Jajka i drób stanowią znaczną część diety ludzi. Podobnie, produkty wykonane z pierza, takie jak poduszki, kołdry, czy płaszcze z puchową wyściółką są powszechnie stosowane. Coraz większa świadomość i zwiększona pasja do naszych pierzastych przyjaciół przetacza się przez naród. Popularność karmienia dzikich ptaków w rzeczywistości zmieniła zasięg występowania kilku popularnych ptaków śpiewających. Dodatkowo, ze względu na niską zawartość tłuszczu w mięsie indyka i kurczaka oraz fascynację Amerykanów odchudzaniem, przemysł drobiarski przeżywa rozkwit. A jakie inne zwierzę ma poświęcony mu dzień, jak tradycja pieczonego indyka w Święto Dziękczynienia? Najwyraźniej ptaki są istotną i szczególną częścią naszego życia.

Ale co czyni je tak wyjątkowymi? Jak różnią się od zwierząt w innych głównych klasach organizmów? I co najważniejsze, czym różnią się od nas?

Pozycja w królestwie zwierząt

Ptaki tworzą klasę Aves podtypu Vertebrata, phylum Chordata. Klasa Aves zawiera 28 rzędów, 163 rodziny, 1,975 rodzajów i prawie 10,000 gatunków. Ich rozmieszczenie jest ogólnoświatowe, włączając w to otwarte oceany. Podczas gdy większość gatunków ptaków na świecie jest znana nauce, każdego roku odkrywana jest garstka nowych ptaków. Większość z tych rzadkich ptaków znajdują się w odległych regionach świata.

Powszechnie uważa się, że ptaki pochodzą od dwunożnych, jaszczurkowatych gadów, które żyły w okresie jurajskim około 208 milionów lat temu. Ptaki nadal mają wiele podobieństw do gadów, takich jak ich zwyczaj składania jaj, posiadanie łusek na dziobach i nogach oraz układ wielu struktur wewnętrznych.

Trzy najwyższe klasy kręgowców – gady, ptaki i ssaki – przystosowały swoje rozmnażanie do życia lądowego, w dużej mierze dzięki ewolucji jaja, którego zarodek jest otoczony błoną ochronną zwaną błoną płodową. Stąd te trzy klasy są zgrupowane pod terminem „amniota” lub „amniota”. „Spośród wszystkich zwierząt tylko ptaki i ssaki wykształciły wysoką, stałą temperaturę, czyli homeotermię, która umożliwia energiczną aktywność we wszystkich środowiskach i o każdej porze roku. This, more than any other advance, is what makes these two classes the dominant vertebrates.

Ptaki mają liczne cechy, które odróżniają je od wszystkich innych klas organizmów. Chociaż nie wszystkie ptaki latają, duża liczba tych cech uzupełnia ich niesamowite przystosowanie do lotu.

Pióra

Wszystkie ptaki mają pióra, o których wiadomo, że nie miały ich żadne inne zwierzęta żyjące lub wymarłe. Liczba piór jest stosunkowo stała w obrębie gatunku, chociaż ptaki mają tendencję do posiadania większej ilości piór w zimie niż w lecie. Mniejsze ptaki mają zwykle więcej piór na cal kwadratowy powierzchni niż większe, choć mniej piór ogółem. Na przykład koliber rubinowy, o stosunkowo niewielkiej powierzchni, ma około 940 piór, podczas gdy gęś kanadyjska, o znacznie większej powierzchni, ma 33,000.

Pióra służą wielu celom, w tym ciepło, ochrona, lot, atrakcyjna ozdoba do zalotów i rozpoznawania płci. Wartość termoizolacyjna piór jest tak niezwykle skuteczna, że pozwala ptakom żyć w częściach Antarktydy zbyt zimnych dla każdego innego zwierzęcia.

Dla ich wagi, szacuje się, że pióra są tak silne, jak najlepsze ludzkie materiały używane w przemyśle lotniczym dzisiaj. Ich elastyczność pozwala szerokiej krawędzi spływu każdego dużego pióra skrzydła zginać w górę z każdym uderzeniem skrzydła w dół. To produkuje odpowiednik skoku w ostrzu śmigła, tak, że każde uderzenie skrzydła zapewnia zarówno windę i napęd do przodu.

Są dobrze udokumentowane historie ptaków celowo połykających swoje pióra. Grebes, na przykład, konsumować pióra przez setki. Pięćdziesiąt procent zawartości żołądka rogatego lub pied-billed grebes może być pióra. To dziwne zachowanie wydaje się mieć swój cel. Naukowcy uważają, że działanie żołądka w tych głównie rybożernych ptakach jest niewystarczające do zmiażdżenia kości, które są połykane. Uważa się, że pióra chronią żołądek, wyściełając ostre ości ryb i spowalniając proces trawienia tak, że kości rozpuszczają się, a nie przechodzą do jelita. To przekonanie jest poparte obserwacją, że perkoz dwuczuby, który ze wszystkich perkozów konsumuje najmniej ryb, również gromadzi najmniejszą ilość piór w swoim żołądku. Dodatkowe badania są potrzebne, aby sprawdzić tę hipotezę.

Fuzja i redukcja kości

Kości ptaków są ekstensywnie fuzji, a tym samym zmniejszona w liczbie. Ptaki nie mają zębów ani ciężkich szczęk. W przeciwieństwie do ssaków, które mają pojedynczą kość, dolna szczęka ptaków składa się z pięciu małych połączonych kości. Dodatkowo, kości pasa piersiowego, miednicznego i kręgosłupa są połączone, co służy jako sztywny szkielet dla mięśni lotu, kończyn i głównych piór lotu skrzydła i ogona. Ptaki nie mają kręgów ogonowych. Kończyny górne wykazują rozległe stapianie w kościach nadgarstka i śródręcza. Kości palców są zredukowane zarówno pod względem wielkości, jak i liczby; dwóch z nich całkowicie brakuje, a dwie z pozostałych trzech są zrośnięte ze sobą. Kości stawu skokowego i stopy u ptaków również zostały stopione i zmniejszone w liczbie.

Puste, cienkie kości

Główne kości ciała większości ptaków są cienkie i puste, podczas gdy większość innych zwierząt posiada gęstsze, bardziej masywne kości. Szkielet gołębia, na przykład, stanowi zaledwie 4 procent jego całkowitej masy ciała, podczas gdy szkielet ssaka o porównywalnej wielkości, takiego jak szczur, wynosi prawie 6 procent jego całkowitej masy ciała.

Chociaż szkielet ptaka jest cienki i lekki, jest również bardzo mocny i elastyczny. Jest to bardzo pomocne, ponieważ większość szkieletów ptaków podlega wielkim i nagłym naprężeniom akrobatyki powietrznej. Co ciekawe, skrzydła, nogi i kości czaszki w niektórych dużych, strzelistych ptaków mają wewnętrzne, kratownicowe wzmocnienia bardzo podobne do rozpórek wewnątrz skrzydeł samolotu.

Nie wszystkie ptaki mają takie puste kości. Aby zmniejszyć ich pływalność i ułatwić nurkowanie, niektóre ptaki nurkujące, takie jak loony i auklety, mają stosunkowo solidne kości.

Woreczki powietrzne

Oprócz płuc, ptaki posiadają dodatkowy system woreczków powietrznych połączonych z płucami. Te worki powietrzne często rozgałęziają się w całym ich ciele, często wchodząc do większych kości ciała, aby zająć ich puste wnętrza. Podczas gdy ten system worków powietrznych z pewnością przyczynia się do zmniejszenia masy ciała, uważa się, że mają one ważniejszy wkład. System worków powietrznych wydaje się uzupełniać płuca jako supercharger, zwiększając wykorzystanie tlenu.

W dodatku, worki powietrzne zapewniają pływalność dla ptaków wodnych. Pływające gatunki mają szczególnie duże brzuszne i piersiowe worki powietrzne, których objętość może być kontrolowana do pływania lub nurkowania.

Worki powietrzne służą również jako system chłodzenia dla szybkiego, gorącego metabolizmu ptaka. It has been estimated, for example, that a flying pigeon uses one-fourth of its air intake for breathing and three-fourths for cooling.

Nervous System and Sense Organs

Birds have a very high metabolism. Mogą one zużywać trzydzieści razy więcej energii niż gady o podobnej wielkości. Kilka czynników przyczynia się do ich poziomu metabolizmu. Ze wszystkich milionów lub tak zwierząt na Ziemi, ptaki ewoluowały najwyższe temperatury operacyjne. Średnia temperatura ich ciała waha się między 104°F a 110°F (42°-43,5°C). Ptaki żyją intensywnie, a ich metaboliczny „silnik” jest zawsze ciepły i gotowy do działania.

Za wysoką temperaturą u ptaków kryje się kilka interesujących anatomicznych i fizjologicznych udoskonaleń. Oprócz jedzenia diety bogatej w energię, ptaki posiadają sprzęt trawienny, który przetwarza ich jedzenie szybko, skutecznie i w dużych ilościach. Owoce podawane młodym woskownicom cedrowym przechodzą przez ich przewód pokarmowy w ciągu zaledwie szesnastu minut. Inne perching ptaków może trwać od pół do dwóch godzin, aby przejść żywności przez ich bodies.

Układ wydalniczy ptaków jest również bardzo wydajny i szybki. Ich nerki są mniej więcej dwa razy większe niż u porównywalnych ssaków. Z wyjątkiem strusi, nie ma pęcherza moczowego. Jego brak dodatkowo wspomaga lot poprzez zmniejszenie wagi, ponieważ nie ma zmagazynowanego moczu. Ptaki nie mają cewki moczowej do odprowadzania moczu.

Systemy sercowo-naczyniowe ptaków są niezwykle wydajne, umożliwiając ptakom wytrzymanie obciążeń sercowo-płucnych znacznie przekraczających to, co ssaki mogą tolerować. Podobnie jak ssaki, ptaki mają czterokomorowe serce. Jednak w stosunku do ich wielkości, jest ono duże, potężne i bardzo szybkie w biciu. Światowy rekord wysokości dla ptaków należy do gryfa Rüppella, który został wciągnięty do silnika odrzutowego samolotu pasażerskiego na wysokości prawie 11 000 metrów (36 000 stóp). Chociaż sęp był niewątpliwie takaring biernie, żaden ssak równoważnej wielkości może oddychać wystarczająco dużo powietrza nawet pozostać świadomy na tej wysokości.

Ptaki mają również stężenia cukru we krwi średnio około dwa razy, że znaleziono w ssaków. Ten podwyższony poziom cukru we krwi wspiera większą ilość aktywności.

Układ oddechowy ptaków to złożona sieć płuc i wyspecjalizowanych worków powietrznych. Ten unikalny system działa jako supercharger dla ich szybkiego metabolizmu poprzez dostarczanie dużych ilości tlenu. Podczas gdy płuca człowieka stanowią około 5 procent objętości ciała, układ oddechowy kaczki stanowi około 20 procent objętości ciała (2% płuc i 18% worków powietrznych).

Ptaki nie mają gruczołów potowych i tracą ciepło przez układ oddechowy i odsłoniętą skórę. Aby się ochłodzić, większość ptaków dyszy, co jest ważną formą utraty ciepła. Dodatkowo, wiele, jeśli nie wszystkie ptaki trzepoczą gardłem podczas ekspozycji na ciepło, co powoduje utratę ciepła z błon śluzowych gardła. To trzepotanie gardła może stanowić 35 procent utraty ciepła u kurcząt, na przykład.

Wreszcie, ptaki mają wysoko rozwinięty centralny układ nerwowy i szybkie impulsy nerwowe. Ptaki są bardzo wizualne zwierzęta; muszą być w celu latania. Znaczenie oczu ptaków jest sugerowane przez ich wielkość; ze wszystkich zwierząt, ich są największe w stosunku do ciała. Niektóre jastrzębie i sowy mają oczy tak duże, jak oczy człowieka. U niektórych sów, oczy stanowią do jednej trzeciej całkowitej masy głowy. U szpaków oczy stanowią 15 procent masy głowy, u ludzi jest to tylko jeden procent. W większości aspektów, struktura oczu ptaków przypomina strukturę oczu ssaków. Oczy ptaków są w stanie dostosować się do światła około dwa razy tak dobrze, jak te z dwudziestu lat person.

Było wiele debat dotyczących ostrości widzenia ptaków. Ogólnie wydaje się, że jest on lepszy niż wzrok ludzki, ale są wyjątki. Sęp widzi mniej więcej tak samo ostro jak ludzie, podczas gdy kurczak wydaje się widzieć tylko około jednej dwudziestej piątej tak dobrze jak ludzie. Jastrzębie i ptaki śpiewające widzą około dwie i pół razy ostrzej. Ptaki również wydają się widzieć w słabym świetle lepiej niż ludzie ze względu na gęstość komórek receptorowych w siatkówce. Barn sowy może zobaczyć obiekt na dwa metry z oświetleniem 0,00000073 świec stóp. Jest to odpowiednik osoby widzącej obiekt przez światło zapałki w odległości mili.

Mózg małego ptaka grzędowego waży około dziesięć razy tyle, co jaszczurka o tej samej masie ciała. Półkule mózgowe w ptaki są duże i dobrze rozwinięte, jak u ssaków, ale lokalizacja złożonych zachowań w mózgu jest inny w dwóch. Mózg ssaka jest zdominowany przez górną warstwę półkul mózgowych, które mają dużą zdolność uczenia się. Mózg ptaków jest zdominowany przez środkową część półkul mózgowych, która nie ma zdolności uczenia się. Tak więc ssaki, ogólnie rzecz biorąc, uczą się zachowań, podczas gdy zachowania ptaków mają tendencję do bycia instynktownymi i stereotypowymi. Jest to prawdopodobnie podstawa dla znanego wyrażenia „ptasi mózg.”

Złożenie jaj

Wszystkie ptaki składają jaja w skorupkach i inkubują je poza swoim ciałem. Jaja mają rozmiary od 25 centymetrów (10 cali) długości u strusi do zaledwie 8,5 milimetra (0,3 cala) długości u kolibrów. Mniejsze ptaki składają jaja, które ważą więcej w stosunku do masy ciała niż jaja większych ptaków. Kolibry składają jaja, które stanowią 15 procent masy ich ciała, podczas gdy strusie składają jaja, które stanowią tylko 2 procent masy ich ciała. Bezlotne kiwi składają tylko jedno ogromne jajo, które może stanowić 25 procent masy ich ciała.

zobacz też Phylogenetic Relationships of Major Groups.

Stephanie A. Lanoue

Bibliografia

Ehrlich, Paul R., David S. Dobkin, and Darryl Wheye. The Birder’s Handbook: A Field Guide to the Natural History of North American Birds. New York: Simon and Schuster, 1988.

Faaborg, Janus. Ornithology: An Ecological Approach. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1988.

Forshaw, Joseph, ed. The Encyclopedia of Birds, 2nd ed. New York: Facts on File, Inc, 1998.

Gill, Franklin B. Ornithology, 2nd ed. New York: W. H. Freeman and Company, 1995.

Kaufman, Ken. Lives of North American Birds. New York: Houghton Mifflin, 1996.

Koeppel, Dan. „Eureka! An Antpitta!” Audubon 100 (1998): 96-101.

Natural History of North American Birds. New York: Simon and Schuster, 1998.

Proctor, Noble S., and Patrick J. Lynch. Podręcznik ornitologii. New Haven, CT: Yale University Press, 1993.

Van Tyne, Josselyn, and Andrew J. Berger. Fundamentals of Ornithology. New York: John Wiley and Sons, 1976.

Welty, Joel Carl, and Louis Baptista. The Life of Birds, 4th ed. Orlando, FL: Harcourt Brace Jovanovich, 1988.

Welty, Joel Carl, and Louis Baptista.