Скелет птиц является частью опорно-двигательной системы и имеет ряд особенностей, связанных с приспособлением к основной форме передвижения — полёту. Лёгкость конструкции достигается пневматизацией костей, в полости которых заходят выросты воздушных мешков, а прочность и крепость — высоким содержанием солей и большим количеством срощенных костей.

Скелет птиц часто сравнивают со скелетами пресмыкающихся, в частности динозавров, с которыми он имеет множество общих черт. Многие кости черепа срослись без швов, челюсти в процессе эволюции видоизменились в клюв, который вместе с гибкой шеей формирует «универсальный манипулятор», заменяющий конечность. Поясничные, крестцовые и часть хвостовых позвонков срастаются в сложный крестец, грудные (у некоторых видов) — в спинную кость, что приводит к компактности и малоподвижности скелета туловища. Последние хвостовые позвонки у большинства видов образуют пигостиль. Птицы научились передвигаться только при помощи задних конечностей и адаптировали грудные конечности к полёту. В конечностях птиц развиты интеркарпальные (между косточками кисти) и интертарзальные (между косточками предплюсны) сочленения.

Особенности скелета птиц Способность к полёту — главнейшая особенность птиц. Именно она определяет особенности этого класса животных, включая общий план строения и строение скелета. Обычно предполагают, что способность к силовому полёту была ещё у последнего общего предка современных птиц, а нелетающие птицы её потеряли, но существует и версия, что этот предок был неспособен по крайней мере к длительному полёту и у части современных нелетающих птиц это состояние первично. Скелет летательного аппарата включает кости крыла, плечевой пояс, грудину с килем и хвостовые позвонки. Кроме того, в этот аппарат входят летательная мускулатура, маховые и рулевые перья. С помощью контурного оперения достигается обтекаемость корпуса — ещё одна важная составляющая адаптации к полёту. Из-за особого строения грудных конечностей птицы научились передвигаться по твёрдым поверхностям и по воде с помощью двух ног. В строении скелета птиц отчётливо прослеживаются адаптивные особенности, связанные с полётом как основным способом передвижения, у ряда видов — с модифицированными приспособлениями к нырянию, плаванию, бегу по земле или лазанию по стволам деревьев, скалам и другим вертикальным поверхностям.

Скелет птиц предельно упрощён и образован лёгкими, но прочными костями. Прочность достигается высоким содержанием минеральных солей, наивысшим среди позвоночных. Некоторые отделы скелета приобрели высокую прочность и жёсткость из-за слияния костей и устранения швов. В частности, произошло слияние многих позвонков, отсутствуют швы между костями черепа. Советский орнитолог Леонид Михайлович Шульпин отметил, что окостенение у птиц происходит по поверхности хряща, а не внутри, как у млекопитающих.

Общая масса скелета птиц составляет 8—18 % от массы тела. Доля массы скелета в массе тела не меньше, чем у других наземных позвоночных. Некоторые кости птиц, в частности тибиотарзус, плечевая, локтевая и малоберцовая кости, тяжелее, чем соответствующие кости млекопитающих.

В ходе эволюции для облегчения организма птицы заменили массивные зубастые челюсти на лёгкий клюв. Клюв и гибкая шея формируют «универсальный манипулятор», который птицы используют при кормёжке, чистке оперения, строительстве гнезда. За механическую обработку пищи при этом стал отвечать мускульный желудок, произошла редукция некоторых внутренних органов. Возможно, из-за этих изменений птицы не способны к живорождению. В итоге организм птицы освободился от балласта и стал ещё легче.

У самок птиц перед откладкой яиц в костномозговых полостях трубчатых костей между твердой наружной частью кости и костным мозгом образовывается особый тип костной ткани — т. н. медуллярная кость. Она представляет собой губчатую массу, состоящую из трабекул, связанных с внутренней поверхностью компактного костного вещества или лежащих в костной полости. При достаточном содержании в рационе ионов кальция она заполняет всю полость кости. В процессе яйцекладки медуллярная кость расходуется на образование скорлупы. При недостатке ионов кальция истончается компакта, и кости становятся ломкими. Рост медуллярной ткани и её рассасывание для выделения кальция регулируются несколькими гормонами в зависимости от физиологических потребностей. Наиболее богаты медуллярной костной тканью бедренные кости, ребра, кости таза — 23—27 % от массы кости.

Пневматичность скелета Облегчённость скелета птиц достигается за счёт нескольких анатомических особенностей: пневматизации, пористости губчатого вещества, высокой минерализации компактного вещества и раннего сращения костей. В первую очередь лёгкость скелета обусловлена ажурными костями с воздухоносными полостями, их наличие называют пневматичностью костей. В воздухоносных полостях располагается разветвлённая система лёгочных воздушных мешков. Они формируют две связанные между собой системы: воздушные мешки в костях туловища и конечностей () связаны с лёгкими, в костях черепа и нижней челюсти () — со слуховой капсулой и носовой областью. Эти системы наполняются независимо. Шульпин рассматривал систему нижней челюсти отдельно. Воздух поступает в кости через мелкие отверстия (). Повреждение кости может привести к затоплению воздушных мешков и лёгких кровью и последующей смерти птицы.

Пневматизация зачастую усиливается у более крупных представителей семейств по сравнению с более мелкими. Наиболее пневматичны самые крупные кости и кости крупных, хорошо летающих птиц. У тукана (Ramphastos) сильно пневматизирован череп, а у фрегатов (Fregata) воздух проникает даже в конечные фаланги пальцев. В исследованиях орнитологов Хорхе Кубо (Jorge Cubo) и Адриа Касиноса (Adrià Casinos) плечевая кость была пневматизирована в 70 % случаев, а бедренная — в 39 %. В частности, у всех исследуемых представителей соколообразных (Falconiformes) плечевая кость была пневматизирована, воздухоносные полости всегда отсутствовали в бедренных костях ястребиных (Accipitridae) и имелись у совиных (Strigidae). Длинные кости конечностей (локтевая и лучевая кости, тибиотарзус и цевка) у 35 взрослых птиц 24 видов были заполнены костным мозгом. Отсутствие воздухоносных полостей характерно для водоплавающих ныряющих птиц, таких как ржанкообразные (Charadriiformes) и пингвиновые (Spheniscidae). У вымерших нелетающих эпиорнисов (Aepyornis) пневматизированы кости бедра, а у нелетающих больших моа (Dinornis) пневматизации нет. Пневматизация была ещё у ящеротазовых динозавров и обнаружена у археоптерикса.

Пневматизация некоторых костей — одна из наиболее выраженных особенностей строения скелета птиц. Хотя воздушные полости существуют и у других позвоночных, в современном мире только у птиц они связаны с лёгкими. Пневматизация костей птиц была известна с XIII века, долгое время учёные полагали, что её основной целью является облегчение скелета, необходимое для полёта. Исследования Кубо и Касиноса 2000 года утверждают, что прямая связь пневматичности скелета с механической способностью к полёту отсутствует. У ряда хорошо летающих представителей класса длинные кости конечностей не имеют воздушных полостей и заполнены костным мозгом.

Части скелета

Скелет птиц условно разделяют на осевой скелет (череп, позвоночник, грудная клетка) и скелет конечностей (плечевой и тазовый пояса, крылья и ноги). По другой же классификации скелет птиц подразделяется на осевой скелет (позвоночник), грудную клетку (грудина и рёбра), череп, скелет конечностей и их поясов.

Череп

Череп птиц принадлежит к диапсидному типу. В нём выделяют мозговой череп (), включающий собственно мозговую (черепную) коробку, носовой отдел и область глазниц, и висцеральный череп (), к которому относят клюв, нёбные кости и подъязычный аппарат. Череп сильно сужен и вытянут впереди, у него огромные глазницы и тонкая цельная межглазничная перегородка, черепная коробка вздута и сдвинута назад, верхняя скуловая дуга и ямка редуцированы. Вместе с тем череп птиц обнаруживает много сходных черт с черепом пресмыкающихся. Особенное сходство демонстрируют вымершие рептилии птерозавры (Pterosauria), хотя оно по мнению Шульпина является результатом конвергентной эволюции при сходном образе жизни (полёте). Российский орнитолог Феликс Янович Дзержинский отмечал также, что в черепе птиц больше, чем у ящериц, разнообразных подвижных сочленений.

Из-за намного более крупного головного мозга птиц их черепная коробка резко выделяется по сравнению с пресмыкающимися. Её увеличение произошло за счёт разрастания парных лобных, теменных и чешуйчатых костей, а также комплекса боковых клиновидных костей. Увеличенные глазницы сжали щёчный отдел черепа и привели к исчезновению перекладин позади глазниц и между двумя височными ямками. У птиц в раннем возрасте сливаются вместе кости черепной коробки, образуя бесшовные соединения, повышая таким образом её прочность и снижая потребность в материале. Это стало возможным из-за неменяющихся размеров взрослых птиц. Менее всего кости черепа соединены у страуса (Struthio camelus) и пингвинов (Spheniscidae), которые не ведут летающий образ жизни.

Череп птиц, как и череп пресмыкающихся, обладает кинетичностью, или кинетизмом — подвижностью верхней челюсти относительно черепной коробки. В отличие от млекопитающих, птицы двигают и верхней, и нижней челюстью. Нижняя челюсть птиц, или подклювье, поделена на две части гибким участком, что позволяет расширить вход в глотку, необходимый для проглатывания крупной добычи или для цедильного аппарата. Гибкий участок имеет различную форму у разных видов.

Кинетичность черепа птиц достигается разными механизмами. У одних птиц — это гибкая пластинка в области переносицы, образованная телом носовой кости, служащим подвеской надклювья. Твёрдое нёбо и скуловая дуга соединяют нижнюю часть надклювья с квадратной костью. Они перемещаются продольно и синхронизируют движения надклювья вверх-вниз с качательными движениями квадратной кости. У других — надклювье прорезано длинной продольной ноздрёй и носит стебельчатый характер, изгибаясь на уровне ноздри. В любом случае область глазниц у птиц остаётся неподвижной и для них понятие мезокинетизма, когда гибкая зона находится между теменной и лобной костями, неприменимо. Кинетичность черепа позволяет амортизировать нагрузки на него под действием рабочих усилий при случайных ошибках, а также даёт возможность манипулировать объектами в клюве. Ещё в XIX веке учёные классифицировали птиц на основе типов нёба и, хотя эта классификация не подтвердилась в полном объёме, древненёбных птиц с жёстким надклювьем, способным только на амортизацию толчков, противопоставляют новонёбным, с более подвижным соединением.

Позвоночник

Позвоночный столб у птиц делится на шейный, грудной, поясничный и хвостовой отделы, которые имеют свои особенности. Так для всех отделов позвоночника, кроме шейного, обладающего большой гибкостью, характерно сращение многих позвонков между собой, что обусловливает компактность и малоподвижность скелета туловища птиц и имеет большое значение при полёте. Поясничные, крестцовые и хвостовые позвонки срастаются в сложный крестец (), грудные (у некоторых видов) — в спинную кость (, или ), а хвостовые (у большинства видов) — в пигостиль (). Позвонки птиц относятся к гастроцентральному типу. Общее количество позвонков варьирует от 39 до 63.