29.5: Ndege

Ujuzi wa Kuendeleza

• Eleza historia ya mabadiliko ya ndege
• Eleza sifa zinazotokana na ndege zinazowezesha kukimbia

Tabia ya dhahiri zaidi inayoweka ndege mbali na vimelea vingine vya kisasa ni kuwepo kwa manyoya, ambayo ni mizani iliyopita. Wakati wenye uti wa mgongo kama popo wanaruka bila manyoya, ndege wanategemea manyoya na mabawa, pamoja na marekebisho mengine ya muundo wa mwili na fiziolojia, kwa kukimbia.

Tabia ya Ndege

Ndege ni endothermic, na kwa sababu wanaruka, wanahitaji kiasi kikubwa cha nishati, na kuhitaji kiwango cha juu cha metabolic. Kama mamalia, ambayo pia ni endothermic, ndege wana kifuniko cha kuhami kinachohifadhi joto mwilini: manyoya. Manyoya maalumu yanayoitwa chini manyoya ni hasa kuhami, kukandamiza hewa katika nafasi kati ya kila manyoya ili kupunguza kiwango cha kupoteza joto. Sehemu fulani za mwili wa ndege hufunikwa kwenye manyoya ya chini, na msingi wa manyoya mengine huwa na sehemu ya chini, ilhali ndege wapya waliopigwa hufunikwa chini.

Manyoya sio tu kutenda kama insulation lakini pia kuruhusu kukimbia, kuwezesha kuinua na kuzingatia muhimu kuwa hewa. Manyoya juu ya mrengo ni rahisi, hivyo manyoya ya pamoja huhamia na kutenganisha kama hewa inapita kupitia kwao, kupunguza drag kwenye mrengo. Ndege manyoya ni asymmetrical, ambayo huathiri airflow juu yao na hutoa baadhi ya kuinua na thrusing nguvu inahitajika kwa ajili ya kukimbia (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Aina mbili za manyoya ya ndege hupatikana kwenye mabawa, manyoya ya msingi na manyoya ya sekondari. Manyoya ya msingi iko kwenye ncha ya mrengo na hutoa. Manyoya ya sekondari iko karibu na mwili, ambatanisha sehemu ya forearm ya mrengo na kutoa kuinua. Manyoya ya contour ni manyoya yaliyopatikana kwenye mwili, na husaidia kupunguza drag zinazozalishwa na upinzani wa upepo wakati wa kukimbia. Wao huunda uso laini, aerodynamic ili hewa iende vizuri juu ya mwili wa ndege, kuruhusu kukimbia kwa ufanisi.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Manyoya ya msingi iko kwenye ncha ya mrengo na hutoa; manyoya ya sekondari iko karibu na mwili na hutoa kuinua.

Kupigwa kwa mrengo mzima hutokea hasa kupitia matendo ya misuli ya kifua, pectoralis na supracoracoideus. Misuli hii ni maendeleo sana katika ndege na akaunti kwa asilimia kubwa ya molekuli mwili kuliko katika mamalia wengi. Hizi zinaunganishwa na keel yenye umbo la blade, kama ile ya mashua, iko kwenye sternum. Sternum ya ndege ni kubwa kuliko ile ya vimelea vingine, ambayo inashughulikia misuli mikubwa inayotakiwa kuzalisha nguvu ya kutosha juu ili kuzalisha kuinua kwa kupigwa kwa mabawa. Mabadiliko mengine ya mifupa yaliyopatikana katika ndege nyingi ni fusion ya clavicles mbili (collarbones), kutengeneza furcula au wishbone. Furcula ni rahisi kutosha kuinama na kutoa msaada kwa mshipa wa bega wakati wa kupiga.

Mahitaji muhimu ya kukimbia ni uzito mdogo wa mwili. Kama uzito wa mwili unavyoongezeka, pato la misuli linalohitajika kwa kuongezeka kwa kuruka. Ndege mkubwa zaidi hai ni mbuni, na ilhali ni ndogo sana kuliko mamalia wakubwa, ni wasio na ndege. Kwa ndege ambazo huruka, kupunguza uzito wa mwili hufanya ndege iwe rahisi. Marekebisho kadhaa hupatikana katika ndege ili kupunguza uzito wa mwili, ikiwa ni pamoja na pneumatization ya mifupa. Mifupa ya nyumatiki ni mifupa ambayo ni mashimo, badala ya kujazwa na tishu (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Zina vyenye nafasi za hewa ambazo wakati mwingine huunganishwa na mifuko ya hewa, na zina vipande vya mfupa ili kutoa uimarishaji wa miundo. Mifupa ya nyumatiki haipatikani katika ndege zote, na ni pana zaidi katika ndege kubwa kuliko ndege wadogo. Sio mifupa yote ya mifupa ni nyumatiki, ingawa fuvu za karibu ndege zote ni.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Ndege wengi wana mifupa ya mashimo, ya nyumatiki, ambayo hufanya ndege iwe rahisi.

Marekebisho mengine ambayo hupunguza uzito ni pamoja na ukosefu wa kibofu cha mkojo. Ndege zina cloaca, muundo ambao inaruhusu maji kufyonzwa tena kutoka taka tena kwenye damu. Asidi ya uric haijafukuzwa kama kioevu lakini imejilimbikizia kwenye chumvi za urati, ambazo hufukuzwa pamoja na suala la fecal. Kwa njia hii, maji hayafanyike kwenye kibofu cha mkojo, ambacho kingeongeza uzito wa mwili. Aina nyingi za ndege zina ovari moja tu badala ya mbili, zaidi kupunguza molekuli ya mwili.

Mifuko ya hewa inayoenea ndani ya mifupa kuunda mifupa ya nyumatiki pia hujiunga na mapafu na kufanya kazi katika kupumua. Tofauti na mapafu ya mamalia ambayo hewa inapita kwa njia mbili, kama inapumua ndani na nje, upepo wa hewa kupitia mapafu ya ndege husafiri katika mwelekeo mmoja (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Mifuko ya hewa inaruhusu hewa hii isiyo na mwelekeo, ambayo pia hujenga mfumo wa kubadilishana msalaba wa sasa na damu. Katika mfumo wa sasa wa msalaba au wa sasa, hewa inapita katika mwelekeo mmoja na damu inapita kwa mwelekeo kinyume, na kujenga njia bora sana za kubadilishana gesi.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Kupumua kwa ndege ni mfumo wa ufanisi wa kubadilishana gesi na hewa inayozunguka unidirectionally. Wakati wa kuvuta pumzi, hewa hupita kutoka kwenye trachea hadi kwenye mifuko ya hewa ya nyuma, kisha kupitia mapafu hadi kwenye mifuko ya hewa ya anterior. Sacs za hewa zinaunganishwa na mambo ya ndani ya mifupa ya mifupa. Wakati wa kutolea nje, hewa kutoka kwenye mifuko ya hewa hupita kwenye mapafu na nje ya trachea. (mikopo: mabadiliko ya kazi na L. Shyamal)

mageuzi ya ndege

Historia ya mabadiliko ya ndege bado haijulikani. Kutokana na udhaifu wa mifupa ya ndege, hawana fossilize pamoja na wenye uti wa mgongo wengine. Ndege ni diapsids, maana wana fenestrations mbili au fursa katika fuvu zao. Ndege ni ya kundi la diapsids inayoitwa archosaurs, ambayo pia inajumuisha mamba na dinosaurs. Inakubaliwa kwa kawaida kwamba ndege zilibadilika kutoka kwa dinosaurs.

Dinosaurs (ikiwa ni pamoja na ndege) hugawanyika zaidi katika makundi mawili, Saurischia (“mjusi kama”) na Ornithischia (“ndege kama”). Licha ya majina ya makundi haya, haikuwa dinosaurs kama ndege ambayo ilitoa ndege za kisasa. Badala yake, Saurischia iligawanyika katika makundi mawili: Moja ni pamoja na dinosaurs ya muda mrefu ya herbivorous, kama vile Apatosaurus. Kundi la pili, wadudu wa bipedal wanaoitwa theropods, hujumuisha ndege. Kozi hii ya mageuzi inapendekezwa na kufanana kati ya fossils za theropod na ndege, hasa katika muundo wa mifupa ya hip na mkono, pamoja na kuwepo kwa wishbone, iliyoundwa na fusing ya clavicles.

Moja muhimu ya mafuta ya mnyama kati ya dinosaurs na ndege ni Archaeopteryx, ambayo ni kutoka kipindi cha Jurassic (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)). Archaeopteryx ni muhimu katika kuanzisha uhusiano kati ya ndege na dinosaurs, kwa sababu ni kisukuku cha kati, maana ina sifa za dinosaurs na ndege. Wanasayansi wengine wanapendekeza kuuainisha kama ndege, lakini wengine wanapendelea kuiainisha kama dinosaur. Mifupa ya fossilized ya Archaeopteryx inaonekana kama ile ya dinosaur, na ilikuwa na meno ambapo ndege hawana, lakini pia ilikuwa na manyoya yaliyobadilishwa kwa kukimbia, tabia inayohusishwa tu na ndege kati ya wanyama wa kisasa. Fossils ya dinosaurs ya zamani ya feathered zipo, lakini manyoya hawana sifa za manyoya ya ndege.

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): (a) Archaeopteryx aliishi mwishoni mwa kipindi Jurassic karibu 150 miaka milioni iliyopita. Ilikuwa na meno kama dinosaur, lakini ilikuwa na (b) manyoya ya ndege kama ndege wa kisasa, ambayo inaweza kuonekana katika kisukuku hiki.

Bado haijulikani hasa jinsi ndege ilivyobadilika katika ndege. Nadharia kuu mbili zipo, nadharia ya arboreal (“mti”) na nadharia ya duniani (“ardhi”) hypothesis. Hypothesis ya arboreal inasema kwamba watangulizi wa miti kwa ndege wa kisasa waliruka kutoka tawi hadi tawi kwa kutumia manyoya yao kwa kupiga mbizi kabla ya kuwa na uwezo kamili wa kukimbia ndege. Tofauti na hili, hypothesis duniani inashikilia kuwa kukimbia ilikuwa kichocheo cha kukimbia, kwani mbawa zinaweza kutumika kuboresha mbio na kisha ikawa kutumika kwa kukimbia ndege. Kama swali la jinsi ndege ilivyobadilika, swali la jinsi endothermy ilivyobadilika katika ndege bado haijajibiwa. Manyoya hutoa insulation, lakini hii ni manufaa tu ikiwa joto la mwili linazalishwa ndani. Vile vile, uzalishaji wa ndani wa joto unafaa tu ikiwa insulation iko sasa ili kuhifadhi joto hilo. Imependekezwa kuwa moja au nyingine-manyoya au endothermy-ilibadilika katika kukabiliana na shinikizo lingine la kuchagua.

Wakati wa Cretaceous, kundi linalojulikana kama Enantiornithes lilikuwa aina kubwa ya ndege (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)). Enantiornithes inamaanisha “ndege kinyume,” ambayo inahusu ukweli kwamba mifupa fulani ya miguu hujiunga tofauti na jinsi mifupa hujiunga na ndege za kisasa. Ndege hizi ziliunda mstari wa mabadiliko tofauti na ndege za kisasa, na hawakuishi nyuma ya Cretaceous. Pamoja na Enantiornithes, ndege za Ornithurae (mstari wa mageuzi ambayo ni pamoja na ndege za kisasa) zilikuwepo pia katika Cretaceous. Baada ya kutoweka kwa Enantiornithes, ndege za kisasa zikawa ndege kubwa, na mionzi kubwa inayotokea wakati wa zama za Cenozoic. Inajulikana kama Neornithes (“ndege wapya”), ndege wa kisasa sasa wameainishwa katika makundi mawili, Paleognathae (“taya ya zamani”) au rati, kundi la ndege wasio na ndege wakiwemo mbuni, emus, rheas, na kiwis, na Neognathae (“taya mpya”), ambayo inajumuisha ndege wengine wote.

Kielelezo\(\PageIndex{5}\): Shanweiniao cooperorum ilikuwa aina ya Enantiornithes ambayo haikuishi kipindi cha Cretaceous. (mikopo: Nobu Tamura)

Kazi Connection: Daktari

Madaktari wa mifugo hutibu magonjwa, matatizo, na majeraha kwa wanyama, hasa wenye uti wa mgongo. Hutendea wanyama wa kipenzi, mifugo, na wanyama katika bustani za wanyama na maabara. Wataalamu wa mifugo kwa kawaida hutendea mbwa na paka, lakini pia hutendea ndege, viumbehai, sungura, na wanyama wengine ambao huhifadhiwa kama wanyama wa kipenzi. Wataalamu wa mifugo wanaofanya kazi na mashamba na mashamba hutendea nguruwe, mbuzi, ng'ombe, kondoo, na farasi.

Daktari wa mifugo wanatakiwa kukamilisha shahada katika dawa za mifugo, ambayo ni pamoja na kuchukua kozi katika physiolojia ya wanyama, anatomy, microbiolojia, na patholojia, kati ya kozi nyingine nyingi. Physiolojia na biochemistry ya aina tofauti za vertebrate hutofautiana sana.

Daktari wa mifugo pia wamefundishwa kufanya upasuaji kwenye aina nyingi za vertebrate, ambayo inahitaji uelewa wa anatomies tofauti sana ya aina mbalimbali. Kwa mfano, tumbo la ruminants kama ng'ombe ina compartments nne dhidi ya sehemu moja kwa wasio ruminants. Ndege pia zina mabadiliko ya kipekee ya anatomiki ambayo inaruhusu kukimbia.

Wataalamu wengine wa mifugo hufanya utafiti katika mazingira ya kitaaluma, kupanua ujuzi wetu wa wanyama na sayansi ya matibabu. Sehemu moja ya utafiti inahusisha kuelewa maambukizi ya magonjwa ya wanyama kwa wanadamu, inayoitwa magonjwa ya zoonotic. Kwa mfano, eneo moja la wasiwasi mkubwa ni maambukizi ya virusi vya homa ya ndege kwa wanadamu. Aina moja ya virusi vya homa ya ndege, H5N1, ni aina ya pathogenic ambayo imekuwa ikienea katika ndege huko Asia, Ulaya, Afrika, na Mashariki ya Kati. Ingawa virusi haipatikani kwa urahisi kwa wanadamu, kumekuwa na matukio ya maambukizi ya ndege-kwa-binadamu. Utafiti zaidi unahitajika kuelewa jinsi virusi hivi vinaweza kuvuka kizuizi cha spishi na jinsi kuenea kwake kunaweza kuzuiwa.

Muhtasari

Ndege ni endothermic, maana yake huzalisha joto lao la mwili na kudhibiti joto lao la ndani kwa kujitegemea joto la nje. Manyoya sio tu kutenda kama insulation lakini pia kuruhusu kukimbia, kutoa kuinua na manyoya ya sekondari na kusukumwa na manyoya ya msingi. Mifupa ya nyumatiki ni mifupa ambayo ni mashimo badala ya kujazwa na tishu, yenye nafasi za hewa ambazo wakati mwingine huunganishwa na mifuko ya hewa. Airflow kupitia mapafu ya ndege husafiri katika mwelekeo mmoja, na kuunda kubadilishana msalaba wa sasa na damu. Ndege ni diapsids na ni wa kundi linaloitwa archosaurs. Ndege wanafikiriwa kuwa wamebadilika kutoka dinosaurs ya theropod. Kisukuku cha kale zaidi cha ndege ni ile ya Archaeopteryx, ambayo ni kutoka kipindi cha Jurassic. Ndege wa kisasa sasa wameainishwa katika makundi mawili, Paleognathae na Neognathae.

faharasa

Archaeopteryx

mpito aina kutoka dinosaur kwa ndege kutoka kipindi Jurassic

contour manyoya

feather kwamba inajenga uso aerodynamic kwa kukimbia ufanisi

chini ya manyoya

feather maalumu kwa insulation

Enantiornithes

kundi kubwa la ndege wakati wa Cretaceous

manyoya ya ndege

feather maalumu kwa kukimbia

furcula

wishbone iliyoundwa na fusing ya clavicles

Neognathae

ndege zaidi ya Paleognathae

Neornithes

ndege wa kisasa

Paleognathae

ratites; ndege flightless, ikiwa ni pamoja na mbuni na emus

mfupa nyumatiki

mfupa uliojaa hewa

manyoya ya msingi

feather iko katika ncha ya mrengo ambayo inatoa kutia

manyoya ya pili

feather ziko chini ya mrengo ambayo inatoa kuinua

theropod

dinosaur kundi mababu kwa ndege