Giải phẫu và sinh lý Chim

Bài chi tiết: Giải phẫu chim
Giải phẫu bên ngoài của một con chim điển hình: 1 Mỏ, 2 Đầu, 3 Mống mắt, 4 Đồng tử, 5 Lớp lông cứng cánh, 6 Lông bao cánh nhỏ, 7 Lông vai, 8 Lông bao cánh giữa, 9 Lông cánh bả, 10 Phao câu, 11 Lông cánh sơ cấp, 12 Hậu môn, 13 Đùi, 14 Khớp cổ chày-chân, 15 Xương cổ chân, 16 Bàn chân, 17 Xương chày, 18 Bụng, 19 Sườn, 20 Ức, 21 Cổ, 22 Yếm

Xét hình thái bên ngoài, chim có cơ thể dạng hình bầu dục ngắn, cổ dài, đầu tròn, nhỏ. Toàn thân chim được phủ lông vũ, hai chi trước là cánh, hai chi sau có bàn chân hình trụ giúp chim đi đứng trên mặt đất[44]. So với những động vật có xương sống khác, cơ thể chim có những đặc điểm thích nghi đặc biệt, chủ yếu để phù hợp cho hoạt động bay.

Bộ xương và hệ cơ

Chim có bộ xương với những chiếc xương nhẹ và xốp nhưng cứng cáp.[44]. Xương chim có những khoang chứa đầy khí, được liên kết với hệ hô hấp[45]. Xương sọ được nối liền và không có các đường khớp sọ[46]. Ổ mắt lớn và được ngăn cách bởi một vách xương. Cột sống của chim được chia làm 4 phần: cổ, ngực, chậu và đuôi, với các đốt sống cổ có tính biến đổi cao và đặc biệt linh hoạt; tuy nhiên khả năng cử động chỉ ở các đốt sống ngực trở đi chứ không có ở các đốt sau[47]. Những đốt cuối kết hợp với khung chậu tạo thành khối xương cùng[46], làm chỗ dựa vững chắc cho các chi sau[44]. Trừ những loài không biết bay, xương sườn chim dẹt và xương ức phát triển có gờ lưỡi hái nhằm gắn kết với các cơ vận động bay. Hai chi trước của chim đã biến đổi thành cánh[48].

Chim có tổng cộng khoảng 175 trên cơ thể[49], trong đó các cơ phát triển liên quan đến những hoạt động như bay (cơ vận động cánh), chạy (cơ đùi và cơ ống chân ở các chim chạy), xù lông (cơ da) hay cử động đầu (cơ cổ)[44]. Cơ lớn nhất là cơ ngực (cơ hạ cánh) có thể chiếm từ 15-20% khối lượng cơ thể con chim. Bàn chân của chim không có cơ, tuy nhiên lại có các gân có thể tự động siết chặt khép quặp các ngón chân quanh cành cây khi chim đậu, giúp chúng bám lâu và chắc trên cành mà không bị mỏi[44].

Bài tiết và tiêu hóa

Giống như bò sát, chim căn bản là loài bài tiết axít uric (uricotelic): cật chim lọc các chất thải gốc nitơ từ máu và bài tiết chúng dưới dạng axít uric thay vì urê hay amoniac thông qua ống niệu trong ruột. Chim không có bóng đái hay niệu đạo mở bên ngoài, nên nước tiểu của chim được thải ra đi kèm với phân tạo thành chất thải nửa rắn[50][51]. Tuy vậy, vẫn có những loài như chim ruồi lại thải hầu hết các chất thải nitơ dưới dạng amoniac[52]. Các loài chim thường thải creatin, hơn là creatinin như ở động vật có vú[46]. Loại chất này, cũng như các chất thải khác của quá trình tiêu hóa, được thải ra từ huyệt của chim[53][54]. Huyệt chim là một ống mở đa chức năng, từ tống các chất thải ra ngoài tới giao phốiđẻ trứng. Ngoài ra, nhiều loài chim cũng ợ (đưa quay trở lại đẳng miệng) các thức ăn chưa tiêu hóa còn dư (pellet)[55]. Hệ tiêu hóa chim có đặc điểm độc nhất, với bộ phận diều để lưu trữ thức ăn và mề, chứa các hòn đá được chim nuốt, có khả năng nghiền thức ăn thay thế cho bộ răng chúng không có[56]. Nhiều loài chim thích nghi cao với việc tiêu hóa nhanh giúp cho hoạt động bay trở nên dễ dàng hơn nhiều so với những loài động vật khác.[57]. Một số loài chim cũng thích nghi bằng cách sử dụng protein từ nhiều bộ phận của cơ thể. để cung cấp thêm năng lượng trong quá trình di trú[58].

Hệ hô hấp và hệ tuần hoàn

Chim có một trong những hệ hô hấp phức tạp nhất của tất cả các loài động vật[46]. Bên cạnh phổi, chim còn có 9 túi khí, là các vi khí quản xuyên qua phổi tạo thành, dung tích hơn phổi nhiều lần, có vai trò chứa khí để hô hấp cũng như làm nhẹ cơ thể và điều hòa thân nhiệt[44]. Lúc chim hít vào, 75% lượng không khí sạch không đi qua phổi mà tới trực tiếp các túi khí sau để sau đó lấp đầy các khoang trong xương. 25% lượng khí còn lại đi trực tiếp vào phổi. Khi chim thở ra, những luồng khí đã được sử dụng đi ra ngoài phổi và những khí sạch chứa trong xương cùng lúc đó lại đi vào phổi. Theo cách đó, phổi của chúng luôn được duy trì cung cấp không khí sạch trong cả khi thở ra và hít vào[59]. Cơ quan tạo âm thanh của chim là minh quản (syrinx), một khoang cơ với một số màng nhĩ, đặt ở vị trí điểm cuối của khí quản, nơi khí quản phân thành hai phế quản[60].

Tim chim có bốn ngăn, cung động mạch chủ phải tham gia vào vòng tuần hoàn lớn (không giống như động vật có vú là cung động mạch chủ trái)[46]. Tĩnh mạch chủ dưới nhận máu từ các chi thông qua một hệ gánh thận. Tim chim đập nhanh và nhịp tim tỉ lệ nghịch với khối lượng cơ thể. Ở , tim đập khoảng 250 lần/phút, ở sơn tước đầu đen khi ngủ là 500 lần, khi hoạt động lên tới 1000 lần/phút[44], riêng với loài chim ruồi ức đỏ (Archilochus colubris), tim mỗi phút có thể đập 1200 lần (20 lần/giây)[61]. Điều này giúp cho máu chim lưu thông nhanh, giúp vận chuyển nhanh ôxy và chất dinh dưỡng cho các cơ quan, cung cấp kịp thời năng lượng để bay và duy trì hoạt động mức độ cao. Bên cạnh đó, hồng cầu chim có nhân (khác với các loài thú)[62], nhiều và lồi hai mặt, hemoglobin liên kết với ôxycacbonic yếu nên việc giải phóng các khí này diễn ra nhanh trong máu. Đây là lý do vì sao chim có thân nhiệt cao, vào khoảng từ 38-45,5oC, tuỳ mỗi loài[44].

Điều hòa thân nhiệt

Chim là động vật máu nóng, thân nhiệt ổn định không phụ thuộc vào môi trường bên ngoài. Là sinh vật có chỉ số trao đổi chất cao[63], thân nhiệt chim cao và thường biến đổi từ 40-42oC[44]. Các loài chim nhỏ thường có thân nhiệt ít ổn định hơn các loài chim lớn, thay đổi theo mùa hay thậm chí hàng đêm[64], một ví dụ là hồng tước nhà (Troglodytes aedon) có biến thiên thân nhiệt trong 24 giờ lên tới 8oC[65]. Ở chim sơ sinh, dù cũng có thân nhiệt cao (xấp xỉ khoảng 38oC ở nhiều loài), nhưng lại chưa có cơ chế hằng nhiệt như chim trưởng thành, nên chúng phải dựa vào nhiệt độ cơ thể bố mẹ và tổ để giữ ấm[64][66]. Bên cạnh trao đổi chất, khi nhiệt độ môi trường xuống thấp, chim thường xù lông để ngăn không cho không khí tiếp xúc với da, co các mạch máu da, hay đôi khi run để tăng nhiệt độ cơ thể. Khả năng điều hòa thân nhiệt là một nguyên nhân giúp các loài chim có thể phân bố rộng trên khắp thế giới.[44].

Thần kinh và giác quan

Ở chim sẻ ngô xanh (Cyanistes caeruleus, tên cũ Parus caeruleus), con trống có một đốm trên đầu phản chiếu tia cực tím, được chúng phô bày trước con mái qua tư thế xù lông ở phía gáy[67].

Hệ thần kinh của chim phụ thuộc nhiều vào kích thước cơ thể[46]. Phần phát triển nhất của não điều khiển các chức năng liên quan đến hoạt động bay, trong khi tiểu não phối hợp sự cử động và đại não thì điều khiển các kiểu tập tính, tìm đường, giao phối và làm tổ. Đa phần các loài chim đều có khứu giác kém, ngoại trừ một số trường hợp nổi bật như kiwi[68], kền kền Tân Thế giới[69] và bộ Chim báo bão (Procellariiformes)[70]. Ngược lại, thị giác của chúng thường phát triển ở mức độ cao. Các loài chim ở nước có thủy tinh thể linh hoạt đặc biệt, cho phép thích nghi với việc nhìn trong nước lẫn không khí[46]. Một số loài trong mắt còn có hai vùng hoàng điểm (fovea). Các loài chim có khả năng nhận biết bốn loại nguồn sáng (tetrachromacy), có các tế bào hình nón nhạy cảm với tia cực tím bên cạnh các dải màu đỏ, xanh lamxanh lá cây[71]. Điều này cho phép chúng quan sát được các tia cực tím (UV), có liên quan trong quá trình ve vãn. Nhiều loài chim có những bộ lông sặc sỡ trong dải tia cực tím mà mắt người không nhìn thấy; một số loài mà hai giới tính tưởng như giống nhau với mắt thường, nhưng lại khác nhau dưới tia cực tím khi phản chiếu những vết đốm trên bộ lông của chúng. Tia cực tím còn được sử dụng trong việc kiếm ăn - một số loài cắt tìm kiếm con mồi là những loài gặm nhấm bằng cách xác định tia UV phản chiếu từ dấu nước tiểu trên mặt đất[72]. Mí mắt của chim không được sử dụng để nháy mắt, thay vì thế chúng dùng một mí mắt thứ ba di chuyển theo chiều ngang, gọi là màng nháy[73]. Màng nháy cũng bao phủ mắt và có vai trò như một loại kính áp tròng ở nhiều loài chim sống ở nước[46]. Võng mạc chim có một hệ thống cung cấp máu hình quạt gọi là lược (pecten)[46]. Hầu hết chim không thể di chuyển mắt của chúng, trừ một số ngoại lệ, như chim cốc đế[74]. Những loài chim với mắt ở hai bên đầu có tầm nhìn rộng, còn những loài có mắt ở trước mặt, như , có thị giác hai mắt (binocular vision) và có thể ước tính được chiều sâu của tầm nhìn[75]. Chim không có tai ngoài nhưng tai chúng được bao phủ bởi lông vũ, dù ở một số chim, như các chi Asio, BuboOtus, lông vũ tạo nên những búi mà tương tự như tai. Tai trong có một ốc tai, nhưng không có dạng xoắn như các loài thú có vú[76]. Tai chim có thể nghe được âm thanh có tần số gần với tai người nhưng lại hơn người nhiều lần về khả năng phân biệt cường độ âm thanh. So với các động vật xương sống ở cạn khác, xúc giác chim kém phát triển[44].

Chất hóa học

Một vài giống chim có khả năng sử dụng chất hóa học để chống lại kẻ thù; vài loài thuộc bộ Chim báo bão có thể phun ra một loại dầu nhờn khó chịu lên những kẻ gây hấn[77] hay một số loài pitohui từ New Guinea, lại có một loại neurotoxin (độc tố thần kinh) mạnh nằm ở trên da và lông[78].

Lông vũ

Bài chi tiết: Lông vũlông bay
Bộ lông của cú mèo châu Phi cho phép loài này đồng hóa với môi trường xung quanh.

Lông vũ là đặc điểm duy nhất chỉ có ở các loài chim. Nó hỗ trợ cho việc bay, tạo ra một lớp cách ly giúp điều hòa thân nhiệt, ngoài ra còn được sử dụng để phô bày, ngụy trang hay làm tín hiệu. Có một số loại lông vũ, được sử dụng cho từng mục đích. Lông vũ mọc lên từ lớp biểu bì của da, chỉ ở những vùng đặc biệt gọi là vùng lông (pterylae). Kiểu phân bố của những vùng lông (pterylosis) được ứng dụng trong phân loại và hệ thống học. Sự sắp xếp và vẻ ngoài của lông vũ trên cơ thể, gọi là bộ lông vũ (plumage), có thể khác nhau trong loài dựa trên tuổi, địa vị bầy đàn[79]giới tính[80].

Các loài chim thay lông theo định kỳ; bộ lông thông thường của một con chim mà đã thay sau mùa sinh sản gọi là bộ lông "không sinh sản" (non-breeding) - hay theo thuật ngữ Humphrey-Parkes là bộ lông "cơ bản" (basic); còn bộ lông khi sinh sản hay các dạng khác của bộ lông cơ bản gọi theo Humphrey-Parkes là bộ lông "luân phiên" (alternate)[81]. Việc thay (rụng) lông là thường niên ở hầu hết các loài chim, dù có những loài thay hai lần trong năm, hoặc các loài chim săn mồi lớn có thể chỉ thay lông một lần duy nhất cho vài năm. Có các kiểu thay lông khác nhau giữa các loài. Ở các loài chim sẻ, lông bay (lông trên cánh và đuôi giúp cho việc bay) được thay thế một lần trong một thời gian với những chiếc lông vũ sơ cấp trong cùng sẽ thay đầu tiên. Sau khi lông sơ cấp được thay thế lần thứ năm hay thứ sáu, những chiếc lông bậc ba ngoài cùng bắt đầu rụng, sau đó đến lông thứ cấp và cuối cùng quá trình này lại đi tới những chiếc lông phía ngoài (rụng lông ly tâm). Những lông bao (tetrix) lớn được rụng lẫn đồng thời với lông sơ cấp[82]. Một số nhỏ các loài, như vịtngỗng, lại có thể rụng tất cả các lông bay cùng lúc, khiến chúng tạm thời không bay được[83] Theo một quy luật chung, lông đuôi lại rụng và thay khởi đầu từ những cặp trong cùng[82]. Dù thế, việc rung lông ly tâm cũng tìm thấy ở các loài thuộc họ Trĩ[84]. Bên cạnh đó, sự rụng lông ly tâm ở đuôi có sự thay đổi ở các loài chim gõ kiếnhọ Đuôi cứng, khi khởi đầu với những cặp lông trong cùng thứ hai và kết thúc với cặp lông giữa, và vẫn giữa một cặp lông với chức năng leo trèo[82][85].

Vẹt Lory đỏ (Eos bornea) đang rỉa lông.

Ở các loài sẻ, kiểu thay lông chung là lông cánh sơ cấp thay trước, lông thứ cấp thay sau, còn đuôi thì khởi đầu với những lông ở giữa[86]. Trước khi xây tổ, đa phần các con chim mái đều rụng phần lông gần bụng tạo thành một "vết ấp" (brood patch). Phần da ở đấy sẽ được cung cấp tốt từ các mạch máu và hỗ trợ chim trong việc ấp trứng[87].

Lông vũ đòi hỏi được giữ gìn và chim thường dành khoảng 9% thời gian mỗi ngày dành cho việc rỉa hay chải lông[88]. Chim dùng mỏ để chải đi các hạt nhỏ từ bên ngoài, đồng thời bôi lên đó một loại sáp tiết ra từ tuyến phao câu; loại sáp này sẽ giúp giữ gìn tính linh hoạt của lông và là một tác nhân chống vi sinh vật, ngăn chặn sự phát triển của những vi khuẩn làm giảm chất lượng lông[89]. Ngoài ra chất này còn giúp lông không thấm nước và cung cấp vitamin D (chứa ergosterol biến đổi thành vitamin D dưới ánh mặt trời)[44]. Bên cạnh đó, một số chim còn có hành động chà kiến (hay côn trùng khác) lên bộ lông của chúng, nhằm lấy axít formic tiết ra từ kiến, có vai trò tiêu diệt những sinh vật ký sinh trên lông[90].

Mỏ, chân và vảy

Bài chi tiết: Mỏ chimKiểu ngón § Chim

Mỏ là một cấu trúc bên ngoài của chim, được sử dụng cho việc ăn và nhiều mục đích khác. Trong mỏ không có răng, mỏ bao gồm 2 phần, phần hàm trên được bao phủ bởi một bao vỏ sừng (rhamphotheca), cấu tạo từ keratin. Giữa phần trên mỏ có hai lỗ mũi, ăn thông với hệ hô hấp. Ở một số loài, mỏ và lỗ mũi được bao bởi một phần mô mềm, sáp, được gọi là da gốc mỏ (cere)[91].

Chân với cựa của một con gà tây.

Bàn chân chim được bao phủ bởi vảy và có các ngón chân với móng vuốt. Đa phần các loài chim đều có 4 ngón, được chia thành 5 kiểu sắp xếp (dactyly) chính, bao gồm: anisodactyl (ngón không đều), zygodactyl (ngón kiểu chân trèo), heterodactyl (khác ngón), syndactyl (dính ngón) và pamprodactyl (ngón nhọn)[92]. Ở nhiều loài chim, chân có màng, và cũng có các loại: có nửa màng (semipalmate), có màng hoàn toàn (totipalmate), có màng kiểu chân vịt và có thùy[93]. Mỏ cùng móng vuốt đều không ngừng phát triển về kích cỡ[91]. Kiểu chân và mỏ của mỗi loài nhiều khi rất khác nhau, phụ thuộc vào lối sống và thức ăn của chúng. Ở gà trống và một số loài chim khác, chân có phần sừng cứng mọc lên, được gọi là cựa.

Giống các bộ phận mỏ, vuốt và cựa, vảy chim là sản phẩm của da[44], được tạo thành từ cùng một loại keratin. Vảy được tìm thấy chủ yếu ở ngón chân và bàn chân, nhưng cũng có thể xuất hiện ở mắt cá chân một vài loài. Hầu hết ở các loài chim, vảy không che phủ đáng kể, ngoại trừ trường hợp gõ kiến và đuôi cứng. Vảy của chim được cho là tương đồng với vảy của động vật có vú và bò sát[94].

Tài liệu tham khảo

WikiPedia: Chim http://www.britannica.com/EBchecked/topic/345861/l... http://www.britannica.com/EBchecked/topic/66391 http://www.highbeam.com/doc/1G2-3409400032.html http://encarta.msn.com/encyclopedia_761577802/Loon... http://encarta.msn.com/text_761552516__1/Bird.html http://www.nature.com/nature/journal/v433/n7023/su... http://www.nature.com/nature/journal/v526/n7574/fu... http://www.paulnoll.com/Oregon/Birds/Avian-Skeleto... http://www.peteducation.com/article.cfm?c=15+1829&... http://www.sibagu.com/vietnam/indexvn.html