Anatomie a fyziologie ptáků

Ptáci jsou teplokrevní živočichové, kteří se vyznačují vysokou intenzitou metabolismu a vůbec nejvyšší pohybovou aktivitou ze všech obratlovců.  S výjimkou vodních hlubin se jedná o kosmopolitně rozšířené organismy. V rámci třídy ptáků existuje velká variabilita morfologie, zbarvení i velikosti.

 

Mezi nejmenší druhy ptáků patří kolibříci a zpěvní ptáci. Nejmenším zástupcem kolibříků je kalypta nejmenší 
(Mellisuga helenae) pocházející z Kuby, která měří 6 cm a váží 1,5 gramu. 
V Evropě jsou nejmenšími druhy ptáků králíčci (Regulus spp.), kteří mají hmotnost 4,5–7 g.

Mezi zástupce největších žijících ptáků patří pštros dvouprstý, který může dosahovat výšky až 2,5 m a hmotnosti až 150 kg. Mezi největší zástupce létavých ptáků patří albatrosi s rozpětím křídel až 3,5 m,
kondoři velcí (rozpětí 3 m) nebo orli mořští (rozpětí až 2,5 m).

 

Ptáci představují speciální vývojovou větev plazů, kdy mají znaky pro ně společné s plazy, ale rovněž mají celou řadu znaků společných se savci. Od obou tříd se pak odlišují vlastními specifickými vlastnostmi. 

Společné znaky s plazy

Stejně jako plazi mají suchou kůži a pouze jednu vyvinutou žlázu, a to kostrční. Rozmnožují se prostřednictvím vajec, což je s plazy rovněž spojuje. V rámci vylučování je jejich odpadním produktem také kyselina močová. ¨

Společné znaky se savci

Na rozdíl od plazů se objevuje péče o vejce i mláďata. Jsou schopni regulovat svou tělesnou teplotu, a to především díky propracovanému systému vzdušných vaků. Se savci je rovněž spojuje obdobná stavba vnitřního ucha a čtyřdílné srdce.

Znaky specifické pro třídu ptáků

Povrch těla ptáků

Kůže ptáků je velmi tenká a suchá kvůli téměř nevyvinutým kožním žlázám. Jedinou kožní žlázou je párová kostrční žláza, která je uložena nad posledním ocasním obratlem a produkuje olejový sekret. Tento olejový sekret si ptáci roztírají po peří a díky tomu nedochází k jeho smáčení. Nejvíce je vyvinuta u vodních ptáků. Samotná pokožka a její nejsvrchnější vrstvy se odlupují ve formě šupinek. Škára je dobře prokrvená a v podkoží se ukládá tuk, který má význam hlavně v zimním období.

Z epidermis se formují četné rohové útvary, a to zobák, rohovité drápy na prstech, ostruhy a další. Z epidermis vzniká také peří, které vzniklo přestavbou z plazí šupiny.

Peří chrání kůži před poškozením, znečištěním a zmáčením. Má rovněž funkci termoregulační. Umožňuje létání a plavání. Zabarvení a tvar peří jsou druhově specifické. Rozdíly v zabarvení jsou i mezi samčím a samičím pohlavím.

Celkový stav opeření dává informace o zdravotním a psychickém stavu daného jedince.

Peří může být obrysové a prachové. Obrysové peří mají všichni ptáci. Rozlišuje se dále na krycí peří – kryje hlavu, krk, tělo a nohy, letky – na křídlech a rýdovací peří – na ocase.

Peří prachové je typické u mláďat – tzv. pápěří a u některých vybraných druhů ptáků také u dospělců. Zajišťuje tepelnou izolaci. U dospělců je umístěno pod peřím obrysovým.

Peří vyrůstá z tzv. pernic. Holá místa na kůži jsou nažiny.

Během roku dochází k výměně peří – pelichání 1krát nebo u některých druhů i 2-3krát.

Zbarvení peří je dáno pigmenty a lomem světla, který vzniká na strukturách per.

 

Kostra ptáků

Kosti ptáků jsou velmi tvrdé, ale křehké.  Některé dlouhé kosti jsou duté – pneumatizované. Kostra je tak výrazně odlehčena, což je dáno i redukcí ocasních obratlů, které srůstají v pygostyl. Pevnost spojení je dána srůstem kostí na lebce, končetinách a v hrudní a křížové oblasti, kde vzniká synsacrum (srůst bederních a křížových obratlů v kost křížovou). Velkou zásobárnou vápníku, který je nutný ke tvorbě skořápky, je os medullare.

Lebka je připojena na krční páteř pouze jedním kloubem. Čelisti jsou zcela bez zubů. Funkci zubů nahrazuje rohovitý útvar epidermis – zobák. Krční páteř je velmi pohyblivá a má proměnlivý počet obratlů v závislosti na druhu.  Žebra jsou pohyblivě spojena s kostí prsní. Ptáci mají mohutně vyvinutou hrudní kost (sternum), která je opatřena hřebenem (crista sterni). V pánevní oblasti nejsou stydké kosti spojeny, což umožňuje průchod vajec.

Končetiny ptáků jsou silně modifikovány. Přední končetina je uzpůsobena k letu a společně s peřím tvoří křídlo. Lopatkové pásmo tvoří lopatka (scapula), kost krkavčí (coracoideum), která spojuje toto pásmo s hrudní kostí, a klíční kost (clavicula). Volnou končetinu tvoří kost pažní (humerus), loketní (ulna), vřetenní (radius), 2 kosti zápěstní a carpometacarpus (záprstí – srostlé ze záprstních a zápěstních kůstek), Na křídlech ptáků jsou vyvinuty pouze tři prsty, a to 1.-3. prst. Pouze jeden prst má dva články, ostatní dva mají pouze jeden.

Zadní končetina se skládá z pánevního pásma, které tvoří synsacrum (srostlé bederní, křížové a některé ocasní obratle) pevně srostlé s kostmi pánevními, nespojené stydké kosti a pygostyl. Volná končetina je tvořena kostí stehenní (femur), na kterou se skrze kolenní kloub napojuje tibiotarsus (kost holenní srostlá s částí zánartí). Kost lýtková (fibula) je silně redukována v tenkou tyčinku, která je připojena k tibiotarzu. Významnou kostí je běhák (tarsometatarsus), který je tvořen srůstem zánártních (tarzální) a nártních (metatarzálních) kůstek. Běhák nese 4 prsty, 5. prst vymizel. První prst (palec) je otočen proti směru ostatních prstů (obrácen vzad).

Rozlišujeme nohu anizodaktylní, kdy 1. prst směřuje dozadu, zbylé tři prsty dopředu.  Jedná se o nejčastější typ nohy u ptáků.

U některých druhů může být otočen vzad i 4. prst, pak se bavíme o noze zygodaktylní, kdy 1. a 4. prst směřují dozadu, 2. a 3. prst dopředu. S tímto typem nohy se setkáme např. u šplhajících ptáků (např. papoušci, datlové nebo tukani).

Svalstvo ptáků

Mohutně vyvinuté jsou u ptáků především létací svaly a svaly zadních končetin. Dominantními svaly jsou hrudní.  Tvoří je prsní sval (musculus pectoralis), který se upíná na hřeben hrudní kosti a kost pažní. Jeho funkce spočívá v přitahování křídla při letu dolů. Jeho antagonistou je podklíčkový sval (musculus supracoracoideus), který leží pod prsním svalem a při letu zvedá křídlo nahoru.

---

Jeho úpon je přes hlavici kosti krkavčí a ramenní kloub na kost pažní. 

---

Na běháku svalovina vyvinuta není, jsou zde pouze šlachy k prstům. Specifická je činnost některých svalů zadní končetiny, které umožňují automatické sevření prstů ptáka sedícího na větvi (pták tedy nevynakládá žádnou svalovou práci). Díky tomu je umožněno u ptáků hřadování.

---

Jedná se o m. ambiens, mm. flexores perforantes et perforati.

---

U starších ptáků mohou úpony šlach svalů osifikovat, zejména u slepic.

Trávicí soustava

U ptáků je vyvinutý zobák, který je bez zubů a je krytý rohovinou (ramfotéka). V dutině zobáků je jazyk, který je také na povrchu zrohovatělý.  Do dutiny zobáků ústí několik slinných žláz, které jsou však u vodních ptáků redukované. Potrava přechází do krátkého hltanu a dále do jícnu, který je rozšířen ve vole (ingluvies). Jedná se o slepý vak, který má význam především k uskladnění a změkčení přijaté potravy u semenožravých ptáků nebo slouží k částečnému natrávení u dravců.  U řady ptáků je vyvinuta schopnost vyvrhování obsahu volete za účelem nakrmení mláďat.  U holubů se ve voleti tvoří specifický sekret – holubí mléko, kterými holubi mláďata krmí.

Žaludek tvoří dvě části.  První část tvoří žláznatý žaludek (proventriculus). Ve žláznatém žaludku je zahájeno trávení přijaté potravy, která pak přechází do druhé části, kterou tvoří svalnatý žaludek (ventriculus). Svalnatý žaludek je vystlaný kutikulou a bývá větší a kulovitého tvaru. Ve svalnatém žaludku dochází k rozmělnění trávící se potravy a to díky gritu, což jsou anorganické částice -  nejčastěji kamínky, které ptáci sami přijímají.  Většina trávicích procesů a samotné vstřebávání živin pak probíhá v tenkém střevě. Do přední části – dvanáctníku ústí vývody slinivky břišní a dostávají se tak do střeva potřebné enzymy k trávení tuků, škrobů a bílkovin (lipázy, amylázy, proteolytické enzymy). Do tenkého střeva ústí také žlučovody z jater.

Žlučník není vyvinutý u všech druhů ptáků. Žlučník chybí holubům a papouškům, a také pštrosům nebo nanduům. Poslední úsek střeva je konečník, který v podstatě odpovídá tlustému střevu a ústí v kloace. Kloaka je společným vyústěním trávící, vylučovací a pohlavní soustavy. Na přechodu konečníku v kloaku je u mladých zvířat vyvinutá Fabriciova burza, která v dospělosti atrofuje.

Mezi tenkým střevem a konečníkem odstupují dvě slepá střeva, která jsou mohutně vyvinuté např. u kura domácího.  Obsahují bakteriální mikroflóru, která umožňuje štěpení celulózy a zajišťuje produkci některých vitamínu.

U některých ptáků jsou slepá střeva velmi malá nebo zcela chybějí, např. u dravých ptáků jako jsou supi nebo jestřábi.

 

Urogenitální systém

Ledviny jsou párové (metanefros) a leží v zadní částí dutiny tělní. Poprvé se u ptáků objevuje Henleova klička, která umožňuje resorpci vody. Močový měchýř většinou není vyvinutý.  Močovody ústí moč přímo do kloaky a díky zpětné resorpci vody v kloace tvoří vždy jen bělavý kašovitý nebo krystalický povrch na vyloučeném trusu. Zplodinou metabolismu je kyselina močová.

U samců jsou vyvinuty obě pohlavní lišty. Varlata jsou párová fazolovitého tvaru, kdy pravé bývá menší. Jsou uložena uvnitř dutiny tělní (ptáci nemají šourek) pod předními částmi ledvin. Chámovody ústí do kloaky a celá řada ptáků nemá vyvinutý penis. Ke kopulaci tak dochází přitištěním kloak.

Penis je vyvinutý např. u běžců nebo vodních ptáků.

Samice mají vyvinutou pouze levou pohlavní lištu.  Funkční je tak pouze levý vaječník a levá část vejcovodu. Vejcovod se skládá z několik částí, které mají odlišnou funkci při vývoji vejce. Po ovulaci je zralé vajíčko ve žloutku zachyceno nálevkou (infundibulum), která je dostatečně rozšířena.

Pokud vajíčko ve žloutku není nálevkou zachyceno, dostává se do dutiny tělní, 
kde může být vstřebáno nebo hrozí rozvoj žloutkové peritonitidy.

Vajíčko ve žloutku dále přechází do bílkotvorné části, kde se žlázami tvoří bílek, který žloutek obaluje.  V další částí je bílek obalen papírovou blánou, a to v krčku (isthmus). Za součást vejcovodu je považována také děloha (uterus), která na krček navazuje. V děloze jsou žlázy produkující kašovitou vápenatou hmotu, která se nalepuje na papírovou blánu a tuhne ve skořápku. Posledním oddílem je pochva (vagina), což je svalnatý orgán, který umožní vypuzení hotového vejce.

Tvorba vejce trvá zhruba 1 den (25 hodin), většinu času se formuje skořápka v děloze (přibližně 20 hodin).

Ptačí vejce jsou velmi bohatá na žloutek, na kterém leží zárodečný terčík.

K oplození dochází při vstupu vajíčka do nálevky – před uložením bílku na žloutek.

Inkubace oplozených vajec probíhá u ptáků zhruba 21 dní. 

Mláďata se líhnou s pomocí vaječného zubu, který po vylíhnutí mizí. U ptáků rozlišujeme mláďata nidikolní (krmivá), která nejsou schopna se sama živit. Mohou být holá a slepá. Mláďata nekrmivá jsou nidifugní. Taková mláďata jsou opeřená, vidí a jsou schopna se sama živit.

Dýchací soustava

Ze všech obratlovců je dýchací soustava u ptáků nejvýkonnější.  Na rozdíl od savců jsou plíce poměrně malé, přirostlé ke stropu dutiny hrudní a při dýchání se jejich objem nemění. Pro ventilaci má velký význam propracovaný systém vzdušných vaků. Vzduch se skrze vnější nozdry a nepárové vnitřní nozdry (choana) dostává do hrtanu a průdušnice. V místě rozdvojení průdušnice (bifurkace) se nachází hlasové ústrojí ptáků – syrinx. Každá průduška ústí do jedné plíce, kde se dále větví až v systém tenkých trubiček.  Plicní sklípky u ptáků vytvořeny nejsou.  K výměně plynů dochází mezi tímto systémem trubiček a krevními kapilárami. Na rozdíl od savců není tělní dutina rozdělena. Chybí bránice.  Dýchání se tak neuskutečňuje rozpínáním a stlačováním hrudníku. U ptáků je vyvinutý systém vzdušných vaků.

Tyto tenkostěnné útvary jsou napojené na plíce a nacházejí se mezi svalovinou, zasahují do kostí nebo jsou uloženy pod kůží.

Princip dýchání je založen na tom, že v plicích je vždy přítomen kyslík, a to jak při nádechu (inspirum), tak při výdechu (expirium). Vzduch prochází přes plíce dvakrát, v případě, že je organismus v klidu nebo třikrát, a to při letové aktivitě.   

Při manipulaci s ptáky je nutné umožnit roztahování tělní dutiny do stran. V opačném případě hrozí dušení. Jelikož eliminace plynů z dýchacích cest trvá u ptáků oproti savcům déle, jsou ptáci mnohem více citliví vůči toxinům, které jsou ve vzduchu.

Kardiovaskulární systém

Srdce ptáků je stejně jako u savců čtyřdílné a srdeční komory jsou oddělené. Nedochází tak k žádnému mísení krve. Z levé komory vystupuje aorta (zachována je pravá, protože levá v rámci vývoje ptáků zanikla). Z pravé komory vystupuje plicní tepna, která se větví na levou a pravou tepnu, které směřují do plic.  Zachován je u ptáků portální krevní oběh v ledvinách.

---

Léky nemá význam aplikovat intramuskulárně do pánevních končetin, protože krev z pánevních končetin přechází přes portální ledvinný oběh a samotné léčivo je pak vyloučeno dříve, než by mohlo působit v cílovém místě.

---

U ptáků je také ve srovnání s jinými živočišnými druhy nejvyšší krevní tlak (200 mm Hg), srdeční frekvence (holub 220 tepů/min, u kolibříků až 1000 tepů/min)a tělesná teplota (40-44°C).

Odběr krve je možné provádět u ptáků z křídla (vena cutena ulnaris superficialis). Dalším místem odběru je vena saphena na pánevní končetině. Větší objemy krve lze odebírat z vena jugularis. U drobných ptáků lze malý objem krve, např. pro cytologii, získat odstřižením drápu. 

---

Množství odebrané krve u ptáků nesmí překročit 1 % tělesné hmotnosti.

---

Po odběru je důležitá dostatečně dlouhá komprimace místa odběru. U ptáků se snadno tvoří rozsáhlé podkožní hematomy.

Obr. 2: Hematom na křídle bažanta

Ptačí krev má červené krvinky, které jsou oválné a mají jádro.

Obr. 3: Jaderné erytrocyty a granulocyt

Endokrinní systém

Vyvinutý je obdobně jako u savců. Brzlík má funkci endokrinní žlázy, ale je také krvetvorným orgánem. Ve štítné žláze je produkován thyroxin, který je důležitý pro růst, činnost metabolismu a také pro přepeřování. V období přepeřování se produkce tohoto hormonu zvyšuje.

Smysly

Ze smyslových ústrojí je nejdůležitější zrak a sluch. Vyvinuta jsou i různá smyslové tělíska, která zaznamenávají tlak, bolest, teplotu nebo vibrace.  Jsou lokalizovány na/v zobáku, na jazyku, u báze krycích per nebo mezi svaly křídel. Chuť a čich jsou vyvinuty u ptáků slabě. Kur domácí je schopen rozlišovat slané a kyselé. Čich je vyvinutý dobře u kiviho, kondorů nebo kachen.

Sluch je u ptáků velice dobře vyvinutý a jsou schopni vnímat i ultrazvukové signály. Stavba vnitřního ucha je obdobná jako u savců. Na rozdíl od savců mají ve středním uchu pouze jednu sluchovou kůstku – columella. Vnější ucho tvoří pouze krátký zevní zvukovod. Rozvinuté je rovněž rovnovážné ústrojí.

Zrak je u ptáků dominantním smyslem.  Oči jsou velké a málo pohyblivé. Zevně je oko ptáků chráněno třemi víčky, dvěma vnějšími a třetím vnitřním – mžurka. Čočka uvnitř oka je velká a téměř kulovitá. Je vyvinutá schopnost akomodace.  Ostrost vidění je u ptáků značná, stejně jako vidění do dálky.

Poštolka vidí letící vážku na vzdálenost 800 metrů. Kur je schopen rozeznat slepici i na 30 metrů.

Rohovka je silně vyklenutá a na cévnatce je výrůstek (pecten), který zajišťuje výživu sítnice a podílí se také na akomodaci. Na sítnice se nachází vysoká koncentrace čípků, které umožňují barevné vidění a tyčinek reagujících na změny intenzity osvětlení.

Oko ptáka váží často více než jeho mozek. Např. váha oka u poštolky je kolem 5 gramů, 
zatímco mozek tohoto ptáka váží necelé 4 gramy.

Celá řada ptáků má široké zorné pole díky laterálnímu postavení očí.  U ptáků, kteří mají oči na čelní straně hlavy (sovy) je vidění binokulární.

U ptáků je vyvinuto tetrachromatické vidění, kdy mají čípky citlivé nejen k zelené, modré a červené barvě, ale také i čípky citlivé vůči ultrafialovému záření.