есть у птицы мозг
Класс птицы
Ароморфозы птиц
Опахало состоит из бородок 1-ого порядка, которые крепятся напрямую к стержню, и бородок 2-ого порядка, расположенных на бородках 1-ого порядка.
Маховые перья растут по краю крыла, именно они поддерживают птицу во время полета. Рулевые перья являются продолжением хвоста у большинства птиц, играют важную роль при изменении направления полета. Покровные перья формируют характерный обтекаемый контур птицы, за счет чего и получили свое название.
У птиц имеется полная перегородка в сердце, разделяющая его камеру на два изолированных желудочка. Кровь больше не смешивается: два круга кровообращения полностью отделены друг от друга.
Уровень обмена веществ становится гораздо выше, чем у земноводных и пресмыкающихся, что проявляется в приобретении птицами теплокровности (гомойотермии). Температура тела птиц более не зависит от окружающей среды, они могут осваивать среды обитания с низкими температурами.
Для птиц характерны более сложноустроенные губчатые легкие, дыхательная площадь которых превышает площадь ячеистых легких пресмыкающихся. Газообмен в них происходит с большей эффективностью.
Чтобы основательно изучить тот или иной раздел зоологии очень важно знать классификацию. Без классификаций в голове будет сплошная «каша», так что относитесь к ним с особым вниманием. Класс птицы состоит из трех надотрядов: бескилевые, килевые и пингвины.
Сизый голубь
На голове хорошо заметен клюв, включающий надклювье и подклювье. У хищных птиц клюв приобретает заостренную форму, для того чтобы отрывать им плоть.
Сухая кожа практически полностью лишена желез. Единственная железа, копчиковая, расположена над хвостовыми позвонками. Секрет копчиковой железы имеет маслянистый характер, используется птицей для смазки крыльев, предотвращая их намокание. Особенно хорошо развита эта железа у водоплавающих птиц: они смазывают ее секретом плотный перьевой покров.
Скелет птиц представлен позвоночным столбом, в состав которого (как и у рептилий) входит 5 отделов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой. Исключительной подвижностью отличается шейный отдел: например, совы могут поворачивать голову до 270°, что отлично позволяет им выслеживать жертву.
Пояс передних конечностей (плечевой) образован тремя парными костями: вороньими (коракоидами), ключицами и лопатками. Сросшиеся концы ключиц образуют вилочку, которая амортизирует толчки при взмахах крыла.
Тазовый (задний) пояс птиц образован сросшимися друг с другом лобковыми, седалищными, подвздошными костями с каждой стороны. Важно заметить: лобковые кости не срастаются между собой, что делает таз птиц «открытым», позволяет откладывать крупные яйца.
В ходе приспособления к полету у птиц многие кости становятся полыми внутри. Их можно представить в виде полого цилиндра, заполненного воздухом, что уменьшает общий вес птицы.
Далее располагается желудок, состоящий из двух отделов: железистого и мускульного. В железистом отделе происходит ферментативная (химическая) обработка пищи. Мускульный отдел изнутри выстлан плотным роговым покровом, который осуществляет механическую обработку пищи, измельчая ее.
Желудок продолжается в тонкую кишку, которая сразу открывается в клоаку. Таким образом «полет» оставил след и в этой системе: пищеварительная трубка птиц укорочена для того, чтобы быстрее и эффективнее расщеплять пищу. Надо отметить, что полет требует затраты большого количества энергии.
Полет крайне энергозатратное удовольствие для кровеносной системы: во время полета сердце птиц развивает частоту ударов до 1000 в минуту и более, чтобы обеспечить циркуляцию крови адекватную потребностям организма.
Это увеличение происходит за счет развития больших полушарий переднего мозга, которые отвечают за поведенческие реакции. Благодаря этому у птиц наблюдается сложное поведение, выражена забота о потомстве.
У птиц хорошо развит мозжечок, отвечающий за координацию движений, что очень важно для полета. Мозжечок птиц огромный, складчатый.
Птицы практически лишены обоняния, поэтому орган зрения берет на себя основную функцию. Глаз птицы видит острее глаза человека, к тому же глаза анатомически расположены по бокам головы: такая локализация обеспечивает больший угол обзора.
Строение глаза птиц поражает! Его особенностью является чрезвычайно подвижный хрусталик. Двойной аккомодацией у птиц называется способность хрусталика не только перемещаться вперед-назад, но и менять свою кривизну, что обеспечивают отличную настройку на наилучшее видение. Даже роговица глаза птицы способна в некоторой степени менять свою кривизну.
Орган слуха развит хорошо, включает внутреннее и среднее ухо. Развитый орган слуха дополняет способность птиц издавать звуки: так они обмениваются важной информацией друг с другом. Голосовые связки, орган голосообразования, находятся в нижней гортани (певчей).
Женская половая система представлена единственным яичником (второй редуцирован для облегчения веса), отходящими от них яйцеводам, которые открываются в клоаку.
Бескилевые птицы
Представители этого отряда характеризуются слабо развитыми крыльями, вследствие чего они неспособны к полету. Этот факт привел к развитию у них выраженной способности к бегу. Например, страусы могут развивать скорость до 70 км/час.
В самом названии отряда заложена главная подсказка: у этих птиц отсутствует киль, костный вырост грудины. В связи с отсутствием способности к полету их кости не имеют воздухоносных полостей. К данному отряду относятся страусы и новозеландский киви.
Пингвины
Передвигаются пингвины, опираясь на хвост, не строят гнезд. Крупные виды пингвинов держат яйца на перепонках лап, пряча под большую складку кожи на животе, насиживают стоя.
Строение яйца птицы
Выводковые и гнездовые птицы
Птицы и их образ жизни
По образу жизни птицы подразделяются на оседлых, кочующих и перелетных.
Оседлые птицы живут в пределах небольшой территории и редко покидают ее пределы. Такой образ жизни птиц характерен в местах обитания, где сезонные изменения не затрагивают доступность корма: в тропических и субтропических зонах.
Кочующими птицами называют тех, которые постоянно перемещаются с места на место в поисках пищи вне сезона размножения. Они могут совершать перелеты на сотни километров, но обычно не покидают той природной зоны, в которой гнездятся.
Перелетные птицы совершают регулярные сезонные миграции между местами гнездовий и зимовок. Они преодолевают тысячи километров.
Значение птиц
С древних времен люди занимаются птицеводством, дающим множество продуктов, без которых трудно представить наше существование. Мясо домашних птиц богато полезными веществами, питательно, как и куриные яйца. В настоящее время процессы разведения птиц механизированы: их выращивают в специальных инкубаторах.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Птичий мозг похож на звериный
Нейроны в мозге птиц местами уложены так же, как в мозге млекопитающих.
Очень долго птиц считали намного более глупыми, чем зверей. Действительно, много ли мозга уместится в птичьей голове? Но если оценивать не абсолютный размер мозга, а относительный – как он соотносится с остальным телом – то окажется, что у птиц и зверей относительные размеры мозга самые большие из всех позвоночных. Однако если посмотреть на строение, то птичий мозг на первый взгляд довольно сильно отличается от звериного.
У млекопитающих есть неокортекс, или новая кора, сложная многослойная структура, покрывающая полушария мозга. У приматов она чрезвычайно разрастается, образуя доли и извилины, у каких-нибудь насекомоядных она почти гладкая. Но, так или иначе, именно новой коре млекопитающие обязаны своими недюжинными когнитивными способностями.
А вот у птиц такой коры нет. Их полушария покрывает структура под названием плащ мозга, или паллиум. Кора млекопитающих образовалась из плаща, но у птиц он устроен ещё довольно просто, без извилин и без явных клеточных слоёв. Поскольку плащ мозга у птиц столь заметно отличается от коры зверей, считалось, что он не способен выполнять сложные когнитивные процедуры.
Меж тем птицы именно что умеют выполнять сложные когнитивные процедуры. Мы неоднократно писали и о попугаях, которые вычисляют вероятности, и о во́ронах с их сложными орудиями труда, и об утятах с абстрактным мышлением, и о голубях, которые накапливают общие знания. Очевидно, птичий мозг всё же не так прост, как кажется.
Исследователи из Рурского университета, Дюссельдорфского университета имени Генриха Гейне и Юлихского исследовательского центра с помощью новейших экспериментальных методов присмотрелись к мозгу голубей и сов. Эти методы позволяли увидеть ориентацию нервных волокон. Оказалось, что в плаще мозга волокна ориентированы вертикально и горизонтально подобно тому, как они уложены в мозге млекопитающих: в птичьем мозге обнаружились что-то вроде клеточных слоёв. С другой стороны, сигнал по нейронам шёл по вертикальной цепочке, от поверхности в глубину. То есть нервные клетки плаща образовывали что-то вроде колонки. А ведь именно в такие колонки, или кортикальные модули, объединены нейроны в коре мозге млекопитающих.
Такие особенности обнаружили в мозге голубей и сов, то есть птиц довольно разных. Правда, в статье в Science говорится, что слои и колонки нашли у птиц только в одной области мозга, сенсорной. Ассоциативные же зоны организованы иначе. Однако это не значит, что в других областях птичьего мозга нет сюрпризов. Например, несколько лет назад удалось выяснить, что врановые и попугаи обгоняют приматов по числу нейронов в некоторых зонах мозга – а всё потому, что птичьи нейроны мельче и иначе упакованы.
Исследования птичьего мозга вместе с новыми данными о птичьей сообразительности наводят на мысль о том, что когнитивные способности не обязательно привязаны только к какой-то одной нейронной архитектуре. Иными словами, достаточно сложный когнитивный «софт» можно установить не только на «хард», то есть в мозг, млекопитающих, но и в мозг птиц. Кстати говоря, одновременно со статьёй про устройство птичьего мозга, в Science вышла ещё одна статья, авторы которой анализировали работу нейронов вороньего мозга.
Обычные серые вороны должны были смотреть на монитор, чтобы заметить на мониторе сигнал и как-то на него отреагировать. И вот в ответ на сигнал, как утверждают исследователи, в мозге ворон активировались нейроны, которые указывали на то, что птицы сознают свои ощущения. То есть не просто воспринимают зрительный сигнал, а именно сознают, что они увидели. Эти результаты могут показаться невероятными, а выводы слишком поспешными. Но птицы нас столько раз уже удивляли, что птичье сознание кажется чем-то вполне естественным – и глядишь, скоро нам объявят о какой-нибудь птичьей цивилизации, которую мы до сих просто не замечали.
История птичьих мозгов
Эволюционные биологи и палеонтологи предприняли попытку нарисовать общую картину эволюции птичьего мозга. Был задействован большой массив данных об объёмах мозга динозавров и вымерших птиц, включая археоптерикса и бескрылую гагарку, а также современных птиц.
Материалы исследования опубликованы в журнале Current Biology.
Показано, что до массового вымирания в конце мелового периода птицы и нептичьи динозавры имели аналогичные относительные размеры мозга. После мел-палеогенового вымирания соотношение размеров мозга и тела резко изменилась. Это было время, когда птицы переживали период эволюционной радиации — виды получили возможность занять экологические ниши, освобождённые вымершими группами.
«Одним из больших сюрпризов было то, что отбор в сторону уменьшения размеров тела был главным фактором в эволюции птиц с развитым мозгом, — говорит ведущий автор исследования, доктор Даниэль Ксепка (Dr. Daniel Ksepka). — Птицы многих успешных семейств уменьшались в размере, но размеры их мозга оставались по размерам почти такими же, как у их более крупных предков».
Чтобы понять, как изменялся птичий мозг, потребовалось на базе данных компьютерной томографии создать множество эндокранов (слепков внутренней части черепной коробки) сотен птиц и динозавров. Также была задействована уже существующая база данных о мозге современных птиц. Затем изучалось, как размер мозга соотносится с размером тела.
«Нет чёткой границы между мозгом продвинутых динозавров и примитивных птиц, — замечает одна из авторов, доктор Эми Баланофф (Dr. Amy Balanoff). — У таких птиц, как эму и голуби, мозги примерно такого же размера, как у тероподовых динозавров, а у некоторых видов, например у моа, они даже меньше, чем ожидалось».
Две группы птиц с действительно исключительными мозгами появились относительно недавно. Это попугаи и врановые. Эти птицы демонстрируют замечательные когнитивные способности, могут пользоваться инструментами и речью, у них хорошая память.
О том, что птичий мозг в чём-то лучше даже мозга млекопитающих, мы уже писали. Об этом же говорят авторы исследования:
«Некоторые группы птиц демонстрируют более высокие средние темпы эволюции размеров мозга и тела, — говорит Адам Смит (Adam Smith). — Но вороны действительно вырвались вперёд, они опередили всех остальных птиц. Наши результаты показывают, что «птичьи мозги» — на самом деле комплимент!»
«Вороны — это гоминиды птичьего царства, — говорит Йерон Смаерс (Jeroen Smaers). — Как и наши предки, они развили пропорционально массивный мозг, увеличивая одновременно размер своего тела и размер мозга, причем увеличение размера мозга происходит опережающими темпами».
Ученые объяснили, почему у птиц вообще появился большой мозг. Им пришлось поумнеть!
Международная группа эволюционных биологов и палеонтологов воссоздала эволюцию птичьего мозга, используя массивный набор данных об объемах мозга динозавров, вымерших птиц, таких как археоптерикс и Великий Аук, и современных птиц. Исследование об этом опубликовано в журнале Current Biology. Оно показывает, что до массового вымирания в конце мелового периода птицы и динозавры не птицы имели одинаковые размеры мозга.
Читайте «Хайтек» в
После вымирания динозавров отношение масштабирования мозга и тела резко изменились, поскольку некоторые виды птиц подвергались взрывному изменению, чтобы вновь занять экологическое пространство, оставленное вымершими группами.
«Одним из самых больших сюрпризов стало то, что отбор по маленькому размеру тела оказывается основным фактором эволюции птиц с большим мозгом. Многие успешные семейства птиц развивали пропорционально большие мозги, сжимаясь до меньших размеров тела, в то время как их размеры мозга оставались такими же, как у их более крупных сородичей».
Дэниел Ксепка, куратор науки в музее Брюса и ведущий автор исследования.
Чтобы понять, как изменился мозг птицы, команда из 37 ученых использовала данные компьютерной томографии для создания эндокастов (моделей мозга, основанных на форме полости черепа) сотен птиц и динозавров, которые они объединили с большой существующей базой данных измерений мозга у современных птиц. Затем они проанализировали аллометрию мозга и тела: как размер мозга зависит от размера тела.
Оказалось, что между мозгом продвинутых динозавров и примитивных птиц нет четкой грани. Птицы, такие как эму и голуби, имеют такой же размер мозга, какой можно ожидать от динозавра теропод с таким же размером тела, а у некоторых видов, таких как моа, мозг меньше ожидаемого.
Две группы птиц с действительно исключительными размерами мозга эволюционировали относительно недавно: попугаи и вороны, вороны и их родственники. Эти птицы демонстрируют огромные познавательные способности, в том числе способность использовать инструменты и язык, а также помнить человеческие лица. Новое исследование показало, что попугаи и вороны демонстрировали очень высокие темпы развития мозга, что, возможно, помогло им достичь такого высокого пропорционального размера мозга.
«Вороны — это гоминины птичьего царства. Как и наши собственные предки, они развивали пропорционально массивные мозги, увеличивая одновременно размер своего тела и размер мозга, причем увеличение размера мозга происходило еще быстрее».
Йерун Смэрс из университета Стони Брук
Несколько групп птиц демонстрируют выше среднего уровня развития мозга и размеров тела. Но показатели воронов действительно зашкаливают — они опередили всех других птиц.
До этого находили замерзшего жаворонка в Сибири, возрастом 46 тыс. лет, а также останки древней курицы возрастом 66, 7 млн лет.
Мозг птиц намного превосходил мозги динозавров
В английском языке слово “birdbrained” (птичьи мозги) означает человека забывчивого и рассеянного. Однако 66 миллионов лет назад, возможно, именно они стали ключевым фактором, благодаря которому птицы остались единственными динозаврами, дожившими до наших дней.
Исследование недавно найденных окаменелостей, проведённое учёными из Техасского Университета в Остине, показало, что уникальная форма мозга могла спасти предков птиц от вымирания, настигшего всех остальных известных нам динозавров.
«Сегодня мозг птиц устроен сложнее, чем у всех остальных животных, исключая млекопитающих», – отмечает ведущий исследователь Кристофер Торрес, проводивший данное исследование во время получения степени PhD в Колледже естественных наук Университета Техаса, а позже продолживший его в качестве научного сотрудника в Университете Огайо и Школы Геонаук Университета Техаса. – «Новые окаменелости наконец позволят нам проверить гипотезу о том, что мозг играл важную роль в выживании птиц».
Останкам уже почти 70 миллионов лет, однако в них практически полностью сохранился череп. Это довольно редкая находка, и именно она позволила учёным сравнить древних птиц с ныне живущими.
Исследование было опубликовано 30 июля в журнале Science Advances. Найденный скелет – это новый образец птицы вида Ichthyornis, вымершей в одно время с неавианскими динозаврами (нелетающими динозаврами, не являвшимися предками птиц – прим. редактора) и проживавшей на современной территории Канзаса в поздний Меловой период. Ихтиорнис сочетает в себе черты авианских и неавианских черт динозавров – в том числе челюсти с зубами, но также и клюв. Цельный череп позволил Торресу и его коллегам поближе взглянуть на мозг древней птицы.
Черепа у птиц плотно прилегают к головному мозгу. С помощью КТ-визуализации данных исследователи использовали череп ихтиорниса в качестве формы для создания 3D-модели мозга, называемой эндокастом. Позже они сравнили её с эндокастом современных птиц и более дальними родственниками динозавров.
Исследователи обнаружили, что мозг ихтиорниса гораздо больше похож на мозг неавианских динозавров, а не современных птиц. Если говорить точнее, большие полушария – а это именно то место где у людей локализуются высшие когнитивные функции, такие как речь, мысли и эмоции – гораздо больше у современных птиц, чем у ихтиорнисов. Это может навести на предположение о том, что именно эти функции позволили птицам пережить массовое вымирание.
«Если какая-то особенность мозга повлияла на выживание, мы ожидаем что она будет присутствовать у выживших и отсутствовать у вымерших видов, таких как ихтиорнис», – прокомментировал Торрес. – «Именно такую картину мы и наблюдаем».
Поиск черепов древних птиц и близкородственных им динозавров веками оставался труднейшей задачей для палеонтологов. Скелеты птиц печально известны своей хрупкостью и редко доходят до нас в полном объёме. Хорошо сохранившиеся черепа особенно редки – но именно они нужны для того, чтобы понять, как выглядел мозг древних птиц при жизни.
«Ихтиорнис поможет нам разгадать эту загадку», – уверяет Джулия Кларк, профессор школы Геонаук Университета Техаса и соавтор исследования. – «Эти останки приблизили нас к ответу на давний вопрос о том, как же птицы смогли пережить динозавров».