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.



Наличие оперения — одна из главных отличительных особенностей птиц. Но что было вначале: перо или птица? В отличие от аналогичного вопроса о курице и яйце этот вопрос не таит в себе логического подвоха. Ответ на него известен: вначале было перо. В 1861 году в песчаниковом карьере у города Золенгофена, что в Южной Баварии, была обнаружена сенсационная палеонтологическая находка: окаменевший отпечаток пера, а всего месяц спустя в другом карьере был найден хорошо сохранившийся отпечаток и его обладателя. Это животное, самым причудливым образом объединявшее в себе признаки пресмыкающихся и птиц, получило название археоптерикс. Возраст этого древнейшего из известных на сегодняшний день представителей пернатого племени был оценен в 140 млн. лет. А поскольку его перья были уже практически идентичны перьям современных птиц, приходится признать, что само перо, как таковое, возникло значительно раньше.

Перед красотой птичьих перьев устоять невозможно, и неудивительно, что украшения из них вошли в моду с тех незапамятных времен, когда у человека вообще появилась потребность в украшениях. Головные уборы, плюмажи, ожерелья и накидки из ярких перьев райских птиц испокон веков были в обиходе у папуасов Новой Гвинеи, а шкурка птицы и веер из ее перьев служили традиционным свадебным подарком. Впрочем, охота на райских птиц у этих народов регулировалась сводом жестких правил и ограничений. Беда пришла, когда сверкающие всеми цветами радуги шкурки райских птиц были привезены в Европу и какой-то кокетливой особе пришла в голову мысль водрузить созданный самой природой шедевр на свою шляпку. И сейчас очерки об этих удивительных созданиях, как правило, предваряет фраза: «Численность части видов райских птиц резко сократилась, а некоторые виды были полностью истреблены с тех пор, как украшения из их перьев вошли в моду у женской части населения Европы». К сожалению, слова эти можно отнести не только к райским птицам. К началу XX века в жертву моде были принесены несколько видов колибри, едва не исчезли с лица Земли африканские страусы, стали редки и осторожны малая и большая белые цапли.

Нет никаких сомнений в том, что в процессе эволюции исходным материалом для создания пера послужила удлиненная ребристая чешуя некоторых видов архозавров. Как и чешуя рептилий, птичье перо состоит из сильно видоизмененных ороговевших клеток эпителия кожи. В эмбриональном развитии птенцов каждое перо, подобно чешуе рептилий, закладывается в виде конусовидного эпидермального бугорка, который заполнен пронизанной кровеносными сосудами мезодермой (более глубокий слой кожи). Но в отличие от чешуи этот конус со временем углубляется своим основанием в кожу, формируя полость перьевой сумки, из которой в виде трубочки возвышается зачаток будущего пера. Все его структуры полностью формируются под защитой тонкого полупрозрачного чехлика, который затем разрушается. Перо расправляется, давая нам возможность рассмотреть эту легкую, изящную и вместе с тем поразительно прочную конструкцию во всей ее красе.

Основание пера, скрытое в перьевой сумке, называется очином (полым внутри и частично заполненным остатками омертвевшей мезодермальной ткани). На нижнем конце очина сохраняется небольшое отверстие — так называемый нижний пупок пера, через который в период его формирования проходили питающие его кровеносные сосуды, аналогичное отверстие — верхний пупок — есть и в верхней части очина (отсюда и название). Очин переходит в гибкий плотный стержень, с обеих сторон от которого располагаются пластины опахала пера. Причем пластины эти не сплошные, а состоящие из отдельных тонких пластинок — бородок первого порядка. Они легко отделяются друг от друга, но если пропустить опахало пера между пальцами, то бородки тут же слипнутся между собой, и целостность опахала восстановится. Чтобы понять механизм этого процесса, надо рассмотреть опахало под микроскопом. Даже при небольшом увеличении видно, что каждая бородка первого порядка несет на себе более тонкие выросты — бородки второго порядка. Так вот, их поверхность покрыта крючочками и выемками, с помощью которых налегающие друг на друга бородки накрепко соединяются друг с другом (кстати, именно это оригинальное решение было положено в основу принципа действия застежек-липучек). Контурные перья птиц, как правило, окружены тонкими, практически лишенными опахала так называемыми нитевидными перьями, к основаниям которых подходят рецепторы тактильных нейронов. Эти особые органы чувств реагируют на малейшие вибрации контурных перьев и нарушения в их положении.

Именно контурные перья формируют характерный облик птицы, придают обтекаемость ее телу. Их опахала, подобно черепице налегающие друг на друга, защищают тонкую нежную кожу птиц от повреждений, воды и ветра. Наиболее крупные контурные перья, располагающиеся на крыльях (маховые) и на хвосте (рулевые), создают геометрию идеально выверенных поверхностей, обеспечивая возможность маневренного полета.

К другому типу перьев относятся перья пуховые. Пуховое перо состоит из тех же частей, что и контурное, но бородки его опахала мягкие, бархатистые на ощупь и не соединены друг с другом. Между пуховым и контурным пером существует множество переходных форм, и обычно опахала контурных перьев, покрывающих туловище птицы, в нижней своей части имеют то же строение, что и опахало пухового пера (пуховое перо зачастую ошибочно называют пухом, хотя это не так: пух вообще лишен стержня и представляет собой пучок мягких длинных бородок, расходящихся во все стороны от короткого, едва различимого очина). Главное назначение пухового пера, равно как и пуха, — сохранение тепла.

Еще один вид перьев — щетинки, состоящие из одного гибкого стержня без каких-либо признаков бородок, — обычно прикрывает ноздри и образует ресницы на веках птиц. У козодоев, стрижей, ласточек, то есть птиц, ловящих насекомых на лету, щетинки образуют хорошо заметную бахрому вокруг рта. И хотя назначение их до сих пор остается не вполне ясным, они, по-видимому, играют определенную роль в успешной охоте.

На первый взгляд кажется, что перья покрывают тело птицы сплошь, однако это не так. Перья растут лишь на определенных участках, называемых птерилиями, которые разделены оголенными или прикрытыми только пухом участками кожи — аптериями. Поэтому шкурка птицы чем-то напоминает дешевую шубу, сшитую из полосок меха, перемежающихся полосками кожи. Впрочем, Природу трудно заподозрить в скаредности, и, по всей видимости, наличие аптерий, «не начиненных» жесткими очинами перьев, придает коже птице необходимую эластичность. У некоторых видов нелетающих птиц, например пингвинов, аптерии вообще отсутствуют, и мелкие упругие перышки равномерно покрывают все их тело, создавая вместе со слоем подкожного жира надежную защиту от свирепых антарктических морозов и ледяной воды.

На приведение в порядок оперения у птиц уходит достаточно значительная часть бюджета времени. Они тщательно перебирают перья клювом, соединяя бороздки опахал, укладывая перья в надлежащем порядке и нанося на них маслянистый секрет копчиковой железы, расположенной в основании хвоста. Эта жировая смазка увеличивает эластичность перьев и придает им дополнительные водоотталкивающие свойства. У попугаев, дроф, цапель и некоторых видов козодоев особым «косметическим средством» для ухода за оперением служит напоминающий пудру порошок, образующийся при разрушении сильно видоизмененных и постоянно растущих пуховых перьев — пудреток. Регулярные пылевые и солнечные ванны и купание в воде тоже служат целям гигиены.

Теплоизоляция и обеспечение возможности полета — жизненно важные, но отнюдь не единственные функции оперения. Характерная окраска оперения позволяет птицам распознавать особей своего вида, а при наличии полового диморфизма отличать самцов от самок. Несмотря на полное отсутствие мимики, птицы могут весьма недвусмысленно выражать целую гамму эмоций с помощью характерных поз, особую выразительность которым придает взъерошенное или плотно прижатое к телу оперение или его отдельные участки. Эффект этих демонстраций еще более усиливается благодаря разнообразным украшающим элементам оперения — хохлам, пышным воротникам, удлиненным перьям хвоста и надхвостья, свойственным многим видам птиц.

Не менее важна в жизни птиц и маскировочная роль оперения, окраска которого позволяет им буквально растворяться на фоне окружающего ландшафта и растительности. По разнообразию и яркости окраски птицам нет равных среди высших позвоночных животных. Как выяснилось, окраска пера зависит от содержащихся в нем пигментов и структуры поверхности пера. Наиболее распространенными пигментами являются меланины. Палитра меланинов представлена приглушенно-желтым, красновато-коричневым, темно-коричневым и черным цветами. Интенсивно желтую, оранжевую, розовую и ярко-красную окраску придают перьям жиросодержащие пигменты каротиноиды. Например, ярко-розовая и пурпурно-красная окраска оперения фламинго обусловлена каротиноидом астаксантином, весьма близким по составу к пигменту, содержащемуся в панцире мелких ракообразных, составляющих основу питания этих птиц. При отсутствии в рационе рачков и недостатке каротина чудесный цвет оперения блекнет, что раньше нередко происходило при содержании фламинго в неволе. Встречаются в оперении птиц и совсем уж экзотические пигменты, такие как зеленый тураковердин и красный турацин, наличие которых пока удалось установить только в перьях фантастически ярко окрашенных турако, или бананоедов, населяющих тропические леса Африки. Интересно, что эти пигменты, относящиеся к группе порфиринов, довольно хорошо растворимы в воде, поэтому вода в лужах после купания в них турако приобретает соответствующую окраску.

Отражающая световые лучи поверхность пера обуславливает белый цвет оперения при отсутствии в нем пигментов, а при их наличии усиливает цветовые эффекты. Микроскопические слои, образующие поверхность бородок опахала, вызывают интерференцию падающих световых волн, что и придает металлический блеск перышкам на зобу голубей, заставляет переливаться всеми цветами радуги хвосты павлинов и сверкать бриллиантовым блеском оперение колибри. Один из самых поразительных эффектов, вызванных особенностями структуры поверхности пера, — это иллюзия голубой и ярко-синей окраски оперения некоторых птиц. На самом деле синий пигмент, как таковой, у птиц отсутствует. В пере имеется только коричневый меланин, но этот цвет полностью маскируется световыми волнами синей части солнечного спектра, преимущественно отраженными тонкой светопреломляющей пленкой, которая лежит поверх слоя пигментированных клеток. Зеленая окраска волнистых попугайчиков — аналогичный обман зрения, но в данном случае голубые световые волны складываются с желтыми (порожденными слоем красителя), что по закону смешения основных цветов и дает зеленый цвет.

Перья отличают птиц от всех других существ, живущих на нашей планете. Происходят перья от чешуек, которыми покрыты рептилии. Оперение необходимо птицам для полета, для сохранения тепла, для привлечения противоположного пола. По цвету и форме перьев различные виды птиц отличаются друг от друга, а в некоторых случаях благодаря оперению можно отличить самца от самки.

Перо состоит из кератина — белка, который образует наши ногти и волосы. У каждого пера есть центральный стержень, основание которого, полый очин, охватывается находящейся в коже перьевой сумкой.

Часть стержня, на котором расположены нитевидные образования или бородки, называют стволом. На каждой стороне ствола есть бородки первого порядка, образующие со стволом угол примерно в 45º. Часть пера с бородками называют опахалом. На бородках первого порядка расположены микроскопические нити, называемые бородками второго порядка. Они пересекаются под углом 90º. На бородках второго порядка, в свою очередь, расположены крючочки, которые подобно застежке-молнии, сцепляют вместе бородки, формируя гладкую жесткую поверхность крыла. Без этого перо не смогло бы противостоять сопротивлению воздуха в полете. Иногда крючочки расцепляются. Ухаживая за перьями, птица вновь может придать им нужную форму.

Перья с бородками 2 порядка называют контурными, а без них — пуховыми. Некоторые перья состоят как из контурной, так и из пуховой части.

Перья покрывают тело птицы не полностью. Оперенные участки называются птерилиями, а места без перьев — аптериями.

Типы перьев

У птиц есть разные типы перьев, каждый из которых выполняет определенную функцию.
Контурные перья. Контурные перья покрывают большую часть тела птицы, придавая ей обтекаемую форму. Они предохраняют птицу от солнца, ветра, дождя и ран. Часто эти перья ярко окрашены. Контурные перья делятся на маховые и кроющие.

Маховые перья . К ним относятся перья на крыльях и хвосте.
Маховые перья крыльев можно поделить на три группы:
Маховые перья первого порядка прикрепляются к кисти и во время полета создают тягу. Обычно бывает 10 первичных маховых перьев, которые нумеруются, начиная с внутренней стороны крыла.
Маховые перья второго порядка прикрепляются к предплечью и необходимы, чтобы птица поднималась в воздух. Они также используются в процессе ухаживания. Обычно бывает 10-14 вторичных маховых перьев и нумеруются они с наружной стороны крыла внутрь.
Маховые перья, расположенные ближе всего к телу птицы иногда называют третичными.
Хвостовые перья, называемые рулевыми, помогают птице ориентироваться в полете. Большинство птиц имеет 12 хвостовых перьев

Маховые перья покрыты более мелкими контурными или покровными перьями. На крыле есть несколько слоев покровных перьев. Покровные перья закрывают также уши птицы.

Пуховые перья . Пуховые перья мелкие, мягкие, пушистые, они находятся под контурными перьями. На них нет бороздочек и крючочков, сцепляющих бородки на контурных и маховых перьях. Поэтому они позволяют сохранять теплоизоляцию, защищая птицу от холода и жары. Они так эффективны, что люди их используют для утепления верхней одежды.

У некоторых птиц (цапель , некоторых козодоев , дроф , попугаев) есть особый тип пуховых перьев — пудретки, участки с постоянно растущим пухом, вершинки которого легко обламываются, образуя тонкий порошок - «пудру». Обычно они расположены по бокам груди или на пояснице. Когтями птица разносит «пудру» на все оперение, чем, предположительно, увеличивает водоотталкивающие свойства оперения. Эта пудра также помогает птице чистить перышки. Отсутствие ее у какаду или африканских серых попугаев может указывать на болезни клюва и перьев .

Нитевидные перья . Это очень тонкие, похожие на нити перья, с длинным стержнем и несколькими бородками на конце. Они расположены по всему птерилию. Не совсем понятно, в чем заключается их функция, считается, что они относятся к органам чувств, возможно помогают установить положение маховых перьев в соответствии с давлением воздуха.

Пуховые перья . Пуховые перья обеспечивают форму, аэродинамические свойства, теплоизоляцию. Они также играют определенную роль в процессе ухаживания. У них толстый ствол, но маленькое опахало. Они могут попасться среди покровных перьев или в отдельных областях птерилия.

Щетинки . У щетинок мягкий ствол и несколько бородок в основании. Обычно они расположены на голове (вокруг век, рта, ноздрей). Выполняют как чувствительную, так и защитную функции.

Рост перьев

Как и волосы, перья развиваются в особой области кожи, которая называется фолликул. Когда развивается новое перо, у него есть артерия и вена в стержне, питающие перо. Перо на этой стадии называется «кровяным». Благодаря цвету крови ствол кровяного пера является темным, в то время как взрослое перо имеет белый стержень. У кровяного пера очин больше, чем у взрослого. Кровяное перо растет из воскового кератинового чехла, который защищает его во время роста. Когда перо взрослеет, кровоснабжение прекращается и восковая защита удаляется птицей.

Хотя взрослая птица обычно меняет все перья во время линьки, потеря перьев обычно растягивается на несколько месяцев, так что остается достаточно для полета и теплоизоляции.

Линька обычно вызывается изменением в продолжительности дня и может произойти после брачного сезона. Некоторые дикие птицы, например, щеглы , линяют дважды в год, меняя свой яркий «свадебный» наряд на более скромный.

Цвет перьев

Цвет перьев птицы определяется наличием различных пигментов, таких как меланины, каротеноиды, порфирины.

Меланины - это пигменты коричневого и черного цветов, которые есть также и у млекопитающих . Кроме того, что они влияют на цвет пера, они также помогают перьям быть более плотными и противостоять изнашиванию и разрушению под действием солнечного света.

Каротиноиды - это пигменты желтого, оранжевого и красного цвета. Они синтезируются растениями и всасываются пищеварительной системой птиц, а затем попадают в клетки фолликула, когда развивается перо.

Порфирины - это красные и зеленые пигменты, которые производятся в клетках фолликулов птицы.

Увидев птицу в следующий раз, вы поймете, каким образом перья дают ей возможность летать и как они ее защищают, и сможете оценить всю сложность и уникальность этих представителей животного царства.

Правообладатель: портал Зооклуб
При перепечатке данной статьи активная ссылка на источник ОБЯЗАТЕЛЬНА, в противном случае, использование статьи будет рассматриваться как нарушение "Закона об авторских и смежных правах".

Птиц часто называют пернатыми. Почему? Это единственные животные на планете, тело которых покрыто перьями. Их цвет и размеры могут быть самыми разнообразными. Различают несколько видов перьев, каждый из которых выполняет свои функции. О внешнем строении птиц и строении перьев мы поговорим в этой статье.

Общая характеристика

Птицы - теплокровные позвоночные животные, которые размножаются откладыванием яиц. Большинство из них умеет летать. Нелетающие птицы лишились такой возможности вторично. У всех представителей класса есть клюв, абсолютно лишенный зубов. Главная же отличительная черта - перьевой покров тела.

Для полетов пернатым пришлось сильно видоизмениться. В ходе эволюции их передние конечности стали крыльями, многие позвонки срослись, сформировав прочный каркас. Некоторые их кости наполнены воздухом, обеспечивая им дополнительную легкость. У летающих птиц на грудине есть плоский костистый вырост - киль, к которому прикрепляются мышцы, опускающие крыло.

Способность летать отразилась на форме тела, дыхательной и пищеварительной системах. Тело пернатых обтекаемой формы, что уменьшает трение с воздухом. Они способны преодолевать значительные расстояния и путешествовать на сотни, а то и тысячи километров. Для этого нужно много энергии, а получать её помогает ускоренный обмен веществ.

Птицы - наиболее многочисленная группа высших позвоночных. Из ныне живущих известно больше 10 600 видов. Они расселились практически во всех уголках планеты, от одиночных океанских островов до мегаполисов, от пустынь и тропиков до внутренних частей Антарктиды.

Оперение

Перышки растут у птиц на всех частях тела, отсутствуют они только на клюве и задних конечностях. У отдельных видов, например американских грифонов, страусов, индеек, оперение на шее и голове тонкое и редкое, а иногда совершенно отсутствует.

Особенности строения перьев птиц, их внешний вид и количество зависят от конкретного вида и образа жизни животных. А цвет покровов во многом связан с их местом обитания. Как правило, чем крупнее вид, тем больше у него перьев. Так, у лебедей их число доходит до 25 тысяч, у чаек - до 6 тысяч, у самых маленьких представителей класса, колибри, их около тысячи.

На их коже нет желез, единственная расположена у основания хвоста и называется копчиковая железа. Она выделяет специальный секрет, который делает перья более эластичными, обеззараживает и не дает им слипаться при намокании. Животные выдавливают его клювом и смазывают оперение по нескольку раз в день.

Строение пера птиц

У всех пернатых оно одинаковое. У страусов, киви, казуаров и пингвинов перья покрывают тело равномерно. У остальных видов они растут рядами, оставляя между собой пустые участки - аптерии. Линии роста называются птерилиями. Они делятся на плечевую, хвостовую, спинную, грудную, бедренную, головную и т. д.

В строении пера птицы выделяют очин, стержень и опахало. Очин - это «голая» часть ствола пера. Он круглый в разрезе, а на его конце расположено отверстие. Нижняя часть очина входит в углубление в коже и содержит в себе ответвление артерии.

После него следует полый стержень, имеющий четыре грани в поперечнике. С двух сторон к нему прикрепляются опахала - волосистые части пера. Всего их два, каждое состоит из бородок первого и второго порядка (бородочки).

Похожий принцип наблюдается и в строении кроны дерева. Первые бородки растут прямо из стержня, а от них уже отходят бородочки. У бородок второго порядка есть крючки, которые крепятся за соседние бородки. Такое строение пера птицы не пропускает воздух и позволяет отталкиваться от него при полете.

Классификация

Опахало птиц очень прочное и эластичное. Оно состоит из белка кератина - того же материала, что и наши волосы, ногти, а также панцири черепах и рога носорога. Общее строение перьев птиц одинаково, но вот их элементы могут отличаться по виду и качеству. Исходя из этого, выделяют контурные, маховые, пуховые, нитиевидные перья.

Контурные или кроющие перья - основные. Они накладываются друг на друга, словно черепица или чешуя рыбы, покрывая все тело и придавая ему обтекаемую форму. Маховые перья более вытянутые и длинные. Они расположены на крыле и необходимы при полете.

Около десятка маховых перьев расположено на кистях птицы, несколько десятков размещаются на предплечье. На хвосте находятся рулевые элементы. Они участвуют в изменении направления и балансировании. У некоторых видов достигают довольно больших размеров.

Строение пухового пера птиц и их пуха отличается от других, так как они необходимы для поддержания тепла. Они обладают тонким стержнем, а их бородки лишены крючков и разлетаются в разные стороны. Стержень пуха ещё более слабый, а опахало не выражено и внешне напоминает вату.

На клюве расположены тонкие одиночные перышки, лишенные опахал. Они выглядят как редкие волоски. Это нитиевидные перья или вибриссы, которые служат для осязания.

Окрас и его значение

Окрас важен не меньше, чем строение пера птиц. Для полета он не имеет никакого значения, но играет решающую роль для выживания и размножения. Цвет оперению дают пигменты: меланин (коричневый, желтый, черный), каротиноиды (желтый, оранжевый, красный) и порфирины (зеленый, красный).

У многих видов окрас соответствует окружающей среде, маскируя своего хозяина. Например, у степных и скальных обитателей оперение сизое, серое, коричневое. У тропических видов цвета более яркие и разнообразные.

Кроме того, окрас важен в социальной жизни птиц. Так, в пределах одного вида и популяции цвет может отличаться у животных разного пола, возраста и статуса. Самцы, как правило, выглядят ярче и вычурнее, так как вынуждены бороться за внимание самок в брачный период.

Окраска птиц зависит главным образом от окраски пера. Кожа птиц, за исключением голых частей тела, которые иногда приобретают особую яркую окраску, бывает слабо окрашена или вовсе не окрашена. Окраска перьев зависит от пигмента, но также от микроструктуры пера.
Что касается пигментов, то у птиц различают две группы, меланины и липохромы. Меланины - это зернистые пигменты от желтокоричневого до черного цвета, причем зерна черных и темно-коричневых пигментов имеют форму палочек, носят название эумеланина, а желтокоричневые пигменты в виде крупных зернышек называются фэомеланином.
Липохромы обычно растворены в жиру, диффузно реже в виде пятен с неясным контуром. Это - многочисленные пигменты красного, желтого, зелено-голубого или фиолетового цвета.
Природа этих пигментов недостаточно выяснена.
Различают три красных пигмента: 1) зооэритрин, самый распространенный из них, обусловливающий красную, розовую и бурую окраску большинства птиц, 2) зоорубин, найденный в оперении райских птиц, и 3) турацин, красный пигмент перьев бананоедов (Musophagidae).
Желтый пигмент - зооксантин, или зоофульцин, обусловливающий желтую окраску, а вместе с красным - оранжевую окраску птиц.
Наконец, имеется еще зеленый пигмент - тураковердин, встречающийся только в зеленых перьях бананоедов.
Столь распространенные у птиц синие и фиолетовые цвета перьев объясняются соединением разной пигментации, а также сложной структурой пера. При проходящем свете окраска таких перьев бурая, так как в таком случае сказывается лишь действие пигмента; такого же цвета будут казаться синие, голубые и фиолетовые перья, если их подвергнуть механической обработке, которая разрушила бы структуру пера. Последняя представлена лежащей поверх глубоких пигментных клеток роговой оболочкой, под которой располагаются многоугольные призматические клетки, преломляющие смет. Эту окраску, поскольку она обусловливается не только пигментом, но и строением пера, можно назвать структурной объективной окраской.
Другое дело субъективная структурная окраска перьев - та блестящая металлическая окраска, которая отлипает различными цветами в зависимости от положения птицы по отношению к источнику света и наблюдателю. Эта окраска обусловлена дифракцией света, благодаря отражению света от гладкой поверхности, или интерференцией, обусловливаемой тончайшими пластинками, расположенными на верхней стороне пера.
Металлическая окраска довольно распространена среди птиц. Всем известны металлические узоры перьев павлинов, фазанов, петухов, «зеркальца» крыла уток, но особенного развития металлическая окраска достигает у удивительных тропических семейств Старого Света - райских птиц (Paradiseidae), нектарок (Nectariniidae) и у американского семейства колибри (Trochilidae), которые относятся к отряду стрижей (Cypseli).
Вообще окраска птиц до чрезвычайности разнообразна и выражается не только в разнообразии цветов, но и в сложности и разнообразии рисунков.
Обычно особенно яркой окраской отличаются самцы, тогда как самки окрашены в тусклые серые тона, имеют так называемую «покровительственную» окраску. Однако имеются виды, у которых и самцы и самки окрашены одинаково, и тут встречаются виды и с яркой и со скромной покровительственной окраской.
По тому значению, которое имеет окраска у птиц, различают: 1) брачную окраску, 2) покровительственную окраску, 3) мимитирующую окраску, 4) предупреждающую окраску, 5) распознавательную окраску.
Под брачной окраской разумеют ту, по большей части более яркую, окраску, которая, как мы видели, нередко возникает как результат предбрачной линьки. Часто она бывает присущей и самцам, и самкам, как, например, у гагар (Urinatores), поганок (Colymbi), у чаек (Lari) и др., но по большей части она бывает свойственна только самцам и принадлежит, таким образом, ко вторичным половым признакам самцов.
Иногда чрезвычайно яркая окраска самцов сопровождается удивительно сложными рисунками, часто также особым развитием украшающих перьев или других придатков кожи (павлины, фазаны, куры и др.). Объяснявшая раньше такую окраску теория полового отбора встречает, однако, ряд серьезных затруднений.
Яркая окраска самцов и целый ряд других украшающих особенностей объясняются как коррелятивно возникшие и, являясь нередко вредными для особей, допускаются естественным отбором в значительных и резких проявлениях лишь по отношению к самцам.
Может быть, часть вторичных половых признаков возникла как приспособление для более легкого нахождения и распознавания особей противоположного вида среди близких и сходных видов. Тогда их развитие одновременно обусловливается и половым и естественным отбором.
Распознавательная окраска может иметь и другое значение. Для молодых птиц она облегчает нахождение родителей, особенно матери, которая водит птенцов. Такой смысл, быть может, имеет белое подхвостье у водяной курочки (Gallinula chroropus), которая имеет обыкновение держать хвост вертикально, так что следующим за матерью птенцам белый цвет служит путеводным сигналом.
Для птиц, образующих стаи, особые отметины, отличающие птиц данного вида от особей близкого вида, облегчают образование стай, примером чего могут служить яркие «зеркальца» на крыльях у разных видов утиных.
Что же касается покровительственной окраски, мимикрии, предупреждающей окраски или отпугивающей окраски, то они имеют защитное значение, и о них будет речь далее.