребінь, або кіль, до якого кріпляться потужні м‘язи крил. Таким чином тулуб птаха міцний та жорсткий і нагадує фюзеляж літака. Одночасно рухливі ребра зумовлюють зміну об‘єму грудної порожнини при диханні.

Плечовий пояс утворений трьома парами кісток. Парні лопатки, на відміну від рептилій, видовжені, спрямовані назад і лежать на ребрах. Воронячі кістки або коракоїди слугують міцною опорою і приєднані до грудини. Ключиці вільними кінцями зростаються, утворюючі своєрідну «вилочку», або дужку. Її роль полягає в амортизації рухів коракоїдів при підніманні та опусканні крил. У нелітаючих птахів ключиці зникають.

Великих змін зазнав скелет передніх кінцівок, хоча всі його відділи зберігаються (рис.252).

Рис.252. Розташування пер на крилі птаха: 1 - крильце; 2 - махові пера першого порядку; 3 - махові пера другого порядку.

Кістки зап‘ястка та п‘ястка зростаються, утворюючи одну кістку. Пальців залишається всього три. До першого прикріплюються пера так званого передкрилка, або крильця. Крильце забезпечує посадку та зліт птаха. До другого пальця кріпляться три великих махових пера, а до третього - четверте махове перо. Всі інші махові пера прикріплюються до зап‘ястка. Ці контурні пера називають маховими перами першого порядку. Ці пера забезпечують підйом птаха та одночасно його просування вперед. До ліктьової кістки прикріплюються махові пера другого порядку. Вони виконують функцію лише підтримання птаха в польоті та підйому.

Зміни в будові передніх кінцівок і звільнення їх від ходіння викликали зміни у в будові пояса задніх кінцівок та їх самих. Тепер весь тягар наземного пересування, злету та посадки лягає на задні кінцівки. Щоб надати їм відповідної міцності тазові кістки зростаються між собою. Великі розміри яєць у жорсткій шкаралупі зумовили розсунення черевного відділу цих кісток. Разом із зрослим та вкороченим хребтом таз утворює необхідну міцність як в польоті, так і при пересуванні на землі.

Стегно міцно приєднане до тазу, а гомілка складається з великої гомілкової кістки та недорозвиненої малої гомілкової. Частина передплесни і всі кістки плесни зростаються, утворюючи цівку. Цівка полегшує зліт та посадку птаха.

У більшості птахів на ногах чотири пальці. З них три спрямовані вперед, а один назад. У деяких птахів - у дрохв, куликів, нанду - три пальці, а у африканського страуса два.

В будові скелету голови також відбуваються певні зміни. Кістки мозкового відділу зростаються, утворюючи суцільну тонку та міцну коробку. До речі, також сама будова черепу і у птеродактилів та летючих мишей, що говорить про загальний напрямок еволюції при пристосуванні то польоту. Загальний об‘єм мозку значно збільшується, великого розвитку набувають органи зору. Про це свідчать великі очні западини.

Відсутність зубів та потужних жуйних м‘язів зумовили зменшення товщини кісток та загальне полегшення голови. Тепер птах в польоті може витягувати голову та шию, набираючи необхідної рівноваги та обтічності.

Перетворення передніх кінцівок у крила викликало виникнення нового хватального апарату. Тепер ці функції виконує дзьоб. Щелепи більш витягнуті, а обидві щелепні кістки - верхня та нижня - рухомі.

М‘язева система також носить відбиток пристосованості до польоту. Найбільш розвинуті м‘язи, що опускають крила. Це так звані великі грудні м‘язи. Вони прикріплюються до грудини та килю. Малі грудні м‘язи, або підключичні піднімають крило. Також значно розвинуті м‘язи шиї, хвоста та задніх кінцівок. Особливо цікаві м‘язи-згиначі задніх кінцівок (рис.253).

Рис.253. Нога птаха, який сидить на гілці: 1 - м‘яз; 2 - сухожилок, що з‘єднує м‘яз та палець.

Їх довгі сухожилки мають шорстку поверхню у вигляді насічок. Коли птах сідає на гілку і обхоплює її пальцями, то шорстка поверхня сухожилків притискається до реберець кістки. Так відбувається автоматична, без напруження м‘язів, фіксація птаха на гілці.

Чисельні підшкірні м‘язи забезпечують підняття пір‘я в холодну погоду, або при позі загрози, шлюбних іграх тощо.

Пересування птахів різноманітне. Вони відмінно бігають, плавають, пірнають, лазять по деревах тощо. Але найбільш характерним є політ. Не літають лише деякі птахи - страуси, ему, казуари, нанду, ківі, пінгвіни.

При всьому різноманітті способів польоту, його умовно можна розділити на дві категорії. Це ковзаючий, або пасивний та машучий, або активний політ.

При ковзаючому польоті птахи використовують повітряні потоки, які виникають при нерівномірному нагріванні поверхні землі, або вітер. Якщо швидкість висхідних потоків дорівнює швидкості падіння птаха, то він ніби зависає в повітрі. Якщо така швидкість вища, то птах піднімається. Такий спосіб польоту використовують крупні птахи, наприклад грифи, які без особливих зусиль можуть годинами триматися у повітрі. Морські птахи - альбатроси, буревісники - для ковзання найчастіше використовують вітер.

Більш різноманітний машучий політ. Порівняйте частоту маху крил ворони та серпокрильця, або колібрі, безшумний політ сови та голосне хлопання крилами фазанів.

Швидкість польоту птахів теж різна. Так на перельотах граки розвивають швидкість 65 км на год., а шпаки 70 - 80 км/год. У більшості птахів така швидкість коливається в межах 50 - 90 км/год. Чемпіонами в швидкості польоту є чорні серпокрильці - 110 - 150 км/год.

Різною є і висота польоту. Так, наприклад зяблики при перельотах летять на висоті менше за 1 500 м, дрозди - 2000 м. Максимальні висоти скоріш усього можуть досягати 3 000 м, хоча відомі випадки при перельотах гусей на висоті до 6 000 м.