Пуховые перья у птенцов служат единственным покровом. У более взрослых птиц они прижаты к коже и располагаются между контурными перьями. Бородки первого порядка у них длинные и мягкие, бородки второго порядка не имеют крючков.
Нитевидные перья — мелкие волосовидные образования; у них нет настоящего опахала, имеются лишь небольшие пучки гибких бородок первого и второго порядков, расположенные да кончике стержня. Эти перья разбросаны по всему телу птицы, они помогают удерживать воздушный слой около тела.
Помимо появления перьев у птиц произошло множество других изменений, связанных с полетом. Важнейшие из них перечислены ниже.
1. Плечевой пояс хорошо развит и служит прочной опорой для крыльев. Широкая грудина с развитым килем обеспечивает большую поверхность для прикрепления мощных грудных мышц (рис. 17.51). У таких сильных летающих птиц, как почтовые голуби, вес летательной мускулатуры может быть близок к половине веса всего тела.
Рис. 17.51. Схематический разрез, показывающий взаимодействие летательных мышц, костей крыльев и плечевого пояса у птицы (голубя)
2. Кости передних конечностей частично слились и в значительной мере удлинились, что обеспечило большой размах крыльев. Три косточки запястья срослись с тремя пястными костями, образовав carpometacarpus — прочную опорную структуру для прикрепления маховых перьев 1-го порядка. У птиц осталось только три пальца. Некоторые части скелета соединены очень жестко; например, срослись между собой многие позвонки, а также тазовый пояс с позвоночником. Это позволяет более эффективно распределять силы, создаваемые крыльями, и развивать большую подъемную силу. Задние конечности удлинены, чтобы при взлете крылья не задевали землю.
3. Форма тела обтекаемая, поэтому при полете птицы она встречает лишь небольшое сопротивление воздуха. У птиц компактный череп и обычно обтекаемый, заостренный клюв. Расположение перьев обеспечивает гладкую поверхность крыла. Хвост короткий, что увеличивает маневренность и уменьшает сопротивление. Ноги у птиц в полете прижаты к телу.
4. Благодаря наличию нескольких губчатых костей уменьшается вес тела. Многие полости тела заполнены воздушными мешками. Мешки также улучшают вентиляцию легких, снабжая их свежим воздухом при вдохе и при выдохе (разд. 11.6.10). В костях крупных птиц для прочности есть распорки. Клюв представляет собой заостренные, лишенные зубов челюсти, покрытые роговым чехлом. В связи с отсутствием зубов нет надобности в тяжелых челюстных мышцах для перемалывания пищи. Эту функцию выполняет мускульный желудок, расположенный недалеко от центра тяжести тела. Подсчитано, что у пеликана, вес которого составляет 11 кг и рост — 1,5 м, скелет весит всего лишь 0,65 кг, а у фрегата с размахом крыльев 2 м скелет весит 110 г. Кстати, перья у него тяжелее скелета (1,4-1,8 кг)! Половые органы у птиц очень невелики и полностью развиваются только в брачный период. Это тоже уменьшает затраты энергии при полете, так как облегчает тело.
5. Птицы обладают высокой температурой тела и хорошей теплоизоляцией, которая препятствует охлаждению тела воздухом во время полета; кроме того, высокая температура повышает эффективность сокращения мышц. У птиц большое, сильное сердце, способное поддерживать высокое кровяное давление.
6. Птицы обладают большой остротой зрения. У них есть третье веко — мигательная перепонка, которая удаляет инородные частицы, попадающие в глаза во время полета. Шея у многих птиц длинная и гибкая; она позволяет им доставать клювом до земли при добывании пищи и вращать головой, улучшая круговой обзор.
7. Как и следовало ожидать, всем летающим птицам свойственна поразительная координация работы мышц.
17.7.7. Полет птиц
Рассмотрим горизонтальный поток воздуха относительно наклонной поверхности крыла в том случае, когда его передняя кромка приподнята над задней. В этом смысле крыло действует как несущая плоскость. Поток воздуха над крылом встречает меньшее сопротивление и развивает большую скорость, чем под крылом (рис. 17.52). В результате давление воздуха над крылом уменьшается, а под крылом — увеличивается. Так возникает подъемная сила. Ее величина зависит от размеров и формы крыла, угла его наклона по отношению к длинной оси тела (угол атаки) и скорости полета. В воздухе на тело птицы действует еще одна сила, которая стремится отвести крыло назад в направлении воздушного потока; она называется лобовым, или аэродинамическим, сопротивлением. Механическая эффективность крыла зависит от его способности развивать большую подъемную силу при небольшом относительном росте лобового сопротивления.