29.5: الطيور
- Page ID
- 196703
المهارات اللازمة للتطوير
- وصف التاريخ التطوري للطيور
- وصف الخصائص المشتقة في الطيور التي تسهل الطيران
السمة الأكثر وضوحًا التي تميز الطيور عن الفقاريات الحديثة الأخرى هي وجود الريش، وهو قشور معدلة. بينما تطير الفقاريات مثل الخفافيش بدون ريش، تعتمد الطيور على الريش والأجنحة، إلى جانب التعديلات الأخرى في بنية الجسم وعلم وظائف الأعضاء، في الطيران.
خصائص الطيور
الطيور ماصة للحرارة، ولأنها تطير، فإنها تتطلب كميات كبيرة من الطاقة، مما يتطلب معدل أيض مرتفع. مثل الثدييات، التي هي أيضًا ماصة للحرارة، تتمتع الطيور بغطاء عازل يحافظ على الحرارة في الجسم: الريش. يعمل الريش المتخصص الذي يُطلق عليه اسم الريش السفلي على العزل بشكل خاص، حيث يحبس الهواء في الفراغات بين كل ريشة لتقليل معدل فقدان الحرارة. يتم تغطية أجزاء معينة من جسم الطائر بالريش السفلي، وتحتوي قاعدة الريش الأخرى على جزء ناعم، بينما يتم تغطية الطيور حديثة الفقس بالأسفل.
لا يعمل الريش كعزل فحسب، بل يسمح أيضًا بالطيران، مما يتيح الرفع والدفع الضروريين لتصبح محمولة جواً. يتميز الريش الموجود على الجناح بالمرونة، لذلك يتحرك الريش الجماعي وينفصل أثناء تحرك الهواء من خلاله، مما يقلل من السحب على الجناح. ريش الطيران غير متماثل، مما يؤثر على تدفق الهواء فوقها ويوفر بعضًا من قوة الرفع والدفع المطلوبة للرحلة (الشكل\(\PageIndex{1}\)). يوجد نوعان من ريش الطيران على الأجنحة، الريش الأساسي والريش الثانوي. يقع الريش الأساسي عند طرف الجناح ويوفر قوة دفع. يقع الريش الثانوي بالقرب من الجسم، ويتصل بجزء الساعد من الجناح ويوفر الرفع. الريش الكنتوري هو الريش الموجود على الجسم، ويساعد في تقليل السحب الناتج عن مقاومة الرياح أثناء الطيران. إنها تخلق سطحًا ناعمًا وديناميكيًا بحيث يتحرك الهواء بسلاسة فوق جسم الطائر، مما يسمح بالطيران الفعال.
يحدث رفرف الجناح بأكمله في المقام الأول من خلال تصرفات عضلات الصدر والصدر وفوق الكوراكويدوس. هذه العضلات متطورة للغاية في الطيور وتمثل نسبة أعلى من كتلة الجسم مقارنة بمعظم الثدييات. وترتبط هذه العوارض بعارضة على شكل شفرة، مثل القارب، الموجود على عظمة القص. عظمة القص للطيور أكبر من عظمة الفقاريات الأخرى، والتي تستوعب العضلات الكبيرة المطلوبة لتوليد قوة تصاعدية كافية لتوليد الرفع مع رفرف الأجنحة. يوجد تعديل آخر للهيكل العظمي في معظم الطيور وهو اندماج الترقوة (عظام الترقوة) لتشكيل الفركولا أو عظم الترقوة. تتميز الفركولا بالمرونة الكافية للانحناء وتوفير الدعم لحزام الكتف أثناء الرفرفة.
أحد المتطلبات المهمة للرحلة هو انخفاض وزن الجسم. مع زيادة وزن الجسم، يزداد إنتاج العضلات المطلوب للطيران. أكبر طائر حي هو النعام، وفي حين أنه أصغر بكثير من أكبر الثدييات، إلا أنه لا يطير. بالنسبة للطيور التي تطير، فإن تقليل وزن الجسم يجعل الرحلة أسهل. تم العثور على العديد من التعديلات في الطيور لتقليل وزن الجسم، بما في ذلك تهوية العظام. العظام الهوائية هي عظام مجوفة وليست مليئة بالأنسجة (الشكل\(\PageIndex{2}\)). تحتوي على مساحات هوائية متصلة أحيانًا بأكياس هوائية، ولديها دعامات عظمية لتوفير التعزيز الهيكلي. لا توجد العظام الهوائية في جميع الطيور، وهي أكثر انتشارًا في الطيور الكبيرة منها في الطيور الصغيرة. ليست كل عظام الهيكل العظمي تعمل بالهواء المضغوط، على الرغم من أن جماجم جميع الطيور تقريبًا تعمل بالهواء المضغوط.
تشمل التعديلات الأخرى التي تقلل الوزن نقص المثانة البولية. تمتلك الطيور كلواكا، وهي بنية تسمح بإعادة امتصاص الماء من النفايات إلى مجرى الدم. لا يتم طرد حمض اليوريك كسائل ولكنه يتركز في أملاح اليورات التي يتم طردها جنبًا إلى جنب مع المادة البرازية. بهذه الطريقة، لا يتم الاحتفاظ بالماء في المثانة البولية، مما يزيد من وزن الجسم. تمتلك معظم أنواع الطيور مبيضًا واحدًا فقط بدلاً من اثنين، مما يقلل من كتلة الجسم.
الأكياس الهوائية التي تمتد إلى العظام لتكوين عظام تعمل بالهواء المضغوط تنضم أيضًا إلى الرئتين وتعمل في التنفس. على عكس رئتي الثدييات التي يتدفق فيها الهواء في اتجاهين، حيث يتم استنشاقه من الداخل والخارج، ينتقل تدفق الهواء عبر رئتي الطيور في اتجاه واحد (الشكل\(\PageIndex{3}\)). تسمح الأكياس الهوائية بتدفق الهواء أحادي الاتجاه هذا، مما يؤدي أيضًا إلى إنشاء نظام تبادل التيار المتقاطع مع الدم. في نظام التيار المتقاطع أو التيار المعاكس، يتدفق الهواء في اتجاه واحد ويتدفق الدم في الاتجاه المعاكس، مما يخلق وسيلة فعالة للغاية لتبادل الغازات.
تطور الطيور
لا يزال التاريخ التطوري للطيور غير واضح إلى حد ما. نظرًا لهشاشة عظام الطيور، فإنها لا تتحجر مثل الفقاريات الأخرى. الطيور عبارة عن حفاضات، مما يعني أنها تحتوي على فتحتين أو فتحتين في جماجمها. تنتمي الطيور إلى مجموعة من الديابسيدات تسمى الأركوصورات، والتي تشمل أيضًا التماسيح والديناصورات. من المقبول عمومًا أن الطيور تطورت من الديناصورات.
تنقسم الديناصورات (بما في ذلك الطيور) أيضًا إلى مجموعتين، السوريشيا («مثل السحلية») وأورنيثيشيا («مثل الطيور»). على الرغم من أسماء هذه المجموعات، لم تكن الديناصورات الشبيهة بالطيور هي التي أدت إلى ظهور الطيور الحديثة. بدلاً من ذلك، انقسمت سوريشيا إلى مجموعتين: الأولى تضمنت الديناصورات العاشبة طويلة العنق، مثل الأباتوصور. المجموعة الثانية، وهي مفترسات ذات قدمين تسمى الثيروبودات، تشمل الطيور. يُقترح مسار التطور هذا من خلال أوجه التشابه بين أحافير الثيروبود والطيور، وتحديدًا في بنية عظام الورك والمعصم، بالإضافة إلى وجود عظم الترقوة، الذي يتكون من اندماج الترقوة.
إحدى الأحافير المهمة لحيوان متوسط بالنسبة للديناصورات والطيور هي Archeopteryx، وهي من العصر الجوراسي (الشكل\(\PageIndex{4}\)). تعتبر الأركيوبتريكس مهمة في تحديد العلاقة بين الطيور والديناصورات، لأنها أحفورة وسيطة، بمعنى أنها تتميز بخصائص كل من الديناصورات والطيور. يقترح بعض العلماء تصنيفه على أنه طائر، لكن البعض الآخر يفضل تصنيفه على أنه ديناصور. يشبه الهيكل العظمي المتحجر لـ Archeopteryx هيكل الديناصور، وله أسنان بينما الطيور لا تفعل ذلك، ولكن تم تعديل ريشه أيضًا للطيران، وهي سمة مرتبطة فقط بالطيور بين الحيوانات الحديثة. توجد أحافير الديناصورات القديمة ذات الريش، لكن الريش لا يتمتع بخصائص ريش الطيران.
لا يزال من غير الواضح بالضبط كيف تطورت الرحلة في الطيور. توجد نظريتان رئيسيتان، الفرضية الشجرية («الشجرة») والفرضية الأرضية («الأرض»). تفترض الفرضية الشجرية أن السلائف التي تعيش في الأشجار للطيور الحديثة قفزت من فرع إلى فرع باستخدام ريشها للانزلاق قبل أن تصبح قادرة تمامًا على الطيران. وعلى النقيض من ذلك، ترى الفرضية الأرضية أن الجري كان حافزًا للطيران، حيث يمكن استخدام الأجنحة لتحسين الجري ثم استخدامها في الطيران. مثل السؤال عن كيفية تطور الطيران، لا يزال السؤال عن كيفية تطور الماص الحراري في الطيور دون إجابة. يوفر الريش العزل، ولكن هذا مفيد فقط إذا تم إنتاج حرارة الجسم داخليًا. وبالمثل، لا يكون إنتاج الحرارة الداخلية قابلاً للتطبيق إلا إذا كان العزل موجودًا للاحتفاظ بهذه الحرارة. لقد تم اقتراح أن أحدهما أو الآخر - الريش أو ماص الحرارة - تطور استجابة لبعض الضغوط الانتقائية الأخرى.
خلال العصر الطباشيري، كانت المجموعة المعروفة باسم Enantiornithes هي نوع الطيور السائد (الشكل\(\PageIndex{5}\)). Enantiornithes تعني «الطيور المعاكسة»، والتي تشير إلى حقيقة أن بعض عظام القدمين يتم ربطها بشكل مختلف عن الطريقة التي يتم بها ربط العظام في الطيور الحديثة. شكلت هذه الطيور خطًا تطوريًا منفصلاً عن الطيور الحديثة، ولم تنجو بعد العصر الطباشيري. إلى جانب Enantiornithes، كانت طيور Ornithurae (الخط التطوري الذي يشمل الطيور الحديثة) موجودة أيضًا في العصر الطباشيري. بعد انقراض Enantiornithes، أصبحت الطيور الحديثة هي الطائر المهيمن، مع حدوث إشعاع كبير خلال عصر حقب الحياة الحديثة. يشار إلى الطيور الحديثة باسم Neornithes («الطيور الجديدة»)، ويتم تصنيفها الآن إلى مجموعتين، Paleognathae («الفك القديم») أو الجرذان، وهي مجموعة من الطيور التي لا تطير بما في ذلك النعام والإيموس والريا والكيوي والنوجناثي («الفك الجديد»)، والتي تشمل جميع الطيور الأخرى.
الاتصال الوظيفي: طبيب بيطري
يعالج الأطباء البيطريون الأمراض والاضطرابات والإصابات في الحيوانات، وخاصة الفقاريات. يعالجون الحيوانات الأليفة والماشية والحيوانات في حدائق الحيوان والمختبرات. عادةً ما يعالج الأطباء البيطريون الكلاب والقطط، ولكنهم يعالجون أيضًا الطيور والزواحف والأرانب والحيوانات الأخرى التي يتم الاحتفاظ بها كحيوانات أليفة. يقوم الأطباء البيطريون الذين يعملون مع المزارع والمزارع بمعالجة الخنازير والماعز والأبقار والأغنام والخيول.
يُطلب من الأطباء البيطريين إكمال شهادة في الطب البيطري، والتي تشمل أخذ دورات في فسيولوجيا الحيوان، والتشريح، وعلم الأحياء الدقيقة، وعلم الأمراض، من بين العديد من الدورات الأخرى. تختلف وظائف الأعضاء والكيمياء الحيوية لأنواع الفقاريات المختلفة اختلافًا كبيرًا.
يتم تدريب الأطباء البيطريين أيضًا على إجراء الجراحة على العديد من أنواع الفقاريات المختلفة، الأمر الذي يتطلب فهمًا للتشريح المختلف اختلافًا كبيرًا لمختلف الأنواع. على سبيل المثال، تحتوي معدة المجترات مثل الأبقار على أربع مقصورات مقابل مقصورة واحدة لغير المجترات. تتمتع الطيور أيضًا بتكيفات تشريحية فريدة تسمح بالطيران.
يقوم بعض الأطباء البيطريين بإجراء البحوث في الأوساط الأكاديمية، مما يوسع معرفتنا بالحيوانات والعلوم الطبية. يتضمن أحد مجالات البحث فهم انتقال الأمراض الحيوانية إلى البشر، والتي تسمى الأمراض الحيوانية المنشأ. على سبيل المثال، أحد المجالات المثيرة للقلق الشديد هو انتقال فيروس أنفلونزا الطيور إلى البشر. أحد أنواع فيروس إنفلونزا الطيور، H5N1، هو سلالة شديدة الإمراضية تنتشر في الطيور في آسيا وأوروبا وأفريقيا والشرق الأوسط. على الرغم من أن الفيروس لا ينتقل بسهولة إلى البشر، فقد كانت هناك حالات انتقال من الطيور إلى البشر. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لفهم كيف يمكن لهذا الفيروس عبور حاجز الأنواع وكيف يمكن منع انتشاره.
ملخص
الطيور ماصة للحرارة، مما يعني أنها تنتج حرارة أجسامها وتنظم درجة حرارتها الداخلية بشكل مستقل عن درجة الحرارة الخارجية. لا يعمل الريش كعزل فحسب، بل يسمح أيضًا بالطيران، مما يوفر الرفع بالريش الثانوي والدفع بالريش الأساسي. العظام الهوائية هي عظام مجوفة وليست مليئة بالأنسجة، وتحتوي على مساحات هوائية متصلة أحيانًا بحويصلات هوائية. ينتقل تدفق الهواء عبر رئتي الطيور في اتجاه واحد، مما يؤدي إلى تبادل التيار المتقاطع مع الدم. الطيور هي ديابسيدات وتنتمي إلى مجموعة تسمى الأركوصورات. يُعتقد أن الطيور قد تطورت من الديناصورات الثيروبود. أقدم أحفورة معروفة للطيور هي تلك الخاصة بـ Archeopteryx، والتي تعود إلى العصر الجوراسي. يتم تصنيف الطيور الحديثة الآن إلى مجموعتين، Paleognathae و Neognathae.
مسرد المصطلحات
- الأركيوبترس
- الأنواع الانتقالية من الديناصور إلى الطيور من العصر الجوراسي
- ريشة الكنتور
- ريشة تخلق سطحًا ديناميكيًا للطيران الفعال
- ريش الريش
- ريشة متخصصة للعزل
- إنانتيورينثيس
- مجموعة الطيور المهيمنة خلال العصر الطباشيري
- ريشة الطيران
- ريشة متخصصة في الطيران
- فوركولا
- عظم الترقوة الذي يتكون من اندماج الترقوة
- نيوجناثا
- طيور أخرى غير باليوجناثاي
- النورنيثس
- طيور حديثة
- باليوجناثا
- النمل؛ الطيور التي لا تطير، بما في ذلك النعام والنعام
- عظم هوائي
- عظم مملوء بالهواء
- الريش الأساسي
- ريشة تقع على طرف الجناح توفر قوة الدفع
- ريشة ثانوية
- ريشة تقع في قاعدة الجناح الذي يوفر الرفع
- ثيروبود
- مجموعة الديناصورات الأسلاف للطيور