Ученые иногда говорят о птицах как о рептилиях, приспособленных к полету. То есть Природа взяла одну, уже готовую конструкторскую разработку и приспособила ее для передвижения в воздухе. Какие проблемы она должна была при этом решить, какие задачи перед собой поставить и выполнить? Давайте немного поразмышляем вместе с конструктором Природой. Подумаем и посмотрим, похожи ли наши размышления на то, что мы имеем на самом деле.

Итак, уже есть «конструкторская схема» рептилий. Надо переделать готовую схему таким образом, чтобы сделать ее пригодной к полету. Что для этого нужно?

Конструкция для летания должна быть прочной, но легкой, поэтому необходимы материалы с такими свойствами. В авиации вместо железа используют в основном сплавы алюминия. Они прочны, но втрое легче железа. В строении тела птиц конструктор Природа тоже использует материалы легкие и прочные, и прежде всего во всем, что касается полета. Что же это за материалы? Конечно же, перья! Легкость их вошла в поговорку. Но и прочность их достаточно высока – перья часто использовались при изготовлении боевых доспехов как материал для смягчения удара. 

Ученые считают, что перья птиц происходят от чешуи пресмыкающихся. Чешуя осталась и у птиц – на ногах. Очень легкие у птиц и кости. Внутри в большинстве птичьих костей – воздух, а их внутреннее строение напоминает конструкцию фюзеляжа первых самолетов. Идем дальше. Летающая конструкция должна быть не просто легкой, но и хорошо сбалансированной. Тяжелые ее элементы должны быть сосредоточены у центра тяжести. Череп с толстыми челюстями и зубами весит много. Птичьи черепа легкие и вместо челюстей с зубами имеют роговой клюв. У археоптерикса — ископаемого животного, объединившего в себе черты птиц и пресмыкающихся, – вместо клюва длинные челюсти с зубами. Поэтому он летал еще не очень далеко – перепархивал с ветки на ветку. 

Для полета нужен руль. У самолетов это – хвостовое оперение. У птиц он называется так же (по-видимому, не птицы позаимствовали название у самолетов, скорее – наоборот). И у самолетов, и у современных птиц хвостовое оперение довольно компактное, то есть не очень длинное и плотно собрано вместе, у птиц – как веер. А вот у археоптерикса был длинный хвост, как у воздушного змея – прапрадеда самолетов. Хвост археоптерикса похож также и на хвост ящерицы, потому что археоптерикс – полуптица-полурептилия. Поэтому и имел он хвост, как у ящериц, только с перьями по бокам. Для полета тяжеловато и не очень удобно. Имел археоптерикс и зубы, похожие на зубы таких ящериц, как варан. А что имеют вместо зубов современные птицы? Хищные птицы раздирают добычу клювом, для этого он у них такой крючковатый – «хищный». Полностью травоядных птиц не бывает: для полета нужно много энергии. Чтобы ее выработать, травы и листьев в качестве пищи мало. Поэтому хищные птицы питаются мясом, рыбой, а все остальные – зерном и мелкими беспозвоночными: червями, насекомыми. Чтобы перетереть зерно, некоторые птицы, голуби например, глотают камни. В мышечном отделе желудка они работают как жернова. Камни в желудке не нарушают равновесия птичьего тела в полете. Сохранению равновесия очень помогает то, что позвонки туловищной части срослись и позвоночник в этой части неподвижен – жестко держит форму тела в полете. Зато у птиц очень гибкая шея, потому что им нужно не только летать, но и кормить птенцов, искать пищу, смазывать свои перья жиром (жир для этого берется из копчиковой железы, расположенной над хвостом).

Для полета нужна не только крепкая сбалансированная конструкция, но и мощный «двигатель». Эту функцию выполняют грудные мышцы, которые прикреплены к специальной кости, называемой килем. Все, кто имел дело с вареной или жареной курицей, с килем достаточно хорошо знакомы.

 Ласточки летают со скоростью 110–120 км/ч, но иногда способны развить и большую скорость. Когда сокол-сапсан входит в пике над добычей, его скорость может достигать 350 км/ч, но обычная скорость этой птицы во время перелета около 100 км/ч.

 Для мощного двигателя необходима хорошая система подачи «топлива» – питательных веществ и кислорода. Эту задачу выполняют кровеносная и дыхательная системы. Эти системы у птиц довольно совершенны, можно даже сказать, что совершеннее, чем у всех других позвоночных. Дыхательная система, кроме легких, имеет еще и воздушные мешки. Они расположены в полости тела и костях. Дыхание птиц тесно связано с движением крыльев во время полета. Воздушные мешки обеспечивают двойное дыхание – при вдохе и при выдохе. Во время вдоха одна часть наружного воздуха попадает в воздушные мешки, а вторая – в легких насыщает кислородом кровь. Во время выдоха в легкие попадает воздух из воздушных мешков, который тоже насыщает кровь кислородом. Мощному насыщению крови кислородом способствует и строение сердца. Оно у птиц четырехкамерное, в нем два отдельных предсердия и два отдельных желудочка. Поэтому артериальная и венозная кровь движутся отдельно и не смешиваются. За счет этого у птиц довольно совершенная теплокровность. В чем-то она даже более совершенная, чем у нас с вами. В частности, нормальная температура тела у них выше нашей и приближается к наибольшей возможной для живых существ – она достигает 45,5 °C.

Самолету, кроме двигателя, нужны также пропеллеры. Пропеллерами птицам служат крылья (инженеры с завистью смотрят на это изобретение природы, пытаются его воспроизвести, но пока успехи в этом направлении весьма скромны).

 Вот каковы важнейшие черты птиц – рептилий, переделанных для полета. Имеем ли мы право на такое сравнение? Безусловно. Вспомним прежде всего ископаемых животных, которые сочетают черты рептилий и птиц, того же археоптерикса. Ранее его считали прапрадедом птиц. Но сейчас найден еще более древний прапрадедушка – протоавис. Он имеет большее сходство с современными птицами, но при этом протоавис старше археоптерикса. Таким образом, похоже, Природа имела несколько вариантов, когда создавала из рептилий птиц. И археоптерикс оказался вариантом не лучшим, так сказать, неперспективным. А протоависа ждало большое будущее, хотя он и имел еще немало общих с археоптериксом черт рептилий. Прежде всего – это когти на крыльях (из современных пернатых их имеют только птенцы гоацина, который живет в тропических лесах Южной Америки. Взрослый гоацин плохо летает, он может только перелетать с ветки на ветку. Ученые считают, что такой образ жизни вел и археоптерикс). Второй признак рептилий – длинный тяжелый хвост со многими позвонками. У современных птиц все эти позвонки срослись вместе в небольшой копчик, а красивый хвост представляет собой легкое оперение.

Впрочем, есть современные птицы, которые совсем не летают. Но всем им пригодились разработки, предназначенные для полета. Так, пингвины с успехом используют крылья для плавания. А для страуса крылья – это дополнительный (к хвосту) руль. Руль этот воздушный, но помогает «живой конструкции», которая движется по земле. Такое встречается и в творениях рук человеческих – технике, которая хоть и не предназначена для полета, но очень быстро движется по земле или по воде. Страусиное крыло-руль не требует таких мощных мышц, как крылья, предназначенные для полета.

Поэтому у страусов нет киля, ведь если нет необходимости в мощном двигателе, не нужна и специальная конструкция для его крепления. Вместо этого – мощные мышцы ног и надежная конструкция их скелета, с деталями, для птиц иногда необычными. Так, ноги страуса заканчиваются чем-то вроде копыт – это удобно для быстрого бега по твердой земле.

 В Южной Африке устраивают гонки верхом на страусах.

 Перья также нужны не только для полета, но и для сохранения тепла, что очень важно для совершенной теплокровности. Как видите, интересные разработки, созданные для полета, оказались полезными не только в воздухе, но и на земле. (Это часто случается с хорошими конструкторскими разработками).

 Некоторые хищные птицы способны заметить предмет размером 30 см с расстояния в 3 км.

 Есть подобные примеры и в технических разработках, созданных человеком. Так что, видимо, крылья и перья заимствованы нелетающими птицами у каких-то летающих птиц – их предков. Однако можно предположить и обратную ситуацию: крылья, перья, совершенная теплокровность были сначала использованы на земле, а потом уже в воздухе.

И несколько слов о «бортовом компьютере» – нервной системе птиц. У них хорошо развиты глаза и части мозга, перерабатывающие полученную при помощи глаз информацию. Это и понятно: сверху видно все, а вот, например, почувствовать добычу обонянием трудно. Очень большое развитие получили части мозга, которые управляют движением. Это тоже понятно: полет – движение сложное, управление им требует совершенного устройства переработки информации (вспомним, что бортовые компьютеры устанавливаются преимущественно на самолетах). Мозг птиц обеспечивает очень сложные формы поведения, в частности поведения, связанного с размножением (например, состязания самцов, такие как соловьиные «концерты» или распускание павлином хвоста), со строительством гнезд, вскармливанием птенцов, их обучением. Всем птицам присуща забота о потомстве.