Живая радуга. Строение пера птицы

Тело птицы имеет перьевой и пуховой покров. Однако у большинства птиц перья растут не по всей поверхности, а на определенных участках. Они обычно проходят вдоль тела (в направлении полета) у разных видов птиц по-разному и имеют названия в соответствии с той частью тела, на которой находятся: головная, шейные, крыловая, плечевая, боковая, грудная, спинно-поясничная, брюшная, бедренная, голени, хвостовая, анальная и д.р..

Участки тела свободные от оперения - аптерии. Они так же носят название по топографическому признаку. Вместе с тем, перья расположены так, что покрывают аптерии, образуя сплошной перьевой покров. У нелетающих птиц (страус, пингвин) перья растут по всей поверхности тела.

Назначение перьевого покрова - защита тела от механического воздействия и одно из приспособлений, обеспечивающих поддержание температуры тела. В регуляции теплообмена оперение играет большую роль (пока цыпленок покрыт пухом, разница между температурой кожи и воздуха составляет 13-15°С, с появлением перьев она достигает 17-19°С). Оперение увеличивает теплоизоляцию, создает вокруг тела слой неподвижного воздуха, что препятствует теплоотдаче. Изменяя наклон перьев, птица может регулировать теплоотдачу.

Кроме терморегулирующей функции, перьевой покров создает обтекаемую форму тела, облегчающую полет, и создает несущие поверхности, делающие полет возможным.

Перья в зависимости от формы и функции делят на:

  • ? контурные,
  • ? пуховые,
  • ? полупуховые,
  • ? нитевидные,
  • ? кисточковые,
  • ? щетинки,
  • ? порошковый пух (пудровые).

Контурные перья - наиболее распространенный тип перьев. Они определяют очертания тела птицы. Среди них различают:

  • ? кроющие,
  • ? маховые,
  • ? рулевые перья.

Кроющие перья расположены на головной и шейной птерилиях. От боковой, грудной, стернальной и брюшной птерилий отходят кроющие перья грудного отдела туловища, хлупа (кончика крестца) и живота. Кроющие перья спинно-поясничной и хвостовой птерилий образуют оперенье поясницы и кроющие перья хвоста, у петухов образуют большие и малые косицы. Кроющие перья голени образуют штаны.

Зрелое кроющее перо состоит из ствола, стержня и опахала (рис. 4). Нижняя часть ствола (до опахала) цилиндрической формы называется очином (calamus). Нижняя часть очина заключена в перьевой мешочек и погружена в кожу. На конце очина есть углубление с отверстием - нижний пупок. В этом углублении находится зачаток пера следующего поколения. Стенки очина состоят из довольно прозрачного рогового вещества. У молодого контурного пера бульшая часть очина заполнена соединительноткнным сосочком с богатой кровеносной сетью, которая придает ему красный или синий цвет. По мере созревания сосочек укорачивается, очин заполняется воздухом, а ороговевшие клетки эпидермиса, сохраняясь на прежних местах, превращаются в воронковидные пленки, как бы, отмечая этапы редукции сосочка, на уровне опахала, постепенно сужаясь, очин переходит в четырехгранный стержень. В месте перехода имеется углубление - верхний пупок. От него начинается добавочное перо.

От стержня в обе стороны под некоторым углом отходят лучи (бородки) первого порядка, образующие в совокупности опахало - упругую перьевую пластинку. самая нижняя небольшая часть опахала называется шелковистой, средняя - пуховой, верхняя - контурной. Внешняя половина опахала кроющего пера более узкая и тугая, внутренняя - более широкая и мягкая. От лучей первого порядка в обе стороны симметрично под углом отходят многочисленные лучи (бородки) второго порядка, причем с одной стороны они располагаются несколько выше, чем с другой. На низлежащих бородках второго порядка имеется гребень, загнутый в виде карниза, идущего по верхнему краю луча.

Вышележащие лучи второго порядка несут на себе лучи (бородки) третьего порядка, представляющие собой выросты ороговевших клеток эпителия в виде ресничек и крючочков. Крючочки заходят за гребни лучей второго порядка соседнего пера, по которым они могут скользить, сохраняя упругую связь между собой. Строение крючочков и их количество видоспецифичны. реснички создают шероховатость, препятствующую скольжению перьев друг по другу, увеличивая трение, чем способствуют удержанию перьев в виде сплошного покрова.

Для шелковистой части опахала кроющего пера характерно рудиментарное состояние лучей второго порядка. В пуховой части неразвитыми оказываются реснички и крючочки (лучи третьего порядка).

Стержень и лучи первого порядка образованы тремя слоями клеток.

Самый наружный - кутикула - состоит из одного ряда плоского ороговевающего эпителия.

Средний слой - корковый - образован большим количеством рядов вытянутых и уплощенных ороговевших эпителиальных клеток, плотно прилегающих друг к другу, что обеспечивает прочность пера. Внутренний слой - мозговой - состоит из многоядерных крупных ороговевших клеток, заполненных воздухом, что придает перу большую легкость. В очине и лучах второго и третьего порядков мозговое вещество не выражено. Форма клеток и слоев видоспецифична.

Рис. 6 .

1 - стержень, 2 - опахало, 3 - очин, 4 - лучи I порядка, 5 - лучи II порядка, 6 - крючочки, А - маховое перо, Б - участок опахала.

Кроющие перья подвижны. Это обеспечивается хорошо равитыми гладкими мышцами, оплетающими перьевой фолликул и оканчиваются в дерме. При этом каждое кроющее перо оказывается закономерно связанным с четырьмя соседними перьями. Такая связь позволяет синхронно поднимать и опускать кроющие перья тела, мышцы фолликулов. Прилежащие к ним участки кожи обильно иннервированы как свободными нервными окончаниями, так и тельцами Гербста.

Маховые и рулевые перья устроены аналогично кроющим. В отличие от последних у них длиннее очин, менее развиты шелковистая и пуховая части опахала, и длиннее кроющая часть опахала.

Пуховые перья, или пух - мелкие, имеют короткий очин, слаборазвитый стержень и опахало с несвязанными лучами из-за отсутствия крючков и ресничек. Стержень может быть не развит, в таком случае лучи отходят непосредственно от очина. расположен пух на птерилиях между контурными перьями, но может расти и на аптериях, особенно в области хлупа и живота. Основная функция - теплоизоляция, утепление тела птицы. Наиболее развит пух у водоплавающих.

Полупухвые перья - имеют такое же строение, как и пух, но стержень у них всегда развит. распространены перья этого типа в области хлупа и живота.

Нитевидные перья - имеют длинный, очень тонкий стержень, на вершине которого находится маленькое опахало, состоящее всего из нескольких соединенных лучей. Расположены они в количестве 1-8, всегда у контурного пера, прикрыты им и развиваются, по-видимому, из одного с ним сосочка. У индюка растут на груди в виде пучка.

В сумках нитевидных перьев обнаружены многочисленные нервные окончания. Считается, что они обладают рецепторной функцией, с их помощью птица ощущает непорядок в контурном пере и устраняет его. Возможно, от них происходит сигнализация, необходимая для управления движением оперения. При этом очевидно, рефлекторная дуга замыкается на мышцах контурного пера.

Кисточковые перья имеют тонкий ствол и слабо сцепленные лучи, расходящиеся наподобие волосков кисти, располагаются вокруг протока копчиковой железы.

Щетинки - короткие перышки, состоящие из небольшого ствола без опахала. Они бывают у основания клюва, около ноздрей и глаз.

Порошковый пух (крошащийся, пудровый) хорошо развит у птиц, у которых копчиковая железа отсутствует или слабо развита (голуби, цапли и др.)

Оперение птиц - очень сложная система. В зависимости от его типа меняется и его строение. Зачем птицам перья? Несмотря на внешнюю простоту, они выполняют множество функций: защищают птицу от морозов и сохраняют тепло. Некоторые особи способны выживать, находясь долгое время в условиях низких температур.

Они важны и для внешнего вида птицы: в брачный период самка по внешнему виду выбирает себе пару, «неухоженные» самцы долго не могут найти партнера. Главной функцией, естественно, является возможность летать. Только за счет особого строения, птица может планировать в воздухе, делая невероятные пируэты. Оперение выполняет также водозащитную функцию. Кончики опахала очень плотно прилегают друг к другу, предотвращая намокание.

Общее строение

Что такое перо? Особое роговое образование . Вырастает из особых углублений на коже. Эти углубления называются птерилиями. У большинства птиц на теле имеется несколько видов оперения, выполняющие разные функции. У нелетающих птиц, например, у пингвинов оперение равномерное. Все перья одного типа. В состав пера входит особый фермент - кератин. Из него состоят человеческие волосы и ногти.

Количество перьев у каждого вида разное. У больших особей количество может достигать 25 тысяч, а, например, у колибри - меньше тысячи. Чаще всего, от размера особи зависит, сколько перьев у птицы.

В общем виде, оперение состоит из:

Основу составляет стержень . Тонкий длинный стержень внизу имеет полый очин. Очин не оперяется, вырастает из фолликула (как и человеческий волос). Название очин произошло в те времена, когда люди использовали гусиные перья для письма. Нижнюю часть очиняли (затачивали), отсюда и произошло название очин.

Верхняя часть стержня называется основание. На основание крепятся бородки первого ряда, из которых растут бородки второго ряда. Бородки второго ряда крепятся между собой специальными крючками. Благодаря этому, опахало становится единым целым, не пропускает воздух, сохраняет тепло и отталкивает воду. Крючки со временем могут «расстегиваться». Когда птица чистит оперение, она с помощью клюва и специального фермента, обрабатывает и выпрямляет все бородки, сцепляет крючки. Строение, лучше всего, изучать наглядно на фото или видеоматериалах.

Кроны некоторых деревьев напоминают оперение птиц. Из большого ствола растут небольшие ветки, из которых растут еще более мелкие веточки. В процессе роста ветки переплетаются. Когда появляются листья крона дерева выглядит как большая «шапка». Так можно представить, как выглядит перо в самом общем виде.

Разновидности

Виды пера зачастую определяют его строение. Каждый вид выполняет свою функцию, поэтому строение может сильно отличаться. Существует несколько типов:

  1. Маховые.
  2. Рулевые.
  3. Контурные.
  4. Пуховые и пух.

Маховые - позволяют летать . Они создают плоскость крыла, чтобы обеспечить возможность полета. Они несимметричны. Верхние бородочки короче, чем нижние. Это необходимо, чтобы создать неравномерное давление вокруг крыла. Они крепятся по краю крыла, позволяют птице планировать в воздухе.

Рулевые - крепятся к копчиковой кости . Расположены на хвосте. С помощью них птица может поворачивать при полете. Они имеют жесткую структуру. С помощью мышц и сухожилий птица может двигать хвостом вверх и вниз и выбирать направление. Они длинные и узкие. Стержень очень жесткий. Это необходимо, чтобы преодолеть сопротивление воздуха и задать правильное направление полета.

Контурные перья необходимы, чтобы заполнить поверхность кожи и создать внешние очертания птицы. В основном они выполняют защитные функции. Они защищают особь от повреждений, помогают сохранить тепло. Не пропускают влагу.

Пуховые: находятся у ног , на грудке и под контурными. Главной их задачей является сохранить тепло, не дать птице замерзнуть. Пуховые перья не имеют крючков, основание заполнено бородками первого и второго ряда, которые не сцеплены крючками. Бородки и стержень очень мягкие.

Пух - нижняя часть оперения. Его стержень короче в три раза, чем у, например, контурного. Пух необходим, чтобы также обеспечивать теплоизоляцию. У взрослых особей пуха мало. Для птенцов пух является жизненно необходимым в первые месяцы жизни. Большинство птенцов рождаются без оперения, через неделю у птенца появляется пух, который защищает его от холода на протяжении нескольких месяцев. С ростом птенца пух становится жестче, появляются пуховые перья, а затем и все остальные.

Другие виды

Существует еще несколько видов. Например, у павлинов есть украшающие перья . Их главной функцией является улучшение внешнего вида птицы. Их строение похоже на строение контурных. У павлинов стержень очень длинный, жесткий, а крючки зацепляются особым образом, чтобы образовался рисунок.

Еще одним видом перьев являются порошковые. Строение у них проще, чем у обычного пера. Они состоят из длинного, мягкого стержня, который ломается и крошится по мере роста. Мелкие чешуйки (порошок), который остается, выполняет защитную функцию, они не пропускают воду. Для птиц, питающихся в основном рыбой, такие перья очень важны. Птица натирает бородки этим порошком, чтобы они не слипались и не намокали.








Часть 1

На каждый вопрос даны четыре варианта ответа. Необходимо выбрать только один правильный и внести его в матрицу.

  1. Почка – это:
    • а) зачаточный стебель;
    • б) видоизменённый лист;
    • в) зачаточный побег;
    • г) видоизменённый цветок.
  2. Для того чтобы под действием корневого давления происходило движение ксилемного сока, необходимо:
    • а) достаточное содержание в почве минеральных солей;
    • б) достаточное содержание в почве воды;
    • в) живые клетки корня;
    • г) всё перечисленное выше.
  3. Покрытосеменные растения объединяют в семейства на основе:
    • а) внутреннего строения стебля;
    • б) строения корневой системы;
    • в) жилкования листьев;
    • г) строения цветка и плода.
  4. Покрытосеменные растения, в отличие от голосеменных, имеют:
    • а) половой способ размножения;
    • б) клеточное строение;
    • в) корни и побеги;
    • г) цветок и плод с семенами.
  5. Межклетники губчатой ткани листа заполнены:
    • а) водой;
    • б) воздухом;
    • в) воздухом и парами воды;
    • г) углекислым газом и парами воды.
  6. К двудомным растениям относится:
    • а) папоротник-орляк;
    • б) сосна;
    • в) яблоня;
    • г) облепиха.
  7. Грибы имеют более высокую организацию по сравнению с бактериями, так как обладают:
    • а) способностью к обмену веществ и энергией;
    • б) клеточным строением;
    • в) ядром и митохондриями;
    • г) способностью вступать в симбиоз с растениями.
  8. В состав древесины не входят:
    • а) трахеи;
    • б) ситовидные трубки;
    • в) волокна;
    • г) трахеиды.
  9. Физиологический процесс испарения воды растением называется:
    • а) диффузия;
    • б) транспирация;
    • в) осмос;
    • г) нижний концевой двигатель.
  10. Из перечисленных сухой многосемянной плод – это:
    • а) листовка;
    • б) крылатка;
    • в) семянка;
    • г) орех.
  11. Кольчатые черви отличаются от круглых червей наличием:
    • а) выделительной системы;
    • б) нервной системы;
    • в) пищеварительной системы;
    • г) кровеносной системы.
  12. К насекомым с неполным превращением относятся:
    • а) прямокрылые, двукрылые;
    • б) стрекозы, равнокрылые;
    • в) перепончатокрылые, чешуекрылые;
    • г) перепончатокрылые, равнокрылые.
  13. Ленточные черви отличаются от круглых червей отсутствием:
    • а) нервной системы;
    • б) продольных мышц;
    • в) кутикулы;
    • г) пищеварительной системы.
  14. Рабочие пчёлы являются:
    • а) самками, отложившими яйца и приступившими к уходу за потомством;
    • б) самками, развившимися из неоплодотворённых яиц;
    • в) самками, у которых не развиты половые железы;
    • г) молодыми самками, способными отложить яйца на следующий год.
  15. У кого из перечисленных животных отсутствует личиночная стадия развития?
    • а) минога;
    • б) окунь;
    • в) аксолотль;
    • г) прыткая ящерица.
  16. Какое из образований по происхождению не связано с волосяным покровом?
    • а) китовый ус;
    • б) рог носорога;
    • в) чешуя панголина;
    • г) вибриссы кошки.
  17. Из каких костей состоит грудная клетка у бесхвостых амфибий?
    • а) только из рёбер;
    • б) только из рёбер и грудины;
    • в) из рёбер, грудины и туловищных позвонков;
    • г) грудной клетки нет.
  18. Грудина отсутствует у:
    • а) травяной лягушки;
    • б) прыткой ящерицы;
    • в) речного окуня;
    • г) утконоса.
  19. Один круг кровообращения имеется у:
    • а) трески;
    • б) гребёнчатого тритона;
    • в) нильского крокодила;
    • г) стегоцефалов.
  20. К млекопитающим Голарктической зоогеографической области относятся виды:
    • а) утконос, волк, сурок, косуля;
    • б) бобр, бизон, рысь, сайгак;
    • в) лемминг, верблюд, горностай, кошачий лемур;
    • г) суслик, лось, ягуар, выхухоль.

Часть 2

Вам предлагаются тестовые задания с множественными вариантами ответа (от 0 до 5). Индексы верных ответов/Да и неверных ответов/Нет укажите в соответствующей графе матрицы знаком «Х».

  1. Простые листья у:
    • а) томата;
    • б) карагача;
    • в) конопли;
    • г) моркови;
    • д) клевера.
  2. К семейству лилейных относится:
    • а) горох;
    • б) пшеница;
    • в) ромашка;
    • г) гусиный лук;
    • д) рябчик.
  3. Многосемянной плод у:
    • а) кукурузы;
    • б) рябины;
    • в) хлопчатника;
    • г) малины;
    • д) пшеницы.
  4. Возникновение «птичьих базаров» связано с тем, что:
    • а) не хватает удобных мест для устройства гнёзд;
    • б) гнездящиеся здесь птицы всегда охотятся большими стаями;
    • в) птенцам легче выжить, так как возвращающиеся с добычей взрослые птицы
    • кормят не только своих птенцов, а всех подряд;
    • г) в таких скоплениях температура среды всегда выше, поэтому меньше энергии тратится на обогрев птенцов;
    • д) коллективная защита птенцов от хищников более эффективна.
  5. У представителей класса рептилий сердце по своему строению может быть:
    • а) двухкамерным;
    • б) трёхкамерным;
    • в) трёхкамерным с неполной перегородкой в желудочке;
    • г) четырёхкамерным с отверстием в перегородке между желудочками;
    • д) четырёхкамерным.

Часть 3

Задание на определение правильности суждений. Номера правильных суждений внесите в лист ответов.

  1. Эфемеры – травянистые многолетние растения с коротким периодом вегетации.
  2. Гелиофиты являются экологической группой растений, существующей в условиях избытка солнечного света.
  3. В пресных водоёмах можно встретить представителей мохообразных, папоротникообразных и голосеменных растений.
  4. Все хвойные и пальмы – вечнозелёные растения.
  5. У семенных растений отсутствуют жгутиковые клетки.
  6. Микронуклеус инфузорий является диплоидным ядром.
  7. Скаты и акулы являются исключительно морскими рыбами.
  8. Металлически-синяя окраска перьев птиц обусловлена не наличием пигментов, а их физическим строением.
  9. Конечности насекомых состоят из четырёх отделов.
  10. У хищных птиц при недостатке пищевых ресурсов корм получают главным образом старшие птенцы, в то время как младшие погибают.

Часть 4

1. Определите, к каким классам относятся изображённые представители членистоногих:

  • А – ракообразные;
  • Б – хелицеровые;
  • В – насекомые;
  • Г – многоножки.

Ответы внесите в матрицу.

2. На рисунках изображены видоизменения побегов. Соотнесите рисунки со списком видоизменений:

1 – луковица; 2 – ус; 3 – корневище; 4 – клубнелуковица; 5 – колючка.

Бланк для записи ответов

Часть 1

2 3 4 5 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15 16 17 18 19

Часть 2

1 2 3 4 5
да нет да нет да нет да нет да

Часть 3

Правильные суждения: ___________________.

Часть 4

Вид побега

 1 2 3 4 5

Ответы

Часть 1

2 3 4 5 6 7 8 9 10
г г г в г в б б а
11 12 13 14 15 16 17 18 19
г б г в г а г в а

Часть 2

1 2 3 4 5
да нет да нет да нет да нет да нет

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Большое значение для птиц имеет окраска оперения, поэтому они окрашены ярче и разнообразнее, чем другие позвоночные животные. Окраска может быть обусловлена присутствием в бородках пера особого красящего вещества - пигмента, либо вызвана структурой клеток поверхностного рогового слоя бородок, преломляющего свет. Наличие темного пигмента делает перья более долговечными. Этим объясняется то, что большие маховые перья у многих птиц бывают черной или буроватой окраски.

Цель работы - изучить эволюцию окраски и формы оперения у птиц. Значение ярких, эффектных нарядов, необычной, броской окраски, формы и размеров украшений в жизни пернатых.

Задачи работы:

1. Провести анализ происхождения и эволюции оперения.

2. Дать характеристику формы и строения перьевого покрова

3. Провести и описать наблюдения о значении ярких, эффектных нарядов, формы и размеров украшений в жизни пернатых.

птица оперение пигмент

Глава 1. Происхождение и эволюция оперения

1.1 История происхождения и эволюции оперения

Рассмотрим перо с точки зрения эволюции. Палеонтологи утверждают, что предками птиц были пресмыкающиеся. Причинами такого их вывода стало некоторое сходство рептилий и птиц в строении -- чешуя рептилий и зачатки пера птиц формируются под кожей. Более того, когда чешуя или перо полностью выходят из-под кожи, они отмирают и больше не растут, формирование зачатков чешуи и пера происходит в фолликулах, расположенных в подкожном слое. Предположительно предки современных птиц обитали на Земле около 140 миллионов лет назад. Общий предок, связывающий рептилий и птиц, назывался Архиоптерикс.(Банников,2003) Это первое ископаемое существо из мира доисторических рептилий обладало перьевым покровом и зачаточными крыльями. Однако, это существо пока не летало. Когда-то Австралия, Африка, Южная Америка, Индия и Антарктида были объединены и составляли один очень большой участок суши -- Гондвану. Около 100 миллионов лет назад Гондвана распалась, суша разделилась на континенты, которые и начали дрейфовать. Примерно 15 миллионов лет назад вся Австралия была покрыта лесами, а в центре континента находилось огромное количество внутренних озер. Где-то в этот же период климат постепенно стал изменяться, леса умирали, их заменяли пустыни.

1.2 Форма и строение перьев

Длина. Длина пера говорит сама за себя. Перья могут быть короткими, очень длинными, а также они могут быть средней длины. Длина важна в сочетании с шириной пера (оно может быть узким или широким), формой пера (округлой или квадратной), толщиной пера (перьевой покров не моно- и даже двухмерный, он трехмерный, так как имеет длину, ширину, форму и толщину).

· Структура. Структура пера состоит из нескольких параметров-компонентов -- ствол, бородки и т. д. Было бы разумно ожидать, что каждая новая мутация или разновидности приносит с собой новый тип строения пера. В качестве примера можно привести опалиновых, коричных птиц и спенглов. При исследовании под электронным микроскопом выяснилось, что бородки их перьев на миллиметр больше, чем у птиц с другими окрасами.

· Пух. Структура пуха также имеет огромное влияние на внешний вид птицы. Пуховой покров расположен под кроющими перьями и является прекрасным накопителем тепла, также пух визуально придаёт объём телу.

· Расположение перьев на теле птицы. Концентрация перьев на голове и перьевой воротник делают выразительным правильную форму головы и линию спины.

Одна из характерных особенностей, которая отличает птиц от млекопитающих, -- это их оперение. Его основная функция -- поддерживать относительно высокую температуру тела птицы, несмотря на колебания температуры окружающей среды. (Фролова,1985)Кроме того, оперение играет важную роль при полете, а также служит для общения между особями (например, во время токования или борьбы за территорию, чтобы произвести впечатление на соперника). Оперение, соответствующее по окрасу окружающей среде, может стать хорошей маскировкой и вспомогательным приспособлением в борьбе за существование.

У большинства видов птиц перья покрыты тонким слоем сального секрета копчиковой железы и перьевой пылью. Птицы клювом выдавливают секрет из копчиковой железы и распределяют его по оперению. Перьевая пыль образуется из разрушающихся пуховых перьев и отшелушивающегося рогового слоя эпидермиса. У тех видов птиц, у которых копчиковая железа отсутствует или развита слабо (например, голуби, отдельные виды попугаев), образуется больше перьевой пыли. (Константинов,2003) Перья, покрытые секретом копчиковой железы и перьевой пылью, отталкивают воду, поэтому здоровая птица никогда полностью не намокает. Для птиц это жизненно необходимо, поскольку с мокрым оперением в момент опасности они не могли бы тотчас взлететь.

Различают три вида перьев:

· Покровные, или контурные, перья.

· Пуховые перья, пух.

· Нитевидные перья.

· Покровные перья формируют характерный контур тела и поэтому называются также контурными. Подобно черепице они наслаиваются друг на друга и покрывают небольшое тельце птицы, защищая его как от влаги и холода, так и от вредного воздействия ультрафиолетового излучения. Расположенные на теле контурные перья бывают округлыми и овальными по форме и имеют маленький мягкий стержень. Маховые перья на крыльях расположены так, как это необходимо для полета. Такие же перья на хвосте служат рулевыми во время полета, а во время взлета и посадки -- направляющими. У них прочный, длинный стержень и неодинаковые, расположенные по сторонам от стержня опахала. Перья, покрывающие нижнюю часть маховых перьев, являются разновидностью контурных перьев и называются кроющими. Другие типы перьев -- это кроющие уха -- прикрывающие слуховое отверстие; и нередко специальные, покрывающие голову перья хохла. Строение всех покровных перьев одинаковое, хотя они заметно отличаются по размеру на разных частях тела. Каждое такое перо состоит из стержня и опахала. В стержне различают утончающийся кверху ствол и закрепленный в перьевом сосочке (в коже). Целостность опахала обеспечивается за счет отходящих от стержня бородок первого порядка, от которых отходят бородки второго и третьего порядка с ресничками и крючками. Крючки бородок третьего порядка прочно цепляются за бородки второго порядка, в результате чего опахало представляет собой единую упругую поверхность. Если это сцепление нарушается вследствие какого-либо внешнего воздействия, птица может его легко восстановить, расчистив перья клювом.

Но если нарушается целостность какой-либо части опахала (например, при постоянном трении о прутья слишком тесной клетки, при неправильном отлове и удерживании), восстановление его невозможно. Поэтому осторожное обращение с оперением птицы имеет важное значение для ее здоровья.

Хотя опахало пропускает воздух, оно оказывается достаточно плотным, чтобы держать птицу в воздухе, а бородки, покрытые тонким слоем воска, отталкивают воду. Каждое из контурных перьев может подниматься и опускаться при помощи собственной крохотной мышцы.

Поднимая или прижимая перья к телу, птица удерживает в них большее или меньшее количество воздуха и тем самым контролирует температуру вокруг тела. Поэтому замерзшая или больная птица «хохлится», распушая перья. Когда птице жарко, она кажется тонкой и стройной. Некоторые попугаи, например хохлатые какаду, поднимают и прижимают перья для выражения эмоций. (Шапкин,2003)

Очень важный тип перьев -- это пуховые перья. Они находятся под контурными перьями и обеспечивают изоляцию птицы от холода. Кожа птиц тонкая, и обычно у них нет толстого слоя жира, как у водных млекопитающих. На холоде птицы быстро теряли бы тепло, если бы их тело не было окружено собственным «пуховым одеялом». Пуховые перья мелкие и пушистые. У них нет бородок второго порядка и крючочков, как у контурных перьев, и они быстро намокают. Пуховые перья остаются спрятанными под перьями тела и защищены от намокания. Маслянистые вещества, попавшие на перья птицы, и долгое пребывание в воде приводят к слипанию бородок перьев, и оперение теряет способность сохранять тепло. Птицы, долго пробывшие в воде или с маслом на перьях, тонут или погибают от переохлаждения. В связи с этим растворенные в масле лекарства или кремы следует использовать лишь в особых случаях и под наблюдением ветеринара -- специалиста по птицам.

Птенцы покрыты лишь пуховыми перьями. Из разрушающегося старого пуха и отшелушивающегося рогового слоя эпидермиса образуется перьевая пыль.

Нитевидные перья имеют слабо развитое опахало, или оно вообще отсутствует. Такие перья имеются у многих видов птиц, они располагаются отдельно -- у основания клюва, на веках и ноздрях.
Пудретки -- особые перья, главное предназначение которых состоит в том, что, едва отрастая, их бородки ломаются, образуя тонкую, как пыль, пудру. Считается, что эта пудра, покрывая перья тонким слоем, придает им дополнительные водоотталкивающие свойства. У отдельных видов птиц пудреток нет или они имеются только на некоторых определенных местах.
Пудретки особенно характерны для какаду и жако, у здоровых особей которых пудра создает сероватый блеск клюва и лап. Уменьшение количества образующейся пудры часто служит первым признаком заболевания птиц. Лоснящийся клюв и черные ноги у какаду -- показательный ранний признак этого разрушительного заболевания.
Существуют и другие перья, которые описывают в зависимости от их структуры или функции. Особые перья, заслуживающие внимания, это так называемые перья-проводники, окружающие отверстие клоаки у птиц. Считается, что перья-проводники, окружающие отверстие клоаки, способствуют совмещению клоак самца и самки в момент спаривания.

Глава 2. Значение окраски

2.1 Окраска пера и ее значение

Окраска перьев по своему происхождению может быть разделена на две самостоятельные формы -- окраска, образуемая определенным пигментом, и возникающая от особой структуры пера.

Пигментная окраска образуется за счет красящего вещества, входящего в состав рога пера как краситель. Наиболее обычные пигменты это:

· меланины -- создающие черный, коричневый и некоторые желтые цвета;

· каротиноиды - окрашивающие перья в желтые, оранжевые и красные цвета;

· порфирины -- создающие зеленые и красные цвета.

Каротиноиды переходят в окраску перьев из пищи. Значительный недостаток этих пигментов в рационе может привести к ослаблению окраски оперения.

Образование большинства пигментных красок регулируется печенью, поэтому многие заболевания, включая дефицит витамина А, хламидиоз, отравление цинком и другие, могут приводить к ухудшению окраски. Обычно ненормальная окраска, связанная с болезнями печени, проявляется в виде красных перьев, появляющихся у жако и амазонов в «необычных» местах, или желтоватыми, бронзовыми, необычно темными кромками перьев у амазонов.

Другой вариант окраски представляет собой так называемая «структурная окраска». В зависимости от того, какова структура бородок второго и первого порядка, солнечный свет по-разному преломляется и отражается от них. Структура бородок может действовать как призма и зеркало, разлагая и отражая солнечные лучи разной длины волны, создавая переливчатый блеск, или работать как фильтр, поглощая одни и пропуская другие лучи.

В окраске ряда зеленых птиц в действительности отраженный «на неоднородностях среды» синий цвет смешивается с желтым цветом каротиноидных пигментов перьев, и это сочетание желтого и синего дает зеленый цвет перьев.

Перья, окрашенные в белый цвет, преломляют и отражают все длины волн света, которые попадают на них. Они не содержат пигментов, и это делает перья более хрупкими, неустойчивыми к износу по сравнению с окрашенными перьями.

2.2 Линька и ее значение

Оперение довольно сильно изнашивается и требует периодического обновления. Сбрасывание старого и отрастание нового оперения называют линькой. Она обусловлена действием гормонов щитовидной железы и половых органов. Некоторые виды птиц (например, утки) в определенное время года полностью и сразу меняют все оперение. Другие (в частности, попугаи) линяют непрерывно круглый год. При этом происходит смена не всего оперения одновременно, а по очереди -- обновляются перья головы, туловища и, наконец, хвоста.

Стержень растущего пера «живой», то есть он хорошо кровоснабжается. Если сломать такое перо, возникнет сильное кровотечение, которое может быть даже опасным для жизни. Перья, переставшие расти, -- «сухие». Когда они ломаются, кровотечения не возникает.

Для здоровой птицы линька не является проблемой. Речь идет не о болезни, а о естественном процессе. Признаки недостаточности важнейших веществ для образования нового оперения во время линьки проявляются довольно явно. Рост новых перьев требует огромных затрат энергии от птицы. Было установлено, что уровень обмена веществ птицы во время линьки увеличивается на 30%. Если птица заболевает или подвергается чрезмерному стрессу во время периода активного роста перьев, в ее организме остается мало резервов для нормального роста перьев. Такие тяжелые периоды отмечены на поверхности перьев характерными линиями («полосами стресса»), расположенными поперек опахал перьев. Линии возникают в результате энергетических сбоев в организме птицы. Они появляются спустя несколько дней или недель после перенесенного птицей стресса. В этих местах качество пера хуже, и оно может быть ломким. Перья птиц могут быть самого разнообразного цвета. За это отвечает пигмент, который находится в основе образующего вещества. Также перья могут приобретать разнообразные оттенки в результате падения на них солнечных лучей. Очень влияет на окраску перьев и пища, которой питаются птицы. Канарейки, питающиеся красным перцем, могут приобретать оранжевый окрас вместо желтого.

2.3 Значение формы и размеров оперения в жизни пернатых на отдельных примерах

У каждой птицы размеры и строение ее перьев индивидуальны. Все зависит от образа жизни каждого конкретного вида. Взять, к примеру, сову. Она летает медленно, но необычайно тихо. Поэтому и перья у нее достаточно мягкие и пушистые. А вот у ястреба, которые летает очень быстро, перья короткие и очень сильно прилегают к телу. Это обеспечивает малое сопротивление воздуха, которое положительно сказывается на скорости.

ПЕРЬЕВОЙ «ВОДОЛАЗНЫЙ КОСТЮМ»

Все хорошо знают крылатую фразу о гусе, вышедшем сухим из воды, но не задумываются, как возникло это изречение. Дело в том, что, когда гуси и утки плавают, вода омывает снаружи лишь перья на животе. К внутренним перьям и коже она не проникает. У всех водоплавающих птиц перьевой «водолазный костюм» устроен так хитро, что крылья целиком защищены от воды перьевыми нишами на боках. Так что крылья даже ныряющих птиц остаются всегда сухими и, вынырнув, птица тут же может взлететь.

А вот у бакланов, много времени проводящих под водой, перья устроены так, что насквозь промокают. Но им только того и надо: теряя воздух из-под перьев, они уменьшают собственную плавучесть, и им легче нырять в погоне за рыбой. По окончанию охоты они должны немного постоять на прибрежной скале и, расправив крылья, тщательно просушиться.

«ШУБА ИЗ ПЕРЬЕВ»

Крыло-шпилька -- по английски «pinwing» (пингвин). Такое название птицы получили за крылья, пригодные не для полета, а для плавания. Птицы гребут крыльями спереди и сверху назад и вниз, словно «летают» в воде со скоростью 36 км в час. А ведь вода плотная -- не воздух. Да и перья пингвинов помогают им не летать, а плавать. Они мелкие и плотные, перекрывают друг друга, как черепица на крыше. Они отлично обтекаемы, растут по всему телу, не оставляя голых мест. Новое перо выталкивает снизу старое.

«Одежда» пингвина для перины не годится: пуховых перьев нет, лишь крохотные «пушинки» снизу на стержне пера. Такая пуховая «подкладка» тонка, и поэтому у пингвина под кожей много жира. В условиях Антарктиды жировая шуба -- не излишество. Да и плотное перо тут помогает. В бурю, когда ветер достигает скорости 20-30 метров в секунду, ни одно перышко на пингвине не трепещет, все перья лежат гладко, плотным слоем укрывая птицу.

Как теплоизоляторы перья даже действеннее шерсти, только такое пернатое, как пингвин, способно выжить зимой на ледяном куполе Арктики, в этой самой холодной области земного шара. Его перья нитевидные, и воздух под ними держится неразрывным слоем вокруг всего туловища. Такое устройство да еще толстая прокладка подкожного жира позволяют пингвину неделями стоять под ледяным ветром при температуре на 400 ниже точки замерзания. А человек, если ему приходится посещать эти места, тоже не растерялся: нашел прекрасное средство для сохранения температуры своего тела -- перья обитающей в Арктике утки (гагачий пух).

«КАНАДСКИЕ ЛЫЖНИКИ»

Перья настолько универсальны, что держат птицу не только в воздухе и на воде, но еще и… на снегу. Белая куропатка, которая водится в Англии, Скандинавии, в Сибири и Канаде, имеет густое, до самых когтей, оперение на лапах, называемое специалистами-орнитологами «канадские лыжи». Благодаря этим лыжам птица не проваливается на рыхлом снегу.

«ПОЧЕМУ Я ВОДОВОЗ?»

А рябки, живущие в Африке, с помощью оперения доставляют воду своим птенцам. Самец у водопоя заходит в воду по грудь и иногда «принимает ванну» до четверти часа, пока перья на груди и брюхе хорошо не промокнут. Затем быстро летит туда, где оставил птенцов. Причем путь бывает неблизкий, и перья на ветерке могут высохнуть. Однако, когда их исследовали, то оказалось, что перья на брюхе рябка из-за особого строения обладают высокой гигроскопичностью, позволяющей вместить и удержать много воды.

Как только папа приземлится, птенцы бегут к нему. Он поднимает живот повыше, а они «сосут» сохранившие влагу перья.

ТРАНСПОРТНОЕ ОПЕРЕНИЕ

Весьма оригинальным способом, известным только у попугаев, переносят веточки и травинки для постройки гнезда некоторые виды африканских попугаев неразлучников и висячие попугаи (лорикулюсы). Неразлучники втыкают обрывки коры и листьев в оперенье спины, а лорикулюсы -не только в оперение спины, но и груди, и шеи. Ученые, исследовав перовое одеяние попугаев, которые нагружают строительный материал на спину, нашли в нем «дополнительную прочность», после чего в науку было введено новое понятие -- «транспортное оперение».

МУЗЫКАЛЬНОЕ ОПЕРЕНИЕ

А есть и музыкальное оперение. Например, у африканского бекаса. Приближаясь к своему гнезду, эта птица ныряет к нему со значительной высоты, издавая непонятный звук «хоо-оо-оо-оо-оо-оо-оох». Оказывается, этот звук получается из-за воздушной струи, протекающей через оттопыренные в стороны перья хвост.

2.4 Значение броской окраски оперения в жизни пернатых

У многих видов пернатых самцы и самки выглядят по-разному, причем в подавляющем большинстве случаев самцы окрашены ярче. В данной работе я провела анализ, почему и для чего природа все устроила именно так, а не иначе. Яркая окраска делает самцов более заметными для хищников, но и более привлекательными для партнерш - первое вредно, второе чрезвычайно выгодно, так что одно компенсирует другое. Считается, что естественный отбор быстро подхватывает изменения окраски самцов, наиболее привлекательные для самок, и приводит к формированию стойкого полового диморфизма. Весенний свадебный, а правильнее, брачный наряд птиц - это и есть частный случай полового диморфизма. Половой диморфизм (от древнегреческого «ди» - два и «морфа» - форма) - это анатомические и морфологические различия между самцами и самками одного и того же биологического вида, не считая половых органов. (Реймерс,1991) Из того же источника я узнаем, что половой диморфизм - явление общебиологическое, широко распространенное среди раздельнополых форм животных и растений. У одних видов птиц свадебный наряд возникает после частичной линьки в виде ярко окрашенного оперения (утиные), у других - бледные перья на некоторых частях тела к весне стираются, и из-под них выступают яркие участки оперения (вьюрки, чеканы, каменки), у третьих к весне появляются ярко окрашенные выросты: красные брови (куриные), выросты у основания клюва (у пеганок) и т.п.

Ни для одной другой группы живых существ окраска тела не имеет такого большого значения, как для птиц. Она может быть криптической, или покровительственной, если имитирует окружающий фон, делая особь незаметной. Особенно часто это наблюдается у самок; в результате, неподвижно сидя на яйцах, они не привлекают внимания хищников. Впрочем, иногда криптически окрашены оба пола.

Многим птицам, живущим среди травы, присущ узор из продольных полос. Кроме того, у них зачастую относительно темный верх и более светлый низ. Поскольку свет падает сверху, нижние части тела оказываются затененными и приближаются по окраске к верхним, а в результате вся птица выглядит плоской и не выделяется на окружающем фоне.

В других случаях окраска бывает расчленяющей, т.е. состоящей из неправильной формы четко очерченных контрастных пятен, что «разбивает» контуры тела на как будто не связанные между собой, не похожие на живое существо части. Окрашенные таким образом кулики, например камнешарка и крикливый зуек, почти невидимы на фоне галечникового пляжа.

И напротив, некоторым птицам свойственны яркие отметины на хвосте, туловище и крыльях, которые «вспыхивают» во время полета. Примерами могут служить белые рулевые перья у юнко, белое туловище шилоклювого дятла и белые полосы на крыльях сумеречного козодоя. Яркие отметины играют защитную роль. Внезапно «вспыхивая» перед атакующим хищником, они на мгновение пугают его, давая птице дополнительное время для бегства; а также могут отвлечь внимание врага от важнейших частей тела. Кроме того, хорошо заметная окраска взрослой особи важна, когда птица притворяется раненой, уводя хищника от гнезда или птенца. Вероятно, яркие пятна способствуют и внутривидовому распознаванию, действуя в качестве сигнальных раздражителей, укрепляющих связь между членами стаи.

Цветной узор помогает находить полового партнера в сезон размножения. Обычно более яркие и контрастные цвета свойственны самцам, использующим их в ходе брачных демонстраций.

2.5 Биологическое значение оперения в жизни птиц

Разные варианты в оперении птиц не появляются сами собой или просто так - они имеют важный биологический смысл и возникают путем сложных биохимических превращений в организме. Если птица имеет две линьки в году, то она обычно имеет и два разных наряда, которые у нее ежегодно повторяются один за другим. Полная линька у птиц обычно бывает осенью после размножения и перед отлетом. В ходе ее птица приобретает скромный наряд. В конце зимы и весной у птиц обычно бывает частичная линька, в результате которой и приобретается то яркое оперение, которое мы называем брачным, так как в этом наряде птица спаривается и приступает к размножению.

Однако есть немало видов птиц, которые весной не линяют, но тем не менее приступают к размножению в наряде, значительно более ярком, нежели их можно было видеть зимой. Наблюдается это у многих птиц, принадлежащих к отряду воробьиных. Ранее полагали, что перья у этих птиц каким-то образом перекрашиваются, но это оказалось не так. Перо птицы - мертвое образование. Однажды сформировавшись, оно может только постепенно разрушаться.

Весеннее оперение самцов и их брачные "турниры" делают турухтанов самыми заметными среди куликов. По мнению орнитологов, разнообразие нарядов помогает этим молчаливым от природы птицам распознавать друг друга во время брачных церемоний. По окончании летней линьки у самцов исчезают перьевые украшения и кожистые бородавки на голове, клюв и ноги становятся более бледными. Оперение приобретает покровительственные тона.

Контрастно окрашенные участки оперения, яркие цвета, специфичные по форме и колориту украшающие перья характерны и для самцов глухаря и тетерева. Особую важность в брачном наряде и ритуале тетеревиных имеет хвост, который при токовании поднимается вертикально и раскрывается веером на 180°. У многих видов курообразных перья хвоста (их называют рулевыми) удлинены и широки, так что когда хвост развернут, они образуют сплошную поверхность. Раскрытый веер имеет свои узоры у разных видов: яркие поперечные полосы (у рябчиков), различной формы белые пятна на черном фоне (у глухарей), белая кайма, венчающая черную поверхность (у белой куропатки).

Брачный наряд птиц играет важнейшую роль в нормальном течении их полового цикла. Внешние различия между полами облегчают опознание и нахождение брачного партнера, служат своеобразной половой приманкой. Эти различия также оказывают влияние на деятельность половых желез партнера. Так что красота самцов пернатых придумана природой с одной лишь целью - продолжение рода.

Заключение

1. Рассмотрев перо с точки зрения эволюции, я узнала, что предками птиц были пресмыкающиеся. Причиной этого стало некоторое сходство рептилий и птиц в строении - чешуя рептилий и зачатки пера птиц формируются под кожей.

2. По форме и строению перьевого покрова, их можно разделить:

Покровные, или контурные, перья.

Пуховые перья, пух.

Нитевидные перья.

3. Значение ярких, эффектных нарядов, формы и размеров украшений в жизни пернатых, играет важнейшую роль для нормального течения полового цикла. Внешние различия между полами облегчают опознание и нахождение брачного партнера, служат своеобразной половой приманкой.

Список использованной литературы

1. Бессарабов Б. Ф. Болезни певчих и декоративных птиц. Россельхозиздат, 1980

2. Биологический словарь, Н.Ф. Реймерс,1991 г., изд. «Наука»

3.Б. Ватсон,М. Харли «Птицы»,издательство «Мир кники»,2007.

4. Д. Квинтен «Болезни птиц»,практика ветеринарного

врача,»Аквариум»,2011

5. Жизнь животных. В 6 т. Т. 6 / А.Б. Банников, П.П. Второв. - М. 2003.

6. Зоология позвоночных / Министерство просвещения. - М. 1973.

7. Зоология позвоночных В. М. Константинов, С. П. Шаталова 2004 Владос

8. Основы зоологии В. А. Цинкевич, Е. И. Бычкова 2012 Беларусь

9. Фролова Е.Н. и др. Практикум по зоологии позвоночных. - М.:

Просвещение, 1985. - 231с

10. Шапкин В.А. и др. Практикум по зоологии позвоночных. - М.: ACADEMIA , 2003. - 201с.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

    Лесные, хищные и водоплавающие птицы. Строение крыла и развитие мускулатуры. Условия обитания в открытых пространствах. Сезонные перелёты у птиц. Окраска и форма яиц. Осеннее образование запасных источников энергии. Роль птиц в природе и жизни человека.

    реферат , добавлен 19.06.2014

    Птицы, адаптировавшиеся к жизни в морской среде. Морфологические особенности, позволяющие птицам выживать в море. Водоотталкивающие свойства оперения. Четыре основные стратегии при добыче птицами корма в морской среде. Жизненный цикл морских видов.

    презентация , добавлен 05.10.2014

    Внешнее строение представителей класса птиц: голова, шея, передние и задние конечности, хвост. Значение перьев: поддерживание тела птицы в воздухе и сохранение постоянной температуры тела. Описание внутренних систем: дыхательной, нервной, выделительной.

    презентация , добавлен 15.04.2014

    реферат , добавлен 16.12.2013

    Особенности строения и жизнедеятельности птиц, размножение и развитие. Сезонные явления в жизни птиц (гнездование, перелет, миграция). Признаки сходства современных птиц и пресмыкающихся. Экологические группы птиц, их значение в природе и жизни человека.

    реферат , добавлен 03.07.2010

    Особенности строения. Сезонные явления в жизни птиц, гнездование, кочевки и перелеты. Приспособленность птиц к различным средам обитания. Роль птиц в природе и их значение в жизни человека.

    курсовая работа , добавлен 26.08.2007

    Описания отряда хищных птиц, в основном ночных, распространённых во всех странах света. Характеристика представителей отряда совообразных. Изучение строения скелета сов, оперения и окраски. Исследование особенностей размножения, поведения и рациона.

    презентация , добавлен 18.05.2015

    Краткая характеристика и ареал обитания дупеля. Отличительные особенности оперения хвоста самца и самки. Изучение типов используемых местообитаний и оценка численности птиц на токовищах. Исследование миграционных процессов с помощью датчиков геолокации.

    дипломная работа , добавлен 23.01.2018

    Знакомство с основными теориями происхождения птиц. Образ жизни птиц леса отряда дятлообразных и курообразных. Биологические особенности ястребообразных и совообразных. Характеристика птиц культурных ландшафтов, их значение для природы и человека.

    доклад , добавлен 06.01.2012

    Колибри: единственное семейство мелких птиц в отряде колибриобразных. Общая характеристика и филогенетическое положение. Яркие цвета и металлический блеск оперения колибри. Высокая скорость полета, питание насекомыми. Опыление некоторых видов орхидей.


Проблема ярких, а то и светящихся красок давно занимала умы людей. Многие ученые и художники трудились над их созданием, и большинство потерпело фиаско. В их числе немецкий химик Клеменс Петтенкофер. Он не был особенно талантливым исследователем, но имел, как говорится, «хорошие руки» и ни с чем не сравнимое упорство. Оно и сыграло с самоотверженным тружеником злую шутку.

Начало исследованиям положил случай. Петтенкофер зарабатывал на жизнь, извлекая из даров тропического леса редкие эфирные масла и другие ценные химические продукты. Сырье для работы он закупал сам, так было дешевле, для чего несколько раз в год приезжал в Гамбург. В один из очередных вояжей он увидел на палубе только что ошвартовавшегося судна ворох вынесенных для просушки шкурок тропических птиц. В те годы в Европе было принято украшать птичьими перьями шляпы и другие предметы дамского туалета. Больше всего его поразило оперение некоторых колибри, переливающееся всеми оттенками синего цвета. У него сразу зародилась мысль извлечь из птичьих перьев пигменты и создать на их основе необыкновенно яркие краски.

Двадцать лет настойчивый ученый сдирал бородки с птичьих перьев, растирал их в ступках, обрабатывал кислотами и щелочами, выдерживал в спиртах и эфирах, кипятил в различных жидкостях, по так и не сумел извлечь из них ни грамма синего пигмента. Теперь мы знаем, что биохромов подобных оттенков животные нашей планеты не имеют и Петтенкофер совершенно зря отдал этому бесперспективному занятию треть своей жизни.

Наиболее обычным и распространенным является черный пигмент – меланин и его разновидность феомеланин. Он желтый или оранжево-красный. Пигментные клетки, носители меланина, получили название меланофоров. Они бывают двух типов. Топкие, удлиненные клетки, расположенные в самых верхних слоях кожи, создают постоянную окраску тела и снабжают пигментом волосы и перья. Меланофоры более глубоких слоев кожи – очень крупные клетки размером до 0,5 миллиметра. Они позволяют животным произвольно менять свою окраску.

Следующий тип пигментных клеток - ксантофоры и эритрофоры содержат каротиноиды и птерины соответственно желтого или красного цвета. Вот насколько скудна исходная палитра животных нашей планеты, и тем не менее они рядятся в яркие одежды, используя всю гамму цветов и оттенков. Как они этого добиваются, я расскажу несколько позже, а сейчас придется снова вернуться к физике света.

Для начала обновим в памяти, как возникает радуга и какие пигменты окрашивают наше небо в ясные солнечные дни. Почему черная бездна космоса со дна воздушного океана кажется нам голубой? Безусловно, в небе нашей планеты нет никаких красителей. Радугой небо украшают прозрачные, а значит, и бесцветные капельки воды, обладающие способностью изменять направление солнечных лучей.

Проведем несложный опыт. Воткните в песчаное дно пруда прямой прут и отойдите чуть в сторону. А теперь внимательно приглядитесь к тому, что получилось. Оказывается, что, с какой стороны ни рассматривать прут, непременно создается иллюзия, что он надломлен по линии, разделяющей воду и воздух. Этот оптический обман происходит из-за преломления, иными словами, благодаря изменению направления световых лучей на границе воздух – вода.

Люди – сухопутные существа, и наш мозг в обыденной жизни практически не сталкивается с анализом информации, приносимой световыми лучами, внезапно меняющими свое направление. Поэтому объекты, погруженные в воду, кажутся нам расположенными не там, где они действительно находятся, а в том месте, откуда был должен начать свое движение световой луч, несущий о них информацию.

Крохотные капельки воды тоже обладают преломляющей способностью, причем величина отклонения лучей от первоначального направления зависит от их длины. В результате солнечные лучи, пройдя через множество капелек, не только изменят направление, они будут рассортированы в соответствии с длиной своих волн, и возникнет радуга. Теперь вместо белого света мы увидим всюцветовую гамму составляющих его компонентов.

Сходные явления придают небу голубой цвет. В воздухе всегда много пыли. В верхних слоях больше всего мельчайших частиц, диаметр которых меньше длины волны желтого и тем более красного света. Для этих лучей такие мелкие частички не являются серьезным препятствием, зато синие лучи с самой короткой длиной волны могут и отражать и рассеивать. Частички пыли рассеивают световые лучи таким образом, что свет, идущий вниз к земле, содержит больше коротковолновых фиолетово-синих лучей, чем длинноволновых – желтых и красных. Вот почему небо для нас окрашено в голубой цвет.

Тот же самый эффект лежит в основе голубой окраски кожных покровов, «одежды» и иных образований тела животных и человека. Например, голубые, как мечта, глазa белокурых красавиц не содержат ни грана голубого пигмента. Зато в радужной оболочке много мельчайших белковых частичек белого цвета, которые так малы, что не способны задержать желто-красные лучи, но отражают голубые. Вот нехитрый секрет окраски глаз людей, чей организм вырабатывает мало желтых, и что еще важней, черных пигментов.

Аналогичное происхождение имеет синяя окраска перьев многих птиц, в том числе хороню всем знакомых волнистых попугайчиков, соек, дальневосточных голубых сорок, синиц-лазоревок и других, и кожи на морде у обезьян-дрилов или шеи у шлемоносных казуаров. Более насыщенный синий или темно-синий цвет обусловлен присутствием черного пигмента – меланина, а зелеными перья становятся, когда в них содержится желтый пигмент. Синие лучи, возникшие вследствие рассеивания света белыми или прозрачными частичками, смешиваются с желтыми, отраженными соответствующим пигментом, и придают перьям зеленую окраску.

Таков механизм возникновения «спокойного» голубого и сине-зеленого цвета живых объектов. Происхождение радужной переливчатой окраски сложнее. Оно связано с интерференцией – взаимодействием волн. С этим явлением школьный курс физики знакомит на примере мыльных пузырей, масляных и нефтяных пятен. Как хорошо известно, мутноватая мыльная водица, тонкие пленки желтовато-бурых масел и нефти приобретают разноцветную переливчатую окраску. Ее характер меняется с изменением угла зрения. Секрет цветовой радуги объясняется тем, что, как бы ни была тонка пленка, световые лучи, отразившиеся от ее нижней поверхности, проходят несколько больший путь, чем волны, отразившиеся от верхней поверхности. При их взаимодействии, если они имеют одинаковую фазу, происходит суммирование, и объединенная волна увеличивается, а если фаза не совпадает (одна волна растет, а другая идет на убыль), они частично друг друга гасят.

Иными словами, амплитуда суммарной волны может возрасти или существенно уменьшиться, а если толщина пленки равна половине длины волны, они полностью гасят друг друга. В результате из светового потока выпадают лучи с определенной длиной волны, и тогда он приобретает окраску, комплектарную «выпавшим». Если световые лучи падают на пленку перпендикулярно, расстояние, которое они проходят от ее верхней поверхности до нижней, значительно короче, чем когда им приходится пересекать ее под каким-то другим углом. Вот почему при перемещении наблюдателя характер окраски меняется.

Благодаря интерференции возникает яркая переливчатая окраска перьев птиц, хитиновых покровов жуков, реже крыльев бабочек. У птиц роль интерферирующей пленки играют уплощенные крючочки на бородках пера. Яркость окраски и у птиц и у насекомых может быть значительно усилена, если интерферирующий слой располагается поверх слоя черного пигмента. Благодаря этому панцири жуков и перья птиц приобретают металлический блеск.

Радужная окраска кожи возникает благодаря кожным клеткам, содержащим гуанин – особое пуриновое вещество. Оно находится внутри клеток в виде набора белых или прозрачных бляшек, ориентированных таким образом, чтобы эффективно отражать свет, падающий на кожу животного. Когда отражение достаточно полное, кожа приобретает белый цвет, если некоторая часть солнечных лучей поглощается, возникает серебристый или золотистый блеск. В сочетании с настоящими пигментными клетками иридофоры участвуют в создании радужной окраски и металлического блеска.

Аналогична природа белых одежд. Белоснежная шерсть обязана своей окраской пузырькам воздуха, заключенным в прозрачную оболочку. Перья – множеству бесцветных крючочков на их бородках. Бабочки – прозрачным чешуйкам, покрывающим крылья, молоко – крохотным капелькам жира, взвешенным в жидкости. Снег – прозрачным кристалликам льда, образующим снежинки. Для создания белого цвета отражающие частички не должны быть слишком маленькими, чтобы не происходило избирательного отражения коротких световых волн и не возникала голубая окраска.

Чтобы изменить наряд, птицам и млекопитающим приходится полностью переодеваться. Некоторые из них линяют два или даже три раза в год. Животным с голой кожей в этом отношении легче. Манипулируя пигментными клетками, они способны менять окраску прямо на глазах за доли секунды, за минуты или, во всяком случае, в течение нескольких часов или дней. У наиболее одаренных художников хроматофоры собраны в функциональные единицы и действуют согласованно, создавая на коже окрашенную точку. В таких объединениях соблюдается определенный порядок. Ближе всего к поверхности находятся ксантофоры и эритрофоры. Под ними, иногда в несколько слоев, располагаются иридофоры. В основании объединения лежит меланофор, отростки которого тянутся к поверхности, оплетая сверху слой иридофоров или всего объединения пигментных клеток. Цвет кожи меняется при рассредоточивании пигмента в хроматофорах верхнего слоя. От состояния черного пигмента зависит потемнение окраски; если меланин густо заполнил отростки клетки, остальные хроматофоры как бы прикрываются темным покрывалом, и животное чернеет.

Существуют и другие формы объединений пигментсодержащих клеток. Наиболее распространено сочетание постоянно окрашенного слоя, способного изменять концентрацию пигмента, и слоя меланофоров, отростки которых оплетают выше лежащие пигментные клетки. Обычно в постоянно окрашенном слое присутствуют только желто-коричневые пигменты. Благодаря подобным объединениям животные способны из желтых или желто-коричневых стать темно-коричневыми или черными.

Многие животные пользуются чужими красителями. Лес богаче всего зеленым пигментом – хлорофиллом. Для вегетарианцев – просто грех не воспользоваться даровой краской. Самый простой способ позеленеть – иметь прозрачное тело и всегда набитый до отказа живот, простите, кишечник. Именно так поступают многие гусеницы.

Другой способ приобрести покровительственную окраску – извлечь краситель из пищи и с помощью кровеносной системы разнести его по всему организму. Процесс этот не настолько прост, как может показаться на первый взгляд. Нужно суметь всосать в кровь крупные молекулы хлорофилла, не повредив их при этом, да и в крови уберечь от разрушения. Тем не менее у многих насекомых этот процесс хорошо отлажен.

У бражников – крупных бабочек, о которых уже шла речь, зелеными частями растений питаются только гусеницы, а взрослые насекомые высасывают из цветов нектар, как колибри, зависая над ними в воздухе. Таким образом, запасы хлорофилла, накопленные в детстве, больше не пополняются. В период окукливания он тщательно сохраняется, и бабочка вылупляется из куколки с солидным запасом зеленой краски, но на свои личные нужды ее не тратит. Она им просто не нужна. Например, в окраске глазчатой зубчатки преобладают желто-коричневые тона. Зеленым пигментом самки снабжают откладываемые яйца. Это позволяет уберечь их от взоров хищников.

Да и вылупляющиеся из таких яиц крохотные гусеницы бывают зелеными еще до первого приема пищи.

К помощи растений прибегают даже млекопитающие, хотя делают это редко. Преимущества зеленой окраски неоспоримы, но цвет этот не в почете. Даже представительницы прекрасной половины человечества, много внимания уделяющие цвету своих волос, охотно окрашивающие их в черный цвет и различные оттенки голубого, сиреневого, желтого и даже розового тонов, «озеленяться» избегают. А вот ленивцам такая окраска необходима, и они дают приют одноклеточным зеленым водорослям. Влажная атмосфера дождевого тропического леса, усиливаемая в глубине шубки испарениями собственного тела, создает для этих влаголюбивых растений вполне подходящие оранжерейные условия. В результате одежда зверя окрашивается в буро-зеленые тона. К сожалению, у музейных препаратов зеленый цвет не сохраняется. При сушке шкур из водорослей получается сено со всеми вытекающими отсюда последствиями.