Vertebrata II. Ptáci a Savci

1. 2010 Vertebrata II.Ptáci a Savci

2. Fylogenetické zařazení ptáků a savců a jejich vztah k ostatním skupinám

3. Ptáci (Aves) – popis skupiny • Endotermní obratlovci (= mají stálou tělesnou teplotu) • Rohovité šupiny (vlastní plazům) se nacházejí pouze na nohách, zbytek těla je kryt peřím. Kožní žlázy jsou ztraceny s výjimkou mazové žlázy (glandula uropygii) • Kosti jsou velmi lehké a obvykle duté. Sternum je široké a obvykle opatřeno hřebenem, na který se upínají létací svaly. Redukované ocasní obratle srůstají a vytváří tzv. pygostyl

4. Ptáci (Aves) – popis skupiny • Oči a vizuální centra v mozku jsou velké a velmi důležité. Vnitřní ucho obsahuje hlemýžď; ten ale není ani dlouhý ani stočený • U současných druhů přítomny úzké čelisti tvořící rohovitý zobák, zuby chybí. V tenkém střevu přítomny klky (villi) • Plíce jsou relativně malé, ale je vytvořen neobvyklý systém vzdušných vaků, který zajišťuje jednosměrné proudění vzduchu plícemi

5. Ptáci (Aves) – popis skupiny • Je vytvořeno kompletní čtyřoddílové srdce, dokonale rozdělující okysličenou a odkysličenou krev • Močový měchýř chybí, vylučovanou látkou je kyselina močová • Ptáci jsou oviparní. Oplození vnitřní, párový vaječník a vejcovod je ztracen, vejce jsou bohatá na žloutek. Jak vejce putuje vejcovodem, získává albuminový obal (bílek) a vápenitou skořápku.

6. Evoluční vztahy • nejbližší příbuzní jsou krokodýli • ptáci i krokodýli vznikli ze skupiny archosauria • ptáci pak konkrétně ze skupiny Saurischia (kam například patřil i Tyrannosaurus) • ptáky je možno chápat jako opeřené dinosaury • Archaeopteryx, Německo, 150 miliónů let, dinosauří kostra + peří • Sinornis, Čína, 135 miliónů let, již byl určitě schopen aktivního letu • Eoalulavis, Španělsko, 115 miliónů let, velikosti pěnkavy, již měl tzv.alulu. (= tito tvorové již byli schopni obratných manévrů ve vzduchu)

7. Evoluce ptáků • Ptáci jsou „opeření dinosauři“ • Téměř všechny ptačí řády vznikají ještě před koncem křídy, tedy před zánikem dinosaurů • Dnes se odlišuje cca 28 řádů

8. Archaeopteryx • Archaeopteryx – asi velikosti vrány • Lebka má zuby • Kosti jsou plné (ptáci je mají duté) • Dlouhý „plazí“ ocas • Sternum nemá hřeben pro uchycení létacích svalů • Peří je asymetrické – snad mohl létat na krátké vzdálenosti

9. Archaeopteryx

10. Adaptace k letu

11. Adaptace k letu – srovnání kosti ptáků a savců Hmotnost kostry většiny ptáků je asi 4% hmotnosti těla; u savců je to 15 – 30%. Ptačí kosti jsou tenkostěnné, duté, a velmi lehké. Řada kostí je pneumatizovaných, tj, vstupují do nich výběžky vzdušných vaků. Např. kostra fregatky s rozpětím křídel 2 m váží pouze 115 g což je méně než váha jejího peří.

12. Ptačí pero • vzniká podobně jako šupiny „plazů“, jen vnitřní dužina pera je napojena na cévní elementy, které rostoucí pero vyživují krví a dodávají pigmenty • jak pero stárne, krevní zásobování je přerušeno, z pera se stává mrtvá, keratinizovaná struktura uložena v epidermálním folikulu • péče o peří • preening • maštění z glandula uropygii • anting – kyselina mravenčí působí toxicky na parazity, anting je běžný u mnoha pěvců

13. Struktura ptačího pera Prapor Háčky (hamuli) Paprsky (radii) Větve (rami) Osten (rhachis) Brk (calamus)

14. Let

15. Ptačí let Čím je pták hmotnější, tím roste hmotnost jeho svalů v rychlejším poměru než plocha jeho křídla. Větší ptáci mají proto relativně větší křídla než malé druhy; i tak ale hranice hmotnosti létajících ptáků je přibližně 15 kg.

16. Let albatrosa Tomuto typu letu využívající nestejnou rychlost větru (díky tření o vlny je vítr u hladiny pomalejší) říkáme dynamické plachtění

17. Ptačí let Typy letu Klouzavý let Plachtění - sup Veslovací let - kos Třepetavý let - poštolka Vířivý let - kolibřík

18. Vznik letu Peří zřejmě vzniklo původně jako izolační materiál a teprve později bylo využito k létání. Opeřené přední končetiny možná pomáhaly i při rychlém pronásledování kořisti. Tomuto jevu říkáme obecně exaptace. (= struktura vznikla k jednomu účelu se později užívá k jinému) Rod Caudipteryx

19. Vznik letu Bambiraptor feinbergi žil před 75 milióny lety. Peří, původně sloužící k tepelné isolaci, může později napomoci letu. Let možná vznikl jako protažený skok za kořistí. Čím více okolní teplota klesá, tím více se kos černý (Turdus merula) zakulacuje

20. Anatomie ptáků Lebka: velké očnice a bezzubý zobák Krk: proměnlivý počet krčních obratlů; obratle jsou spojeny tak, aby umožnily velkou pohyblivost hlavě Tělo: naopak zkrácené, poslední hrudní, bederní, křížové a přední ocasní obratle srůstají v jednolitou kost zvanou synsacrum. S touto kostí srůstají i kosti pánevní – o. ilium, ischium a pubis.

21. Anatomie ptáků • atlas je je jen na jednom místě napojen na lebku, což umožňuje značnou rotaci lebky vzhledem k páteři • spolu s pohyblivým krkem je možno hlavu a krk ptáka chápat jako pátou končetinu

22. Anatomie ptáků Hrudní kost má široký hřeben pro upevnění létacích svalů. Žeber je 3 – 9 párů. Jsou dvoudílná a oba díly spojuje malý kloub. Dolní díly jsou kloubovitě spojena s prsní (=hrudní) kostí. Horní díly mají vytvořeny háčkovité výběžky (processi uncinati), kterými se opírají o následující žebro. P. uncinati značně přispívají k pevnosti hrudního koše a umožňují lepší úpon mezižeberních svalů.

23. Anatomie ptáků Kostru křídla připevňuje k hrudnímu koši pletenec lopatkový, tvořený třemi páry kostí. Nejmohutnější z nich jsou kosti krkavčí (coracoideae), které nasedají na přední hranu prsní kosti a podpírají ramenní kloub. Lopatky (scapulae) jsou ploché dlouhé šavlovité útvary, rovnoběžné s páteří a spojené vazy se žebry. Klíční kosti (claviculae) jsou slabé a srůstají do vidlicovitého útvaru - furculy Kostra kolibříka

24. Anatomie ptáků Z prstů horní končetiny se zachovaly jen tři, a to II., III. a IV. prst. Na druhém prstu narůstá svazek per zvaný křidélko (alula). Tento prst je vztyčitelný a díky tomu se křidélko uplatňuje při přistávání a letových manévrech. Dolní končetina: první prst je vždy otočen dozadu; u papoušků, sov a datlů je IV. prst otočen rovněž vzad

25. Morfologie ptačího těla Podle typu zobáku můžeme odhadnout typ potravní specializace. Např. hmyzožravci – zobák úzký a tenký, zrnojedi – kuželovitý a silný

26. Svalstvo ptáků • Mohutné létací svaly jsou velký sval prsní (musculus pectoralis major), který táhne křídlo směrem dolů a hluboký sval prsní (musculus supracoracoideus), který táhne křídlo vzhůru. Tyto dva svaly tvoří 15 – 35% hmotnosti ptáka • V kosterní (příčně pruhované) svalovině jsou dva typy vláken: červená – vysoký obsah hemoglobinu a myoglobinu, mnoho mitochondrií, aerobní, spalují tuky: vytrvalí letci – holubi, kachny, kolibříci, rorýsi bílá – pracují 5 – 10x rychleji než červená, málo myoglobinu, málo mitochondrií, anaerobní, prudký start do vzduchu ale rychlá únava a hromadění k. mléčné - kurové

27. Smyslové orgány a nervová soustava • Čich – redukovaný vzhledem k častému pobytu nad zemí (výjimkou je kiwi s nozdrami na špičce zobáku, čich mu pomáhá v hledání žížal; rovněž někteří kondoři) • Zrak – nejlepší z obratlovců; oči tvoří 15% hmotnosti hlavy (u člověka 1%). Čočka je schopna akomodace. Ve žluté skvrně je u dravců přes 1 000 000 čípků/1mm2 (u člověka 150 000). Dravci mají navíc přídatnou žlutou skvrnu. Ptáci mají 4-5 typů čípků (člověk 3), jsou proto daleko citlivější na barevné odstíny V místě slepé skvrny vstupuje do oka hřebínek (pecten), pravděpodobně přivádí do oka výživu a kyslík. Oči jsou chráněny třemi víčky, horním, dolním a mžurkou

28. Smyslové orgány a nervová soustava • Sluch – vynikající; cochlea je rovná, ale podobně jako lidé jsou ptáci schopni rozlišit velký rozsah frekvencí; jediná sluchová kůstka • Nervová soustava – rozvinutý zejména mozeček (rovnováha za letu = „automatický pilot“), ve středním mozku dva mohutné zrakové laloky a koncový mozek • Mozek ptáků v poměru k tělu je 6-11x větší než u plazů

29. Srovnání sluchu plazů a savců Columella = stapes

30. Trávicí soustava

31. Trávicí soustava • Zobák – podle druhu potravy • Jazyk – u datlů dlouhý se zpětnými háčky • Vole (ingluvies) – zásobárna potravy, její změkčení, někdy i natrávení, u krmivých zásobárna potravy pro mladé; u holubů a plameňáků vytváří vole hmotu analogickou mléku • Žláznatý žaludek (proventriculus) – slabé stěny, trávicí enzymy; u dravců a sov se zde tvoří vývržky • Svalnatý žaludek (ventriculus) – dokončení chemického trávení, mohutné svaly zejména u zrnožravých; četné kaménky napomáhají mechanickému rozmělňování potravy

32. Oběhová soustava ptáků a savců

33. Oběhová soustava • Kolibřík – 600 úderů srdce za minutu • Pštros – 70 úderů srdce za minutu • Teplota těla = u všech ptáků mezi 40 – 42 stupni Celsia

34. Plicní vaky ptáků Plíce ptáků jsou mnohem menší než plíce savců, ale jsou mnohem účinnější, protože jimi proudí vzduch jen jedním směrem. Díky vzdušným vakům mohou ptáci létat i ve velké nadmořské výšce (některé druhy až 10 000m)

35. Plicní vaky ptáků • Ptáci mají 5 párů vzdušných vaků: • Rezervoáry vzduchu • Odlehčení těla • Tepelná izolace • Ochlazování těla (nahrazují potní žlázy) • Na konci průdušnice je syrinx – hlasové ústrojí

36. Plicní vaky ptáků

37. Vylučovací soustava • Metanefrické ledviny • Chybí močový měchýř • Někteří mají vytvořenu Henleovu kličku (=reabsorbce vody) podobně jako savci • Vylučovanou látkou je kyselina močová • Mořští ptáci se mohou zbavovat přebytku solí zvláštními žlázami nad očima, které ústí do nosní dutiny

38. Rozmnožování • Oviparní • Pštrosi, kachny a husy mají vytvořený kopulační orgán; ostatní se páří přiložením kloak • Pravý vaječník chybí; mimo období rozmnožování levý vaječník velmi malý • Teritorium označuje zpěv; složité epigamní chování • Různé typy hnízd

39. Různé typy hnízd

40. Migrace a navigace Krom dědičné složky i zkušenost. Orientace pomocí hvězd, slunce a snad i zemského magnetismu. Při opakovaných cestách i podle význačných míst v krajině.

41. Migrace a navigace • Ptáci tažní – rorýs, vlaštovka, budníčci (v Evropě tři významné tahové cesty – přes Gibraltar, přes Sicílii a přes Řecko) • Ptáci stálí – výr, kos • Ptáci potulní – brhlíci, sýkory

42. Hnízdění • velikost snůšky 1 – 25 vajec • jedno vejce: trubkonosí a někteří dravci • dvě vejce holubi: někteří dravci a sovy • čtyři vejce: bahňáci • bílá vejce mají ptáci, kteří hnízdí v dutinách nebo jejichž předkové v dutinách hnízdili • (Gaisler, J., Zima, J., (2007) Zoologie obratlovců. Academia, Praha, str. 453)

43. Starost o mláďata • Ptáci krmiví (=nidikolní = altriciální) – mláďata se rodí holá a slepá, vyžadují rodičovskou péči, např. pěvci • Ptáci nekrmiví (=nidifugní = prekociální) – krátce po narození jsou mláďata schopna se sama krmit – např. vrubozobí

44. Jemnější dělení • Superprekociální: taboni. Krátce po vylíhnutí zcela nezávislá na rodičích • Prekociální: běžci, vrubozobí, kurové. Potravu sbírají samostatně, ale nemají plně vyvinutou termoregulaci, samec či samice je vodí a zahřívají • Subprekociální: chřástalové, jeřábi, potápky. Po vylíhnutí opuští hnízdo, ale rodiče je vodí a krmí • Semiprekociální: rackové, buřňáci, tučňáci. Mají prachové peří a fungující smyslové orgány, ale zůstávají v hnízdě nebo jeho okolí, kde je rodiče krmí • Semialtriciální: volavky, dravci, albatrosi. Jsou porostlá hnízdním prachem a mají vyvinutí smyslové orgány, ale rodiče je krmí a zahřívají • Altriciální: pěvci, papoušci, šplhavci. Po vylíhnutí jsou na většině těla holá a slepá, ektotermní, zcela odkázaná na péči rodičů (Gaisler, J., Zima, J., (2007) Zoologie obratlovců. Academia, Praha, str. 454)

45. Apteryx australis mantelli (Kiwi) vejce váží 1/6 hmotnosti matky v jejím těle se tvoří měsíc; ve snůšce jsou dvě vejce po vylíhnutí se během jednoho týdne mláďata stávají samostatná

46. Etologie - ukázky

47. Systém • Nadřád: Běžci (Paleognathae) Řád: Tinamy (Tinamiformes) Řád: Nanduové (Rheiformes) Řád: Pštrosi (Struthioniformes) Řád: Kasuárové (Casuariiformes) Řád: Kiviové (Apterygiformes)

48. Systém • Nadřád: Letci (Neognathae) Řád: Potápky (Podicipediformes) Řád: Tučňáci (Sphenisciformes) Řád: Trubkonosí (Procelariiformes) Řád: Veslonozí (Pelecaniformes) Řád: Vrubozobí (Anseriformes) Řád: Plameňáci (Phoenicopteriformes) Řád: Brodiví (Ciconiiformes) Řád: Dravci (Falconiformes)

49. Systém Řád: Hrabaví (Galliformes) Řád: Krátkokřídlí (Gruiformes) Řád: Bahňáci (Charadriiformes) Řád: Potáplice (Gaviiformes) Řád: Holubi (Columbiformes) Řád: Papoušci (Psittaciformes) Řád: Myšáci (Coliiformes) Řád: Turakové (Musophagiformes)

50. Systém Řád: Kukačky (Cuculiformes) Řád: Sovy (Strigiformes) Řád: Lelkové (Caprimulgiformes) Řád: Svišťouni (Apodiformes) Řád: Trogoni (Trogoniformes) Řád: Srostloprstí (Coraciiformes) Řád: Šplhavci (Piciformes) Řád: Pěvci (Passeriformes) – 60% všech ptáků