Ptiči
Ptiči spadajo v razred Aves (lat. avis, ptič). Glavne značilnosti ptičev so krila, perje, endotermija, pospešen metabolizem, lažje kosti,... Ptiči in plazilci imajo veliko podobnosti. Anatomske podobnosti so ena okcipitalna kondila lobanje (točka stika med lobanjo in prvim vratnim vretencem), ena slušna koščica, struktura spodnje čeljusti,... Značilna za obojne je vedenjska usmerjenost h gnezdenju in varstvu zaroda. Četudi sta se toplokrvnost in perje omenjala le kot značilnosti ptičev, se sedaj po raziskavah domneva, da je oboje bilo prisotno že pri dinozavrih.
Ptiči so se razvili iz linije starodavnih arhozaurov (archosaurs), ki si jo delijo dinozavri in krokodili. Kateri skupini so ptiči bolj sorodni? Glede na arheološka odkritja s Kitajske so bolj podobni dinozavrom Saurijske linije, imenovanim teropodi (theropods). Ti fosili so razkrili cevkaste strukture, iz katerih so se kasneje razvila peresa. Prvo perje je najverjetneje služilo uravnavanju temperature, vodoodpornosti, dvorjenju, krinki ali lovljenju ravnotežja. Zgleda, da so peresa za letenje šele sekundarna funkcija razvoja.
Leta 1861 so na Bavarskem v Nemčiji našli enega izmed pomembnejših fosilov vretenčarjev. Gre za fosil živali v velikosti goloba, ki je živela v času Jure, okoli 150 milijonov nazaj. Imela je kremplje in dolg rep, kot plazilci. Lobanja živali se ni ohranila, a glavni poudarek je na perju repa in kril. Imenuje se arheopteriks (archaeopteryx (Gr. archaios, starodavno + pteron, krilo)). 16 let kasneje so odkrili popolnejši fosil, ki je imel tudi zobe in čeljusti. Še 4 kasnejše najdbe so potrdile domnevo, da so plazilci predniki ptičev. Za številne znanstvenike je to odkritje dovolj zgovoren dokaz vmesnega razvojnega člena ptičev iz plazilcev. Struktura fosila in njegovo preučevanje nakazujejo, da je bil jadralec, ki je občasno mahal s krili. Za jadranje se je s kremplji povzpel na drevesa. Zobovje in čeljusti nakazujejo na mesojedo žival. Najdenih je bilo še mnogo fosilov. Eni so imeli zobe kot plazilci in perje kot ptiči, drugi so bili jadralci, plavalci, letalci.
.jpg)
Fosil Archaeopteryx-a, najden na Bavarskem
Perje daje površino, ki omogoča vzgon in manevriranje ter preprečuje izgubo toplote, kar omogoča vzdrževanje hitrega metabolizma. Ptiči z nego in drgnjenjem ob perje skrbijo za gladko in čisto perje ter preprečujejo razvoj parazitov na njem. Izločke žleze oljnice, ki se nahaja pod repom, mažejo preko perja, da odbija vodo in je voljno med letom. Nekatere vrste ptic pevk si mažejo perje z mravljami, mravljična kislina je strupena in odganja peresne pršice. Levitev poteka tako pri plazilcih kot tudi pri ptičih, le da ima pri ptičih drugačno naravo, saj menjavajo perje in ne cele površine kože. Ob izvalitvi imajo mladičih po telesu puh, med juvenilno menjavo perja se puh nadomesti s pravim perjem. Ko dosežejo ptice spolno zrelost, dobijo predsvatovsko perje pozno pozimi ali zgodaj spomladi, odvisno od paritvene sezone. Menjava poteče še nekje med julijem in oktobrom. Letalska peresa se menjavajo postopoma, tako da ptiči niso nezmožni leteti. Razlika je pri večini rac, lisk in tukalic, te ne morejo leteti med menjavo perja in se zato skrivajo v gosti, visoki travi.
Raznovrstno obarvano perje
Kosti velike večine ptic so zelo močne, a lahke. Nekatere kosti, kot je nadlahtnica, imajo velike zračne žepe in ojačano notranje ogrodje kosti (inženirji to naravno strukturo uporabljajo pri gradnjah in raznih aplikacijah). Raziskave so pokazale, da je takšna struktura nosilca s prečnimi notranjimi oporniki močnejša kot nosilec iz enega samega kosa. Ptiči imajo manj lobanjskih kosti in lahek keratiniziran kljun brez pravih zob. Nekatere ptice so razvile goste kosti, saj jim le te pomagajo pri njihovem načinu življenja, npr. pri potapljanju. Krila s svojo strukturo niso primerna za gradnjo gnezd, zato uporabljajo kljun in močan vrat, ki zaradi strukture vretenc omogoča veliko gibalno svobodo. Ena okcipitalna kondila lobanje (točka stika med lobanjo in prvim vratnim vretencem) omogoča visok kot obračanja glave (zelo znane so sove, ki lahko obrnejo glavo močno nazaj).
Obračanje glave pri sovah
Rebra se zaradi izrastkov med seboj pokrivajo, kar dodatno ojača rebrno kletko. Ti izrastki so značilni tako za plazilce kot za ptiče, kar potrjuje njihov skupni izvor. Prsnica večine ptic ima izrastek (kobilico), na katero so pritrjene letalne mišice. Izjema so ptiči, kot npr. noji, ki ne letijo. Kosti okončin so se tekom evolucije prav tako spremenile. Nekatere kosti prednjih okončin so se izgubile ali zrasle ter tvorijo sidra za pritrjanje letalnih mišic. Zadnje okončine so namenjene skakanju, hoji, teku ter oprijemu vej (ang. perching). Posebnost je oprijemalna kita, ki je napeta med gležnjem in mišicami spodnjih nog. Ko se ob pristanku in dotiku stopala z vejo sproži gleženjski sklep, se poveča napetost oprijemalne kite in ptič se oprime veje. Takšno samodejno delovanje omogoča oprijem in preprečuje padec z vej, tudi kadar ptič spi. Mišice spodnje noge lahko stimulirajo oziroma povečajo moč teh kit. Plenilci, kot npr. orli, to lastnost uporabljajo med lovom na npr. ribe.
Orel med lovom na ribe
Letalne mišice so najmočnejše mišice ptičev. Pritrjujejo se na prsnico ter potekajo do nadlahti. Mišice večine ptic so prilagojene letenju in se morajo hitro krčiti ter veliko vzdržati, brez da se utrudijo. Vsebujejo veliko mitohondrijev (membranska struktura celic za celično dihanje) ter proizvajajo veliko količino ATP-ja (energijske molekule adenozin-trifosfata), da dobijo potrebno energijo za letenje, še posebej za selitve (migracije) na daljše razdalije. Domače kokoši so vzredili s selekcijo, saj vsebujejo veliko mišičja (belo meso). Te mišice so slabo prilagojene za letenje. Vsebujejo vlakna, ki se hitro krčijo, a imajo malo mitohondrijev in slabo ožiljenost.
Krila ptičev so prilagojena za različne vrste letenja. Ne glede na to, ali ptič zamahuje, jadra ali hitro utripa s krili, je osnova podobna. Krila tvorijo tako imenovan airfoil (krilo). Zadnji del krila je tanjši kot prednji. Zgornja površina krila je rahlo bolj izbočena (konveksna), spodnja stran krila pa ravna ali rahlo vbočena konkavna (konkavna). Posledično zrak na zgornji strani krila potuje dlje in hitreje kot na spodnji strani. Ustvarja se vzgon. Vzgon, ki ga krila ustvarjajo, mora biti večji kot je teža ptiča. Sile, ki jih ustvarjajo mišice med letenjem, morajo biti dovolj močne, da premagajo zračni upor, ki ga ustvarja ptič med letom. S spreminjanjem kota krila ptič poveča ali zmanjša vzgon. Ob spremebi kota pride do turbulence (vrtinčenja zraka), kar zmanjša upor. Cepljeni konci peres kril ter alulea preprečujejo vrtinčenje zraka. Alulae so peresa na sredini kril., anatomsko gledano je to palec. Ptica jih lahko poljubno premika in delujejo kot zakrilca pri letalih ter spreminjajo vzgon in preprečujejo turbulenco. Med letom so peresa pri zamahu navzdol trdno skupaj, da izpodrivajo čim večjo količina zraka, pri zamahu navzgor se peresa rahlo razprejo, da se ptica ne "potisne" navzdol.
Rep služi lovljenju ravnotežja, usmerjanju ter ustvarjanju dodatnega vzgona med počasnim letom. Med ravnim letom razprtje repnih peres poveča vzgon zadnjega dela telesa in rahel spust glave pod ravnino telesa. Zaprtje repnih peres ima nasproten učinek. Nagib repa povzroči obračanje ptice. Med pristajanjem ptič spusti rep pod telo, kar deluje kot zavora. Nekateri ptiči, npr. pav ali vdovji ptič (widowbird), imajo izstopajoča repna peresa za privabljanje samic in izpostavljanje.
Princip letenja
Pri jadranju ptič izgublja višino in se spušča. Med zamahovanjem kril porabljajo energijo za vzpon. Kragulji izkoriščajo zračne tokove in dvigovanje toplega zraka, da jih ponese navzgor, oziroma da ostajajo na določeni višini. Albatrosi imajo velika krila, ki omogočajo maksimalen vzgon pri večjih hitrostih, a težje vzletijo in pristanejo. Kolibriji lebdijo, letijo na mestu in pri tem zamahnejo s krili od 50 do 80 krat v sekundi. Krila se premikajo v obliki osmice in omogočajo kolibriju mirovanje v zraku med hranjenjem.
Kolibri
PREBAVA
Ptiči imajo velik apetit, ki nakazuje hiter metabolizem za omogočanje endotermije in letenja. Kolibriji se hranijo večino dneva. Mnogokrat se zgodi, da postanejo čez noč okorni, pade jim temperature in frekvenca dihanja, vse dokler se ponovno ne hranijo. Kljuni in jeziki so prilagojeni glede na način prehranjevanja. Tako imajo detlji jezik prilagojen lovljenju larv izpod lubja dreves. Nekateri izdolbejo luknje v drevesa in z jezikom pobirajo sokove, ki natečejo. Jezik kolibrija je kot cevka, z njo pijejo nektar. Kljuni predatorjev so specializirani za trganje plena. Kardinali imajo kljun, s katerim z lahkoto trejo semena. Veliko ptic ima razširjen del požiralnika, ki jim omogoča hrambo večjih količin hrane, preden ta vstopi v želodec.
Kljuni različnih vrst ptic
Pri ptičih je želodec razdeljen na dva dela. Predželodčni del izloža prebavne sokove, ki začnejo prebavo. Želodec ima mišičaste stene za mehansko obdelavo. Ptiči pojedo tudi pesek in druge grobe materiale za pospešitev mehanske razgradnje. Encimska razgradnja in absorpcija potekata v tankem črevesju. V črevesju so bakterije za prebavo celuloze. Ptiči izločajo neprebavljen material skozi kloako. Sove, za razliko od drugih ptičev, izbljuvajo skupek kosti, dlak in perja. Preučevanje izbljuvkov, ki jih najdemo okoli sovjih gnezd, omogoča odličen vpogled v prehranjevalne navade sov.
KRVOŽILJE, DIHANJE, TEMPERATURNA REGULACIJA
Krvni obtok ptic je podoben krvnemu obtoku plazilcev. Ptiči imajo popolnoma ločena atrija in prekata ter dva obtoka, pljučni in sistemski (telesni). Na takšen način se ne mešata s kisikom bogata kri in kri z manj kisika. Srce ptičev je kar veliko, ima do 2,4% mase celotne ptice ter zelo hiter utrip. Kolibrijem so pod stresom izmerili tudi nad 1000 utripa v minuti. Večje ptice imajo relativno manjša srca in počasnejši utrip. Srčni utrip noja znaša med 38 in 176 utripov na minuto.
Dihalni sistem ptic je zapleten a učinkovit. Zrak potuje skozi nosnice do žrela in v sapnik, ki ga podpirajo hrustanec in kosti. Ptice nimajo glasilk, imajo pa glasben organ imenovan syrinx ki se nahaja na prehodu sapnika v bronhije. Razdeljen je na levi in desni del, posameznega izmed njiju ptice kontrolirajo in tako dosežejo večjo raznolikost tonov. Sesalci uporabljamo za proizvodnjo glasov zrak, ki "teče" čez glasilke, medtem ko lahko ptice uporabijo za petje vso prostornino zraka, ki so ga zajele. Bronhiji se razcepijo v zračne vreče, ki zavzemajo večino telesa in se širijo celo v kosti skeleta. Zračne vreče in bronhiji so povezani s pljuči. Te so sestavljene iz manjših cevk - parabronhijev.
Vdih in izdih sta pri ptičih posledica povečanja in zmanjšanja prostornine prsnega koša ter širjenja in krčenja zračnih vreč med dihanjem. Za prehod določene količine zraka sta pri pticah potrebna dva ventilacijska cikla. Med prvim vdihom potuje zrak v trebušne zračne vreče. Istočasno se zrak, ki je bil v pljučih, premakne v zračne žepe prsnega koša. Med izdihom se zrak v zračnih žepih prsnega koša izdihne iz sistema, zrak v trebušnih zračnih vrečah pa istočasno pride v pljuča. Med drugim vdihom se ta zrak v pljučih premakne v zračne vreče prsnega koša in je ob naslednjem izdihu izstisnjen iz sistema (ptice).
Zaradi letenja so ptice razvile hiter metabolizem, ki zahteva velike količine kisika. Te so večje od potreb kisika drugih vretenčarjev, ki imajo enostaven sistem neposrednega vdiha in izdiha. Pri tem jim po vsakem izdihu ostane nekaj "mrtvega zraka" v pljučih. Zaradi sistema, ki so ga razvile ptice, se zrak v njihovem dihalnem sistemu nikoli ne ustavi ali zastaja. Prav tako so pljuča vedno polna zraka, bogatega s kisikom, kar omogoča letenje v višinah, saj nekatere ptice letijo tudi preko Himalajskih vrhov na višini okoli 9200 metrov. Ljudje potrebujemo kisikove bombe že nad 2500 metri, saj se nas začne lotevati višinska bolezen.
Ptiči vzdržujejo telesno temperaturo med 38 °C do 45 °C. Smrt nastopi pri temperaturah pod 32 °C ter nad 47 °C. Na mrzel dan se ptica našopiri, da poveča izolacijo perja ter zakoplje kljun med perje, da ne izgublja toplote med dihanjem. Najbolj izpostavljen del so stopala. Temperatura nožnih okončin jim pade blizu temperature zmrzišča, da se ne izgublja dodatna toplota za segrevanje stopal. Nasprotni krvni obtok v nogah preprečuje dodatno izgubo toplote. Tako toplejša kri v telesu odda toploto hladnejši krvi v stopalih. Posledično arterijska kri ne izgublja toplote v okolico, telo pa ne potrebuje toliko energije, da bi segrelo mrzlo kriv v venah, ki prihaja iz okončin nazaj v korpus. Nekaterim pticam lahko pozimi pade temperatura tudi do 16 °C.
Pri prekomernem segrevanju, med letenjem delujoče mišice proizvedejo veliko toplote, se ptiči hladijo. Hlajenje poteka preko odprtega kljuna in pospešenim dihanjem, razprtimi krili in repom ter umikom v senco. Ptiči izkoristijo tudi hladnejše vire vode in se okopajo.
ŽIVČNI SISTEM IN RECEPTORJI
Prednji možgani so pri pticah večji kot pri plazilcih. Ta del, natančneje corpus striatum, ima funkcijo pri vizualnem učenju, prehranjevanju, dvorjenju in gnezdenju. Vid ima pomembno vlogo pri pticah. Struktura oči ptic je podobna strukturi oči drugih vretenčarjev, a so oči ptic mnogo večje glede na razmerje telo - oči. Ptice imajo unikaten dvojni sistem za izostritev vida. En del mišic izostri izbočenost leče, ciliarne mišice pa izbočenost roženice. Dvojna, skoraj takojšnja izostritev omogoča ujedam nenehno osredotočenost na plen. Postavitev oči ima vpliv na binokulirani pogled ptic. Golobi imajo oči ob straneh glave, kar jim daje skoraj 360 °C monokularni, a zelo mali binokularni pogled. Sove in druge ujede imajo oči bolj od spredaj in posledično močnejši binokularni vid (združen vid obeh očes, kar se odraža v globinskem vidu, ki ga imamo tudi ljudje). Golobje veliko vidno polje omogoča pregled nad okolico in možnimi bližajočimi se plenilci. Ptiči in plazilci imajo žmurko (membrano), ki jo potegnejo preko očesa, da ga očistijo in obvarujejo. Voh pri ptičih nima večjega pomena. Sluh je pri večini ptic dobro razvit. Struktura srednjega in notranjega očesa sta podobni strukturi plazilcev. Zaznavanje sluha pri ptičih (16 do 15000Hz) je podobno kot pri človeku (16 do 20000Hz).
Leče ptičev so prepustne za UV svetlobo, tako se lahko orientirajo glede na sonce, tudi če je oblačno. Takšna orientacija se imenuje sončni kompas.
IZLOČANJE
Ptiči in plazilci imajo identični sistem izločanja. Ptiči tako kot plazilci izločajo sečno kislino, ki se do izločanja hrani v kloaki. Izočanje sečne kisline varčuje z vodo, ki se v kloaki reabsorbira. Nekateri ptiči, ki živijo ob morju in se hranijo z morskimi živalmi, imajo solne žleze, ki iz nosnih odprtin izločajo odvečen natrijev klorid (sol). Solne žleze tako nadomeščajo nesposobnost ledvic ptičev, da bi koncentrirale sol v odpadek.
RAZMOŽEVANJE
Vse ptice so oviparne (ležejo jajca). Večina ptic je monogamnih, kar pomeni, da en par ostane skupaj med paritveno sezono. Labodi, goske in orli si najdejo partnerja in ostanejo skupaj celo življenje. Monogamija je pogosta na območjih z veliko enakomerno porazdeljenimi surovinami. Takšen način življenja ima prednosti. Par skupaj gradi gnezdo in skrbi za mladiče. En partner lovi, drugi pazi na mladiče. Nekatere vrste ptic so poligamne. Samci se parijo z več kot eno samico. Poligamija se pojavlja pri vrstah, kjer so mladiči manj odvisni od staršev, npr. kokoši z glavnim samcem (petelinom). Redke vrste med ptiči imajo poliandrijo, kjer se samice parijo z več samci. Pri teh vrstah so samice večje od samcev in same branijo teritorij, težave se pojavljajo pri reji mladičev.
