Oiseaux: caractéristiques, types, systèmes, reproduction
Les oiseaux volent, homéothermiques, animaux vertébrés et à plumes. Parmi les vertébrés, il s'agit de la deuxième classe la plus riche en nombre d'espèces, avec plus de 9700, dépassé uniquement par les poissons. La caractéristique la plus importante de cette classe d’animaux est la modification des extrémités supérieures des ailes.
Ainsi, les oiseaux ont conquis le ciel de différents écosystèmes, y compris les forêts, les déserts, les montagnes, les prairies. Les plumes sont également indispensables: si un organisme a des plumes, c'est un oiseau.
Bien qu'il existe une grande diversité d'espèces, la morphologie des oiseaux est homogène. Tous ont une anatomie uniforme: ailes, plumes et bec kératinisé. Cette uniformité marquée a été restreinte tout au long de l'évolution, vraisemblablement par le vol.
On pense que toutes les caractéristiques des oiseaux résultent de la sélection naturelle, favorisant ainsi les individus qui bougent mieux dans les airs. Ainsi, l'anatomie d'un oiseau semble être "conçue" pour le vol, depuis ses os pneumatisés jusqu'à ses poumons et son métabolisme efficace.
Les oiseaux sont caractérisés par une excellente vision. Ils ont des orbites énormes et pratiquement immobiles, compensées par une rotation importante de la tête.
Les oiseaux modernes sont divisés en deux groupes fondamentaux: les paléognatas et les néognatas. Le premier inclut les oiseaux non-volants ou les ratites. Les neognatas, par contre, incluent le reste des oiseaux avec des muscles puissants pour le vol.
La branche de la zoologie qui étudie les oiseaux s'appelle ornithologie, un terme qui vient des racines grecques ornis = "oiseau".
Caractéristiques générales
Caractéristiques morphologiques et physiologiques
Les oiseaux sont des organismes dont les membres antérieurs ont été modifiés pour le vol, sous forme d’ailes. Si nous comparons ces extrémités à celles d'un vertébré terrestre, nous nous rendrons compte que les oiseaux ont perdu des phalanges et que le membre s'est allongé.
Les membres postérieurs, qui permettent de se percher, de marcher ou de nager, ont également subi des modifications. Ils présentent quatre doigts, dans certains cas jusqu’à 3 ou 2.
L'épiderme est recouvert de plumes et des membres postérieurs d'écailles. Les glandes sont rares chez les oiseaux, bien qu'elles aient des sécrétions huileuses spécialisées au bout de la queue.
Les oiseaux sont des organismes endothermiques, c’est-à-dire qu’ils sont capables de réguler leur température corporelle. Bien que les mammifères soient également endothermiques, ils n’ont pas acquis cette capacité physiologique d’un ancêtre commun, c’est donc un exemple d’évolution convergente.
Dans leurs différents systèmes, les oiseaux se caractérisent par la perte ou la réduction de certains organes. Par exemple, les femelles ont seulement un ovaire et un oviducte fonctionnel (celui de gauche). Comparés à des vertébrés de taille similaire non volants, les intestins ont subi une réduction significative.
Vraisemblablement, ces caractéristiques sont adaptatives et permettent la réduction de la masse en vol.
Caractéristiques des os
Les os des oiseaux ont des cavités d'air qui réduisent le poids de l'animal pendant le vol. Ce type de structure s'appelle os pneumatique. Outre le poids, le squelette est rigide, ce qui est essentiel pour le contrôle du vol.
Les os du crâne sont fusionnés en un seul condyle occipital. Cela présente un motif diapside et la mâchoire a été modifiée en une structure kératinisée, sans bec. Dans l'oreille moyenne, il n'y a qu'un seul osselet.
La queue est réduite à une structure appelée pygostyle. Le sternum a une quille. Cet os fonctionne comme un point d'union des muscles qui participent au vol: les pectoraux et les supracoracoïdes.
La furcula est une structure typique d'oiseaux qui fonctionne comme une source. Cet élément emmagasine de l'énergie, de sorte que le battement vers le bas entraîne le battement dans la direction opposée.
La structure du bassin est optimale pour la ponte des œufs et s'appelle pelvil opistopubic.
Classification
Les presque 9700 espèces d’oiseaux sont regroupées en plus de 30 ordres. La classification que nous présenterons ensuite est celle de Gill (2006), modifiée par Hickman (2001):
Superorden Paleognathae
Les paleognatas sont des oiseaux modernes au palais primitif. Ce groupe comprend les formes d'autruches et similaires, les régions, les émeus, les kiwis, entre autres.
Il est composé de quatre ordres: Struthioniformes, formés par les autruches; Rheiformes, dont les membres sont deux espèces des zones qui habitent l'Amérique du Sud; Dinornithiformes, formés par trois espèces de kiwis en Nouvelle-Zélande; et l'ordre des Tinamiformes, composé de près de 50 espèces de tinamou, yutos ou inambúes américains.
Superorden Neognathae
Ce super ordre est composé d'un grand nombre d'espèces à la bouche souple. Ci-dessous, nous décrirons brièvement chacun des ordres faisant partie des neognatas ou "néoaves".
Ordre Passériformes : c'est l'ordre le plus abondant des oiseaux. Il comprend 5750 espèces (plus de la moitié des espèces d'oiseaux) réparties dans le monde. Ils se caractérisent par la position de leurs phalanges: quatre doigts, trois en avant et un en arrière. La plupart sont petites.
Ordre des Ansériformes : environ 162 espèces de cygnes, oies, canards et apparentés, réparties dans le monde entier. Adaptations caractéristiques dans les jambes pour la natation.
Ordre des Galliformes : environ 290 espèces de dindes, cailles, faisans et autres. Sa distribution est mondiale. Sa nourriture est herbivore. Leurs becs et leurs pattes sont forts et lourds.
Ordre Sphenisciformes : 17 espèces de manchots. Ils sont connus pour leur capacité à nager, avec des ailes modifiées en forme de pagaie qui leur permettent de se déplacer efficacement dans l’eau.
Ordre des Gaviiformes : formé par les huards, un groupe d'oiseaux aquatiques.
Ordre Podicipediformes : 22 espèces d'oiseaux ayant des habitudes de plongée communément appelées huards, macaes et grèbes. Ils sont communs dans les étangs, où vous pouvez distinguer leurs nids flottants.
Ordre Phoenicopteriformes : 5 espèces d'oiseaux aquatiques colorés. Ils sont communément appelés flamants roses. Il existe des espèces actuelles et éteintes.
Ordre Procellariiformes : 112 espèces réparties dans le monde entier, sont des oiseaux pélagiques qui comprennent des albatros, des pétrels, des fulmars et autres.
Ordre des Pelecaniformes : 65 espèces de distribution mondiale. On retrouve dans cet ordre les pélicans, les cormorans, les fous de Bassan, les piquiers et autres. Ils mangent du poisson.
Ordre des Ciconiiformes : 116 espèces de distribution mondiale. Ils comprennent des hérons, des amarres, des cigognes, des ibis, des spatules, des vautours et autres. Ils se caractérisent par un allongement important des jambes et du cou.
Ordre des Falconiformes : 304 espèces d'oiseaux réparties dans le monde entier. Ils comprennent les aigles, les faucons, les faucons, les condors et les vautours. Ces spécimens ont une excellente vision qui leur permet de chasser leurs proies.
Ordre des Gruiformes : 212 espèces de distribution mondiale. Ils comprennent les grues, rails, foulques, galinules et connexes.
Ordre Charadriiformes : Plus de 350 espèces réparties dans le monde. Ils comprennent les mouettes et autres oiseaux de rivage.
Ordre des Columbiformes : environ 300 espèces réparties dans le monde entier. Ils comprennent les colombes et le dodo éteint. Ils se caractérisent par le fait qu'ils ont le cou, les pattes et le bec courts.
Ordre Psittaciformes : plus de 350 espèces réparties dans le monde. Ils comprennent des perroquets, des perruches et des alliés.
Ordre Opisthocomiformes : ordre constitué d'une seule espèce; le hoatz Opisthocomus hoazín, situé dans le bassin amazonien.
Ordre des Musophagiformes : 23 espèces endémiques d'Afrique. Ils sont connus comme les turacos.
Ordre des Cuculiformes : environ 140 espèces réparties dans le monde entier. Ils comprennent les coucous et les roadrunners.
Ordre des Strigiformes : quelque 180 espèces nocturnes de répartition mondiale. Ils comprennent les hiboux et les alliés. Ce sont des prédateurs nocturnes, un vol silencieux et une excellente vision.
Ordre des Caprimulgiformes : 118 espèces réparties dans le monde entier. Ils incluent les podargos, les nightjars et autres.
Ordre des Apodiformes : quelque 429 espèces de par le monde. Comprend les colibris et les martinets. Ils ont les jambes courtes et le battement rapide.
Il existe également les ordres Coliiformes, Trogoniformes, Coraciiformes et Piciformes.
Système digestif
Les oiseaux ont un système digestif modifié qui leur permet de digérer efficacement les aliments et de compenser le manque de structures dentaires. De plus, l'absorption des nutriments se produit à des intervalles de temps courts.
Le système digestif a un gésier qui aide à broyer la nourriture que l'animal consomme. Les oiseaux ont un système de glandes salivaires très rudimentaires qui sécrètent un mucus pour lubrifier le passage des aliments.
Certains oiseaux ont une modification dans l'œsophage qui permet de stocker de la nourriture. Chez certaines espèces, cet élargissement sert non seulement de lieu de stockage, mais également de producteur d'une substance laiteuse nutritive, analogue au lait des mammifères, qui sert à nourrir les poussins sans défense.
L'estomac est divisé en deux compartiments. Le premier est le proventricule, responsable de la sécrétion du suc gastrique. Le second est le gésier, responsable de la mouture de la matière nutritive. Pour contribuer au processus de broyage des aliments, les oiseaux consomment des roches ou d’autres objets logés dans le gésier.
Nourriture
Les régimes des oiseaux sont variés. Il y a des espèces insectivores, carnivores (qui se nourrissent de vers, mollusques, crustacés, poissons, mammifères et même d'autres oiseaux), nectarivores et beaucoup sont omnivores.
La taille et la forme du bec des oiseaux sont élégamment adaptées au mode d'alimentation typique de l'individu qui le porte. Par exemple, les oiseaux qui consomment des graines ont des pics courts et forts, tandis que les oiseaux nectarivores - tels que les colibris - ont un bec long et mince qui leur permet de consommer le nectar des fleurs.
Les rapaces carnivores, tels que les hiboux, par exemple, forment de petites boules de matière organique qu’ils ne peuvent pas digérer, telles que des poils ou des os qui régurgitent.
Système circulatoire
Le système circulatoire des oiseaux est formé par un cœur avec quatre chambres: deux oreillettes et deux ventricules. Il a deux systèmes de circulation, l'un pulmonaire et l'autre systémique.
En général, le système circulatoire des oiseaux n’est pas très différent de celui des mammifères.
La fréquence cardiaque des oiseaux est élevée et on constate une relation inverse entre la taille de l’organisme et la fréquence.
Les érythrocytes ou les globules rouges ont un noyau - contrairement au nôtre, qui, à maturité, dégénère cette structure. Les phagocytes sont des cellules très actives et participent à la réparation des plaies et à d'autres fonctions du système immunitaire.
Système nerveux
Le système nerveux des oiseaux est complexe et bien développé. Il y a douze paires de nerfs crâniens. Le cerveau est gros, tout comme le cervelet et les lobes optimaux. En revanche, le cortex cérébral est peu développé.
En termes de systèmes sensoriels, l'odeur et le goût sont inefficaces chez la plupart des espèces. Cependant, il existe de nombreuses exceptions à cette tendance, comme chez les oiseaux carnivores et océaniques, où ces sens jouent un rôle fondamental dans les modes de vie de ces espèces.
La vision chez les oiseaux est magnifique. Son organe photorécepteur ressemble à l'œil des autres vertébrés, bien qu'il soit plus grand, moins sphérique et pratiquement immobile. Pour compenser la fixité partielle des yeux, ils ont développé une incroyable capacité de mobilité de la tête.
L'audience est également bonne. L'oreille est divisée en une région externe, une oreille moyenne avec un seul os, la columelle et un secteur interne avec la cochlée.
Système respiratoire
En raison des exigences énergétiques du vol, le système respiratoire de ces vertébrés en vol doit être très efficace. Ils ont des structures spécialisées appelées parabronchi, avec des sacs à air. Ces organes diffèrent sensiblement des organes respiratoires que l'on trouve dans le reste des vertébrés.
Chez les oiseaux, les branches bronchiques se retrouvent dans des structures tubulaires, où se produit un flux d'air continu - contrairement aux extrémités des sacs (alvéoles) observées dans les poumons des mammifères.
Les sacs à air forment un système de neuf éléments connectés situés dans le thorax et l'abdomen. La fonction de ces structures est de favoriser la ventilation, avec un flux d'air pérenne traversant les poumons.
Chez les oiseaux, l'air entre par la trachée et les bronches primaires, par les poumons et dans les sacs aériens postérieurs. De là, ça va dans les poumons et l'air sort par la trachée. Ce cycle correspond à la première expiration.
Lors de la seconde expiration, une partie de l'air qui est entré passe par les sacs aériens postérieurs et passe dans les poumons. De cette façon, l'air en suspension est poussé vers les sacs précédents. Ensuite, l'air quitte l'animal.
Système excréteur
Les reins des oiseaux sont métanéphriques et l'urètre se vide dans un cloaque. Dans les trois systèmes rénaux existants, les reins métanéfricos consistent en un organe relié au cloaque par le conduit de Wolff, qui provient du mésoderme moyen des segments thoracique et lombaire.
Le principal déchet est l'acide urique, c'est pourquoi les oiseaux entrent dans la catégorie des "uricotélicos". Cette substance est hautement insoluble dans l'eau. Elle précipite donc et crée un déchet semi-solide, souvent blanchâtre. Les oiseaux n'ont pas de vessie.
Reproduction
Chez tous les oiseaux, les sexes sont séparés et la fécondation est interne. Les mâles ont deux testicules fonctionnels, tandis que les femelles ont dégénéré l'ovaire et l'oviducte droit. Chez les mâles, seules certaines espèces ont un pénis en tant qu'organe copulateur, y compris les canards, les oies et certains paleognatas.
Tous produisent des œufs avec une coquille dure. Les œufs sont incubés à l'extérieur: certains des parents sont placés dessus et maintiennent une température optimale grâce à la chaleur corporelle.
Le système de détermination du sexe des oiseaux est donné par les chromosomes sexuels ZW (l'équivalent de nos chromosomes sexuels XY). Contrairement aux mammifères, le sexe hétérogamétique correspond aux femmes. C'est-à-dire que ce sont les spécimens femelles qui possèdent deux chromosomes différents.
En fonction de l'espèce d'oiseau, un jeune individu actif, capable de se débrouiller tout seul, ou un petit nu qui a besoin de soin de ses parents peuvent naître de l'œuf. La première variante des poussins indépendants est connue sous le nom de progéniture précociale et ceux qui ont besoin de l'aide d'une progéniture autarcie.
Évolution
Les biologistes de l'évolution considèrent que l'origine des oiseaux est l'une des transitions les plus impressionnantes de l'évolution des vertébrés - avec le saut de l'eau au pays des tétrapodes.
Les archives fossiles ont montré une variété de caractéristiques uniques trouvées chez les espèces d'oiseaux vivants, telles que les plumes et une réduction marquée de la taille du corps.
On considère que l'évolution des oiseaux était accompagnée de l'origine du vol, mais on soupçonne que plusieurs caractéristiques que nous associons au vol ont évolué avant les oiseaux.
Archaeopteryx lithographica
Le fossile le plus renommé à l'origine des oiseaux est Archaeopteryx; Il a à peu près la taille d'un corbeau, avec un sommet semblable à celui des oiseaux modernes, mais avec des dents. Le squelette de l'animal fossilisé ressemble à un reptile, avec une longue queue.
Le fossile a été découvert en 1861, deux ans après la publication de L'Origine des espèces. Il a eu un impact médiatique important, car ce fossile de "transition" semblait apporter un soutien significatif à la théorie de la sélection naturelle.
La seule caractéristique qui empêche le fossile d'être classé comme un dinosaure théropode est la présence incontestable de plumes.
Des dinosaures aux oiseaux
La ressemblance entre les oiseaux et les reptiles est évidente. En fait, le zoologiste renommé Thomas Huxley a baptisé les oiseaux en tant que "reptiles glorifiés".
Grâce à un nombre important de caractéristiques communes, y compris le long cou en forme de S, il est clair que les oiseaux sont étroitement liés à un groupe de dinosaures appelés théropodes.
En fait, les dromaeosaurs sont des dinosaures théropodes à furcula (clavicule soudée) et présentant des traits en rotation dans les os des poupées associés au vol.
En outre, il existe des fossiles qui lient les dromaeosaurs aux oiseaux. Les spécimens sont clairement des dinosaures théropodes mais avec des plumes.
On en déduit la forme des plumes qui ne pourraient pas être utilisées pour le vol, mais elles pourraient contribuer à un glissement rudimentaire ou la coloration pourrait avoir des fonctions sociales associées à la parade nuptiale.
Adaptations pour le vol
Si nous examinons en détail les détails morphologiques et physiologiques des oiseaux, nous nous rendrons compte que ce sont des machines "conçues" pour voler; dans la nature, personne ne "conçoit" quoi que ce soit, et les adaptations que nous observons sont le produit du mécanisme de la sélection naturelle.
Les adaptations pour le vol se concentrent sur deux objectifs: réduire la masse pendant le processus et favoriser le déplacement.
Plumes
Les plumes sont des appendices d'origine épidermique recouvrant la peau des oiseaux. Comme nous l'avons vu dans la section précédente, les plumes sont apparues au cours de l'évolution dans un groupe particulier de dinosaures et ont été préservées jusqu'aux oiseaux que nous voyons aujourd'hui.
Ce sont des structures extrêmement légères formées de bêta-kératine. Cette substance, riche en cystéine, est également présente dans d'autres structures d'oiseaux, telles que le bec, les écailles et les ongles.
Les stylos remplissent différentes fonctions. Le premier est de faciliter la circulation de l’air, du sol et de l’eau.
Il offre une protection mécanique contre le vent, ainsi qu'une protection thermique contre les températures extrêmes - chaleur ou froid -, évitant ainsi la perte de chaleur corporelle dans les environnements froids et les coups de soleil dans les zones chaudes.
Les plumes, grâce à leurs couleurs et motifs exotiques, participent à la communication visuelle et aux interactions sociales entre les oiseaux. Généralement, les femelles présentent des couleurs opaques ou cryptiques, tandis que les mâles présentent des couleurs vives. Dans certains cas, les plumes participent au camouflage de l'animal.
Os squelette et pneumatiques
Le squelette des oiseaux se caractérise par sa légèreté, mais il n'est pas faible pour cette raison. Les os des oiseaux modernes sont particulièrement délicats, avec des cavités d’air qui diminuent leur masse.
Bien que les oiseaux aient évolué à partir d’organismes dotés d’un crâne de type diapside (deux ouvertures temporales), il est extrêmement difficile de voir ce schéma anatomique chez les oiseaux modernes.
Son crâne est tellement modifié qu'il est fondu en un seul morceau qui n'atteint pas 1% de la masse totale de l'individu. Certaines espèces présentent des crânes cinétiques, comme chez les lézards et les serpents.
Cependant, cela ne signifie pas que le squelette des oiseaux est beaucoup plus léger que celui d'un vertébré volant de taille similaire. En fait, les poids sont équivalents. La modification se situe dans la répartition du poids et non dans le poids en soi. Les structures supérieures sont très légères et les extrémités inférieures lourdes.
