Класс «Птицы»

Ответы на вопросы интеллектуального марафона

Сектор «Происхождение и общая характеристика птиц»

Желтый конверт

1. В качестве таких доказательств могут рассматриваться черты сходства в строении и функционировании всех систем организма у нынеживущих представителей обоих классов. Например, одинаковые отделы скелета, легочное дыхание, наличие двух кругов кровообращения и т.д. Перечисление ряда таких черт, а также упоминание о наличии роговых чешуй можно считать вполне удовлетворительным ответом для школьника. Более строгий ответ (доказательства происхождения, а не сходства) предполагает сравнительное рассмотрение деталей строения скелета как нынеживущих, так и известных по ископаемым остаткам переходных форм, что далеко выходит за рамки школьной программы и под силу только специалисту.

2. Удовлетворительным ответом, видимо, можно считать перечисление любых известных школьнику (из рассказов преподавателя или дополнительной литературы) черт сходства в эмбриональном развитии птиц и пресмыкающихся. И те, и другие относятся к группе амниот – позвоночных животных, зародыши которых развиваются в изоляции от внешней среды, с образованием особых зародышевых оболочек. Развитие всех птиц и большинства пресмыкающихся происходит вне организма матери, в яйце, под защитой скорлупы. Яйцеклетка снабжена значительным количеством желтка, дробление идет лишь на одном из ее полюсов, где изначально образуется однослойный зародышевый диск. При дальнейшем развитии зародыши и птиц, и пресмыкающихся проходят ряд общих стадий, причем на раннем этапе – общих для представителей всех классов позвоночных.
Большинство этих фактов, однако, в той или иной степени выходит за рамки школьной программы, а корректное описание сходных зародышевых структур требует хорошего знания сравнительной эмбриологии. При этом известные факты по-разному оцениваются разными специалистами, так что поставленный вопрос на самом деле не имеет определенного ответа.

3. Гесперорнисы и ихтиорнисы – веерохвостые птицы, клювы которых, однако, были усажены зубами, известны из отложений середины и конца мелового периода. Из отложений начала мела был обнаружен (совсем недавно, уже в XXI в.) микрораптор – существо, имевшее перья на всех четырех конечностях. Археоптерикс – ящерохвостая птица – жил в конце юрского периода. Что же касается переходных форм между ахеоптериксом и микрораптором с одной стороны, и рептилиями, «птичьими» чертами не обладавшими, – с другой, то к таким можно отнести либо различных дромеозавров и других динозавров – теропод, либо текодонтов – в зависимости от того, какой из двух основных гипотез происхождения птиц придерживаться. (Подробнее об этом см. материалы «Микрораптор – четырехкрылый динозавр» // «Биология», № 08/2003) и «Второе столетие в поисках предка птиц» // «Биология», № 37–38/2004.)
Однако, как и в двух предыдущих случаях, трудно ожидать, что школьник сможет корректно изложить эти гипотезы и привести соответствующие аргументы.
Очевидно, все три вопроса данного конверта (ответы на которые оцениваются наименьшим числом баллов!) стоило бы сформулировать более конкретно (например, «Какие особенности строения птиц присущи и пресмыкающимся?» «Что вы знаете об археоптериксе?»), избегая понятия «доказательства эволюции» – одного из наиболее сложных и спорных в теоретической биологии.

Зеленый конверт

1. Остатки археоптерикса, которого считают птицей, хотя и представителем отдельной тупиковой ветви (ящерохвостые птицы) найдены в отложениях конца юрского (около 140–150 млн. лет назад) периода, а остатки птиц современного типа (веерохвостых) – в отложениях начала мелового (ок. 120–130 млн лет назад) периода.

2. При ответе на этот вопрос могут быть перечислены уже упоминавшиеся в ответах на предыдущие вопросы черты сходства во внешнем и внутреннем строении и эмбриональном развитии.

3. Нет, птеродактили (птерозавры) были отдельной специализированной группой рептилий. Черты сходства с птицами в их строении определяются приспособлениями к полету. Птицы произошли независимо от другой группы пресмыкающихся, изначально способностью к полету не обладавших.

Красный конверт

1. Благодаря свойственным классу ароморфозам – теплокровности и совершенствованию нервной системы – птицы получили возможность заселять холодные полярные и высокогорные районы, а также малокормные и другие «некомфортные» территории, выживание на которых требует сложных поведенческих адаптаций. Способность к полету также способствует широкому распространению, позволяя совершать сезонные миграции (перелеты) в зависимости от меняющихся условий, а также заселять удаленные океанические острова.

2. Вопрос этот не имеет, разумеется, сколько-нибудь определенного ответа, как и вопрос о причинах вымирания любых форм организмов. На общем уровне удовлетворительными обычно признаются рассуждения о вытеснении одних видов (форм) другими, более совершенными и/или лучше приспособленными к изменившимся условиям среды.

3. «Птицы – покрытые перьями, откладывающие яйца теплокровные животные, передние конечности которых превратились в крылья». При развернутом ответе эта краткая и обобщенная характеристика класса может быть дополнена описанием особенностей внешнего и внутреннего строения птиц.

Сектор «Многообразие птиц»

Желтый конверт

1. Полет в лесу в большей степени требует маневренности, чем скорости. В то же время в лесу у наземного хищника есть возможность, прячась за деревьями, близко подкрасться к кормящейся на земле птице – в этих условиях способность быстро взлетать, разумеется, весьма полезна.

2. У большинства открыто гнездящихся лесных птиц яйца имеют «камуфляжную» окраску (неправильной формы темные пятнышки, разбросанные по желтоватому, зеленоватому или голубоватому фону), что делает их менее заметными, в то время как белый предмет на фоне зелени или бурых ветвей способен привлечь внимание даже при беглом обзоре. Для птиц дуплогнездников, чьи яйца укрыты от света и от случайного взгляда, окраска яиц значения не имеет, и им «нет смысла» тратить пигменты на «камуфляж». (Однако, хищники, специально разыскивающие поживу в дуплах, найдут яйца вне зависимости от их окраски. В этом отношении вопрос сформулирован не совсем удачно.)

3. Эти птицы питаются летающими насекомыми и, соответственно, жить у нас могут только в самое теплое время, когда таких насекомых достаточно много.

Зеленый конверт

1. Наиболее ярко конвергентное сходство проявляется у представителей разных отрядов, ведущих сходный, достаточно специфический, образ жизни. Например, птицы плавающие и ныряющие, ловящие под водой рыбу или водных беспозвоночных: гагары (отдельный отряд), поганки (отдельный отряд), чистиковые птицы (чистики, тупики и ипатки, кайры – отряд ржанкообразных), бакланы и олуши (отряд веслоногих), крохали (отряд гусеобразных) и, наконец, пингвины. Для всех этих птиц характерно удлиненное обтекаемое тело, отнесенные назад ноги, лапы с плавательными перепонками, плотное оперение. Другим примером могут служить птицы-хищники: дневные хищные (соколообразные) и совы – и у тех, и у других имеется острый загнутый клюв, сильные пальцы с острыми загнутыми когтями, развито бинокулярное зрение.

2. Такие птицы могут быть или водоплавающими – с плотным оперением, отнесенными назад ногами с плавательной перепонкой (названные при ответе на предыдущий вопрос гагары и поганки, а также гусеобразные – гуси, утки, лебеди), или держащимися у воды и собирающими корм на мелководье. Для птиц второй группы характерны относительно длинные ноги и удлиненная шея – это различные цапли (отряд голенастых), фламинго, отчасти журавли и многие кулики (отряд ржанкообразных). Третью группу птиц заболоченных мест образуют некоторые пастушки (камышница, лысуха, султанская курица) – они могут как плавать и нырять, так и ходить по зарослям плавающих растений. Для пастушков характерны ноги с длинными, широко расставленными пальцами, иногда окаймленными кожистыми оторочками. Характерно, что форма клюва у водно-болотных птиц может быть очень разнообразной и зависит не от систематической принадлежности или образа жизни, а от характера корма – сильные вытянутые клювы рыбоядных видов, «отцеживающие» клювы фламинго и большинства уток, длинные тонкие клювы куликов, поштучно собирающих мелкую живность, или специфический клюв куличка-лопатня.

3. Для всех представителей отряда характерен острый загнутый клюв, позволяющий отрывать куски от мясной пищи, и развитые когти, позволяющие эту пищу удерживать. Однако у хищников, хватающих живую, особенно относительно крупную добычу, пальцы значительно сильнее, а когти более острые и круто загнутые, чем у падальщиков или видов, специализирующихся на поедании мелких животных (насекомых, птенцов, ящериц). Для падальщиков, кроме того, характерно отсутствие перьев на голове и шее – там могли бы задерживаться части гниющего мяса, а почистить оперение на этих местах птица не может. Наконец, у ряда дневных хищных птиц-падальщиков имеет желудочный сок особые свойства (повышенная кислотность), позволяющие нейтрализовать продукты жизнедеятельности гнилостных бактерий и переваривать малокалорийные части туш – кожу, кости, сухожилия.

Красный конверт

1. Поскольку речь идет о реальном факте, то на поставленный вопрос, по-видимому, имеется точный, полученный в результате проведенных исследований, ответ. Однако нам не удалось его разыскать: ряд просмотренных учебников по экологии об этой истории умалчивает. Если же ограничиться рассуждениями о возможных причинах, то наиболее правдоподобным кажется предположение о возникшей среди расплодившихся куропаток бактериальной или вирусной эпидемии или вспышке численности паразитов. Влияние других факторов, ограничивающих численность популяции в отсутствие хищников – истощение кормовой базы или развитие стресса в результате перенаселенности, – для куропаток кажется маловероятными. Возможно, однако, и то, что подъем численности куропаток вызвал значительный рост популяции кого песца или горностая. Собственно, их воздействие на гнездящихся и кормящихся на земле куропаток должно быть ничуть не ниже, чем воздействие хищных птиц.

2. С местами и способом охоты. Перепелятник зачастую преследует птиц в лесу, среди деревьев, а чеглок ловит свою добычу – хорошо летающих мелких птиц и крупных насекомых – в открытом воздушном пространстве.

3. Перья на ногах способствуют сохранению тепла в холодную погоду и помогают при передвижении по снегу, а перья на ноздрях – сохраняют тепло при дыхании холодным воздухом. Собственно, ноздри и цевка оперены не у всех представителей отряда куриных (курообразных), а лишь у видов семейства тетеревиных, большинство которых как раз и обитает в областях с умеренным и холодным климатом.