Строение уха птицы кратко
Обновлено: 04.07.2024
Значительно проще, чем у млекопитающих, устроен орган слуха у птиц. У них, за исключением сов, нет наружного уха, слуховой канал короче, а вместо сложной улитки имеется только слегка изогнутая трубочка. Тем не менее многие птицы отлично слышат.
У некоторых птиц есть эхолокаторы. В горах Центральной Америки живут родственники нашего козодоя - гуахаро. Это шоколадно-коричневые птицы с размахом крыльев немного менее метра. Птенцов они выводят в глубоких темных пещерах и в них же проводят все светлое время суток. В сумерки гуахаро вылетают кормиться плодами пальм, причем в гнездовой период они за ночь не один раз возвращаются в пещеры кормить птенцов.
Ученые заинтересовались, как же такие птицы в полной темноте пещер не натыкаются на стены и находят свои гнезда. Оказалось, что на лету они издают зондирующие звуки с частотой около 7000 колебаний в секунду и улавливают их отражение от стен пещеры.
На побережье и островах Индийского океана большими колониями селятся стрижи-саланганы. Это те самые птицы, гнезда которых в Юго-Восточной Азии славятся как лучший деликатес. Они тоже гнездятся в пещерах, прикрепляя свои гнезда из слюны к отвесным стенам. Поражает ловкость, с которой они на огромной скорости пролетают через щели, едва превышающие размах их крыльев. Опыты показали, что у них тоже есть эхолокатор, работающий на верхней границе слышимых человеком звуков. Эхолокаторы обнаружены у некоторых воробьиных птиц, а также у сов и кроншнепа.
Слуховой аппарат птиц обладает еще одной удивительной особенностью. Если присмотреться внимательней, то нетрудно заметить, что перья, расположенные вблизи ушных отверстий птиц, совсем иные, чем на остальных частях тела. Спереди и по бокам они редко опушены и могут перекрывать друг друга, а сзади плотные и жесткие и образуют как бы щиток. Редкие и мягкие перья - это фильтр, который позволяет ослабить ненужные птицам звуки и, наоборот, усиливает полезные. Например, сова при охоте в дождливую и ветреную погоду может отстраниться от постороннего шума - падающих капель, шелеста листьев, глухого рокота хвойных деревьев (низкочастотные звуки) и настроить ухо только на прием мышиного писка (высокочастотные звуки). Плотные перья, нависающие сзади над ушными отверстиями, поглощают звуки, и, повернув щиток из перьев под тем или иным углом, птица может определить, в каком направлении находится источник звука.
Продолжаем рассказ о чувствах птиц. Зачем им нужно различать инфразвук и ультразвук, как они обходятся без наружных ушей и какие виды птиц ориентируются с помощью эхолокации.
Заглянем птице в ухо
Ушное отверстие голубя обычно прикрыто перьями. Фото: А. Константинов
Среднее и внутреннее ухо птицы
Далее звуковые колебания распространяются в жидкости, заполняющей внутреннее ухо, и воспринимаются чувствительными волосковыми клетками — они превращают механические колебания жидкости в электрические сигналы, которые по слуховому нерву отправляются в мозг. Улитка внутреннего уха птиц, в отличие от свернутой в спираль улитки млекопитающих, представляет собой короткую слегка изогнутую трубку, тоже как у пресмыкающихся. Однако улитка птиц устроена сложнее, чем у рептилий. Рецепторные клетки имеют различное строение, и это, как и положение в улитке, обеспечивает настройку каждой клетки на определенный диапазон частот.
В конце улитки находится загадочное образование, которое называется лагена. У млекопитающих, за исключением однопроходных (утконоса и ехидны), его нет. Долгое время лагене приписывали вестибулярные функции, однако затем выяснили, что нервные волокна от нее идут как в вестибулярные, так и в слуховые центры, следовательно, лагена может воспринимать звуки. По некоторым данным, лагена птиц ответственна за восприятие магнитного поля.
От инфразвука до мышиного писка и далее
Слышат птицы хорошо. Считается, что они воспринимают примерно тот же диапазон частот, что и мы, — 20–20 000 Гц, однако наиболее чувствительны к диапазону 1–4 кГц. Зона особо хорошей слышимости у рогатого жаворонка — 350–7600 Гц, у канарейки 250–10 000 Гц, у домового воробья 675–11 500 (по другим данным, 18 000) Гц. У голубей и некоторых других видов обнаружили способность слышать инфразвуки, то есть звуки с частотой менее 20 Гц. Возможно, эта способность помогает им ощущать перемену погоды и приближение природных катастроф, так как инфразвук порождают землетрясения, сильный ветер с волнами, грозы и ураганы.
Область наибольшей чувствительности к звукам у разных видов разная, она связана и с экологическими особенностями обитания вида, и с тем, какие звуки издают сами птицы. Низкие частоты лучше слышат голуби, птицы отряда куриных, средние частоты — воробьиные птицы и попугаи, высокие частоты — совы. Понятно, что орган слуха птиц особо чувствителен к тем звукам, что издают особи своего вида, например голоса сизого голубя и домашней курицы как раз попадают в область их наибольшей чувствительности. Но слуховой диапазон птиц шире, чем издаваемые ими самими звуки. Так, у ушастой совы он составляет 100–18 000 Гц — звуки слетков и взрослых птиц попадают в гораздо более узкий диапазон, но ведь они должны слышать и писки, и шорохи мелких грызунов. А лесным воробьиным птицам необходимо узнавать крики тревоги ворон, сорок, соек и других птиц — они реагируют на этот звук как на сигнал опасности, что помогает им спасаться от хищников.
Одна из загадок, связанных со слухом птиц, состоит в том, что некоторые виды издают во время пения ультразвуки, но при этом нет доказательств, что они их слышат. Так, например, американские ученые установили в 2004 году, что синегорлые сверкающие колибри включают в свои сложные песни ультразвуковые ноты с частотой до 30 кГц, однако авторы исследования не обнаружили у них способность слышать ультразвуки. Звуки частотой до 50 кГц издают канареечный вьюрок, зарянка, тростниковая камышевка и другие птицы, правда, эти звуки низкоинтенсивны и сочетаются у них с обычными, в слышимом диапазоне.
Дальнейшее изучение показало, что некоторые виды все-таки могут слышать ультразвуки. Эта способность может зависеть от времени года — появляться весной и затем исчезать. Так, в опытах на обыкновенных скворцах, которых дрессировали на различение звуков, было продемонстрировано еще в 1964 году, что в июле и в августе самые высокие частоты, на которые реагировали птицы,— 26–28 кГц, в сентябре — 23–25 кГц, в начале октября около 20 кГц, а позже — только до 16 кГц. Есть данные, что и другие воробьиные птицы в сезон размножения могут реагировать на ультразвуковые частоты: снегирь слышит ультразвуки до 25 кГц, зяблик — до 29 кГц.
Возможно, интригующие данные о колибри, которые издают ультразвуки, но сами не слышат их, связаны с трудностью изучения их слуха методом регистрации частот, на которые реагируют слуховые нейроны продолговатого мозга, — на таких миниатюрных птицах выполнять подобные работы очень сложно.
Слушай своих
Несмотря на то что частоты, на которых птицы и люди слышат лучше всего, похожи, птицы, по-видимому, обнаруживают мельчайшие различия в звуках, недоступные для нашего слуха. В позывках и песнях многих птиц одна нота сменяет другую так быстро, что человек не может это расслышать, уловить отдельные звуки. Следовательно, птицы превосходят людей в способности различать и анализировать сверхкороткие звуковые импульсы и разделяющие их столь же короткие паузы. Такие серии звуков и пауз на наш слух звучат слитно, птицы же слышат каждый из этих звуков. Они более чувствительны к тону и ритму мелодии, и, очевидно, это помогает им расслышать интересующую мелодию даже в шумной среде. Интересно, что в шумных районах птицы поют громче и на более высоких частотах, так как более высокие звуки лучше различимы на фоне низкочастотных шумов.
Подражать человеческой речи способны не только попугаи, но и почти все представители семейства врановых — вороны, вороны, сороки, галки, сойки, а также некоторые скворцовые. Скворцы и в природе имитируют песни других птиц и другие звуки. И такие обычные для нас виды, как варакушки, пеночка, пересмешка, камышевка-барсучок, — тоже имитаторы. Особым талантом к подражанию отличается многоголосый пересмешник, или североамериканский певчий пересмешник Mimus polyglottos, тот самый, что дал название знаменитому роману Харпер Ли (см. фото в начале статьи). Эта птица включает в свое пение множество заимствованных звуков, от автомобильной сигнализации до человеческой речи, и подражает пению большого количества видов. Один наблюдатель, слушавший пересмешника, насчитал за десять минут отрывки из песен 32 птиц!
Доказано, что птицы могут узнавать по голосу своего партнера или птенцов, а также определять пол других птиц, даже у таких видов, у которых человек на слух не может уловить разницу в их голосах. Так, птенцы тонкоклювой кайры реагировали на крики своих родителей (им проигрывали крики в записи), но игнорировали крики чужих взрослых птиц.
Конечно, не все виды одинаково хороши в различении высоты звуков. Так, у волнистого попугайчика дифференциальные пороги в области частот 0,3–1 кГц — около 2–5 Гц, у голубей в том же диапазоне — десятки герц, у кур при частоте 0,3 кГц — 9 Гц, а при 1 кГц — 20 Гц. Чем выше звуки, тем труднее голубю различать тембры звонков и свистков: одни и те же птицы в области третьей и четвертой октав отличают полутона, а в шестой октаве — лишь терции.
У некоторых видов сов слуховые проходы расположены асимметрично, что предположительно улучшает лоцирование высокочастотных звуков. Но следует отметить, что у ряда видов, прекрасно охотящихся ночью, такой асимметрии нет. Сами слуховые проходы по форме похожи на воронки. У представителей отряда совообразных заметно увеличена барабанная перепонка по сравнению с другими видами, отношение площади барабанной перепонки к основанию стремечка у них максимально и достигает 40. Примечательно и то, что у сов слуховая косточка расположена несколько эксцентрично, что также усиливает давление. Острота слуха сов определяется не только устройством уха, но и особенностями строения слуховых центров головного мозга.
Эхолокация и другие важные вещи
Некоторые виды птиц могут пользоваться эхолокацией. Однако не ультразвуковой, как летучие мыши, а в слышимой человеком области спектра. Именно так ориентируются южноамериканские птицы гуахаро (Steatornis caripensis), гнездящиеся в темных пещерах. Они испускают очереди звуков и, воспринимая их отражение от стен пещеры, находят свои гнезда. Гуахаро издают отдельные импульсы с промежутками в 2–3 миллисекунды, которые человеческим ухом не улавливаются, — весь эхолокационный сигнал гуахаро мы воспринимаем как один щелкающий звук.
Гуахаро способны к эхолокации
Эхолокацией пользуются не только гуахаро. В Юго-Восточной Азии широко распространены стрижи-саланганы (роды Collocalia и Aerodramus), некоторые их виды также гнездятся в глубоких пещерах. Саланганы — дневные насекомоядные птицы, во время охоты они, очевидно, руководствуются зрением, но, летая по пещерам, издают щелчки и трески. Ученые допускают существование эхолокации у кроншнепов и буревестников, однако это не доказано экспериментально.
Кстати, об определении направления: каким образом большинство птиц обходится без наружных ушных раковин? Ведь они нужны в том числе для того, чтобы определить направление на источник, особенно по вертикали — снизу идет звук или сверху. Когда мы, прислушиваясь, наклоняем голову, изменяется интенсивность воспринимаемого звука, мозг интерпретирует эти изменения, и мы понимаем, под потолком или у пола расположен источник подозрительного пощелкивания. Но изменяется ли громкость в зависимости от высоты источника у птиц, которые улавливают звуки фактически просто отверстиями?
Исследователи из Мюнхенского технологического университета в 2014 году провели эксперименты с грачами, утками и курами (специально выбрав виды, которые тонким слухом не славятся и занимают различные экологические ниши). Они измеряли громкость звуков, приходящих с разных углов возвышения к правой и левой барабанной перепонке птицы. Все звуки, приходящие, например, слева, были одинаково громкими для левого уха, а вот в правом ухе громкость менялась в зависимости от высоты. Видимо, тут все дело в форме птичьей головы, сплюснутой с боков, — именно голова отражает, поглощает или рассеивает звук. Эта разница между сигналами от ушей и помогает определить направление на источник.
Авторы исследования отмечают, что у сов ситуация иная. У них и зрение бинокулярное, как у человека, и перья отчасти выполняют функцию внешних ушей. Совы слышат звуки впереди себя лучше, чем другие виды птиц (иное решение было бы невыгодным: куда годится такой хищник, который либо видит цель, либо слышит). Зато в умении вращать головой во всех плоскостях им нет равных. Локализации направления помогает и уже упомянутая асимметрия ушей. Так что, возможно, конструкция наружных ушей у сов усложнилась не только потому, что им необходим тонкий слух, но еще и из-за бинокулярного зрения!
Таким образом, птицы не только видят мир иначе, нежели мы, но и слышат его по-другому. Вероятно, современные методы исследования в новом тысячелетии расскажут нам об этом еще больше. И мы наконец узнаем, из каких звуков состоит ночной мир совы и в чем суть майского песенного состязания соловьев.
Класс птицы – хорошо обособленная группа позвоночных животных, наиболее характерными признаками которых стал перьевой покров и способность к полету. Способ передвижения наложил отпечаток на внутренне и внешнее строение пернатых, а так же на физиологию и обменные процессы.
Наука, изучающая птиц, называется орнитологией.
Краткая характеристика
Птицы – высокоорганизованные животные. Высокая численность и широкое распространение по планете делают их важной частью экосистем и человеческой деятельности.
В настоящее время класс включает 10 738 видов, в России обитает 789 видов.
Основные характерные особенности птиц – способность к полету и связанные с ним особенности строения, откладывание яиц, наличие клюва. Одни виды совершают длительные миграции, другие кочуют в пределах своих ареалов, третьи ведут оседлый образ жизни.
В процессе эволюции у птиц выработались системы визуальных и звуковых коммуникаций. Они могут выполнять действия в группе: совместное гнездование, охота, защита.
Птицы имеют большое значение в экономике. Птицеводство в современном мире – одна из лидирующих отраслей сельского хозяйства. Пернатые часто содержатся в качестве домашних животных.
Деятельность человека оказывает на представителей класса значительное влияние, меняя образ жизни, места обитания. В результате этих изменений более 1000 видов пернатых находятся на грани вымирания.
Признаки птиц
Птицы обитают в самых различных условиях. Места обитания, особенности питания накладывают на их внешний вид значительный отпечаток.
Тем не менее для представителей класса характерны общие особенности:
передние конечности в виде крыльев;
кожа сухая, лишена желез, покрыта перьями;
форма тела обтекаемая;
специфическое строение задних конечностей (расположение пальцев, цевка);
челюсти преобразованы в клюв;
полное разделение кругов кровообращения и теплокровность как результат появления четырехкамерного сердца.
Строение скелета птиц
Скелет птиц прочен и легок. Кости срастаются в раннем возрасте, обеспечивая прочность. Малая общая масса достигается трубчатым строением костей и наличием воздушных полостей.
Череп сходен с черепом млекопитающих по строению. Отличие состоит в наличии клюва, большей легкости коробки и глазницах большого размера.
В строении позвоночника выделяются отделы: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой. Наибольшая подвижность у шейного отдела. Позвонки крестцового и поясничного отдела срастаются с тазовыми костями. Так же срощены кости плечевого пояса, образуя прочную опору для костей и мышц крыльев.
Грудина разрастается, образуя выступ с названием киль – место крепления мощных грудных мышц, обеспечивающих работу крыла.
Верхние конечности имеют типичные отделы: плечевая, локтевая, лучевая кости, срощенные кости кисти. Свободными остаются только три пальца лап.
Кости таза служат опорой задним конечностям. Подвздошные кости срастаются со сложным крестцом, лобковые кости свободны, что позволяет откладывать крупные яйца.
Задние конечности сложены из типичных костей. Большая и малая берцовые кости срастаются. Три пальца из четырех направлены вперед, один назад.
Двигательная система
Мышцы птиц позволяют выполнять сложные движения с высокой степенью координации. Органы движения летающих птиц – крылья.
Наибольшим развитием отличаются грудные мышцы (до 1/5 массы всего тела).
Пернатые, утратившие способность летать, обладают мощной мускулатурой ног, позволяющей быстро бегать по земле.
Покровы
Кожные покровы птиц практически лишены сальных и портовых желез. Остаётся только копчиковая железа, секретом которой смазываются перья для защиты от влаги и увеличения аэродинамики.
Роговые производные кожи – перья, они покрывают тело птиц, защищая и обеспечивая полет. Выделяют контурные и пуховые перья, отличающиеся строением и функциями.
Пищеварительная система
Высокий обмен веществ птиц поддерживается пищеварительной системой специфического строения. Пища, захваченная клювом, по пищеводу попадает в зоб, где набухает и начинает перевариваться.
Передний отдел желудка – железистый, здесь проходит химическое расщепление питательных веществ, во втором отделе, мышечном, проходит механическое перетирание пищевых масс. После идут двенадцатиперстная и тонкая и толстая кишка, открывающаяся в клоаку, вместе с протоками выделительной и половой систем.
Пищеварительные ферменты синтезируются поджелудочной железой и печенью.
Нервная система
Для птиц характерна высокоразвитая нервная система. Сложные движения и поведение обеспечивается крупным передним мозгом и мозжечком.
Острое зрение обеспечивается огромными глазами с системой двойной аккомодации, цветовым восприятием. У птиц нет наружного уха, тем не менее они отлично слышат.
Дыхательная система
Способность к полету обусловило особенное строение системы дыхания. Легкие губчатые, состоят из альвеол, оплетенных капиллярами.
Некоторые бронхи, не делясь на бронхиолы, выходят за пределы легких и образуют в полости тела воздушные мешки. Эти образования обеспечивают дыхание в полете.
Воздух в мешки попадает при подъеме крыльев в полете, при опускании он выдавливается в легкие.
Кровеносная система
У представителей класса птиц впервые появляется разделение артериального и венозного кругов кровообращения.
Сердце имеет четыре камеры, поэтому венозная и артериальная кровь, не смешиваясь, проходят через него. Следствие разделения - интенсивный газообмен и постоянная температура тела, то есть теплокровность.
Выделительная система
Система выделения продуктов метаболизма представлена почками, их протоки открываются непосредственно в клоаку.
Размножение и развитие птиц
Для этих процессов характерны прогрессивные черты:
Оплодотворенные внутри тела самки яйца откладываются в гнездо, защищающее потомство. У птиц самые крупные яйца среди животных – птенцы получают много питания, появляются на свет окрепшими.
Яйцо защищено твердой скорлупой.
Насиживание дает тепло, необходимое для развития птенцов.
Вылупившееся потомство выкармливается, охраняется, обучается.
Птицы – обширный и очень интересный класс животных. Они живут рядом с человеком, напоминают трелями о том, что пришла весна. Птиц воспевают художники и поэты.
Поведенческие реакции пернатых, связанные с размножением (токование, обучение молоди) и миграциями сложны и не до конца изучены в настоящее время.
Человечество нанесло и наносит урон пернатым. Многие дикие виды (дронт, странствующий голубь) уже вымерли, другие находятся под угрозой исчезновения, сведения по отдельным видам противоречивы.
Читайте также: