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1第五節(jié)脊索動(dòng)物類群(6)第三章動(dòng)物的類群及其多樣性2能飛的恒溫脊椎動(dòng)物
——鳥綱(Aves)
鳥類是指體表被覆羽毛、有翼、恒溫和卵生的高等脊椎動(dòng)物。鳥類最突出的特征是新陳代謝旺盛,并能在空氣中飛行,在種數(shù)(9800余種)上僅次于魚類,為遍布全球的脊椎動(dòng)物。鳥也稱為禽,但在習(xí)慣用法上二者有一些區(qū)別,比如農(nóng)業(yè)上常說(shuō)"家禽"而不說(shuō)"家鳥",又常把雞、鴨和鵝合稱為"三鳥"而不叫"三禽"等等。3一、鳥綱的進(jìn)步性特征:
1、新陳代謝旺盛。具有高而恒定的體溫(約為37.0℃~44.6℃),減少了對(duì)環(huán)境的依賴性。2、具迅速飛翔的能力。能借主動(dòng)遷徙來(lái)適應(yīng)多變的環(huán)境條件。3、具有發(fā)達(dá)的神經(jīng)系統(tǒng)和感官。能更好地協(xié)調(diào)各種復(fù)雜行為。4、具有較完善的繁殖方式和行為(造巢、孵卵和育雛)。保證了后代有較高的成活率。4二、起源和進(jìn)化過(guò)去:始祖鳥起源說(shuō)新觀點(diǎn):恐龍起源說(shuō)5三、恒溫的生物學(xué)意義恒溫動(dòng)物(機(jī)理):
具較高且穩(wěn)定的新陳代謝水平具調(diào)節(jié)產(chǎn)熱、散熱的能力恒溫在動(dòng)物演化史上的意義:
促進(jìn)酶的活動(dòng)、發(fā)酵,提高新陳代謝水平;機(jī)體神經(jīng)、肌肉細(xì)胞對(duì)刺激反應(yīng)迅速,肌肉收縮快而有力,快速運(yùn)動(dòng);減少對(duì)外界環(huán)境依賴性,擴(kuò)大生活、分布范圍。6四、鳥類適應(yīng)飛翔的特征:
鳥類身體的結(jié)構(gòu)特征大多與飛翔生活相適應(yīng)。學(xué)習(xí)鳥類的結(jié)構(gòu)特征應(yīng)從"適應(yīng)飛翔"去理解。7(一)外形:
1、體呈紡錘形(減少阻力),體被羽毛(隔溫),具有流線型的外廓。2、頸長(zhǎng)而靈活,尾退化、軀干堅(jiān)實(shí)、后肢強(qiáng)大。3、前肢變?yōu)橐恚╳ing),后肢具4趾——鳥類外形上與其他脊椎動(dòng)物不同的顯著標(biāo)志;拇趾通常向后,適于樹棲握枝。8鳥類的外形:9(二)皮膚系統(tǒng):
1、皮膚薄、松而且缺乏腺體。2、唯一的皮膚腺——尾脂腺。能分泌油脂等以保護(hù)羽毛,并可防水,因而水禽(鴨、雁等)的尾脂腺特別發(fā)達(dá)。3、衍生物——羽毛。羽毛著生的區(qū)域,稱為羽區(qū),不著生羽毛的地方稱裸區(qū)。10羽的類型:
1.正羽(contourfeather):被覆在體外的大型羽片。翅膀及尾部均著生,分別稱為飛羽和尾羽。飛羽及尾羽的形狀和數(shù)目,是鳥類分類的依據(jù)之一。
2.絨羽(plumule;downfeather):位于正羽下方,呈棉花狀,構(gòu)成松軟的隔熱層。
3.纖羽(filoplume;hairfeather):又稱毛狀羽,外形如毛發(fā),雜生在正羽與絨羽之中。在拔掉正羽與絨羽之后可見到。纖羽的基本功能為觸覺。11羽毛的結(jié)構(gòu):12飛羽的結(jié)構(gòu):13羽毛的功能:
①構(gòu)成飛翔器官的一部分——飛羽及尾羽;②使外廓更呈流線型,減少阻力;③形成隔熱層,保持體溫;④形成屏障,保護(hù)皮膚;⑤在水中增加浮力;⑥感覺;⑦炫耀(如孔雀開屏);⑧形成不易被天敵發(fā)覺的保護(hù)色;⑨性的識(shí)別。14換羽:
鳥類的羽毛是定期更換的,稱為換羽(molt)。在繁殖結(jié)束后所換的新羽稱冬羽(winterplumage)。冬季及早春所換的新羽稱夏羽(summerplumage)或婚羽(muptial)。換羽的生物學(xué)意義在于有利于完成遷徙、越冬及繁殖過(guò)程。15(三)骨骼系統(tǒng):
基本特點(diǎn):①輕而堅(jiān)固;②大骨腔內(nèi)充滿氣體(蜂窩狀結(jié)構(gòu));③骨塊愈合;④肢骨與帶骨變形較大。16鳥類的骨骼:171、頭骨:
(1)薄而輕,相互愈合,骨內(nèi)有蜂窩狀充氣的小腔,輕便又堅(jiān)實(shí)。(2)上、下頜骨極度前伸,構(gòu)成鳥喙?,F(xiàn)代鳥類均無(wú)牙齒,故頭部較輕。(3)腦顱和視覺器官高度發(fā)達(dá),顱腔膨大,枕骨大孔移至腹面。182、脊柱:
(1)頸椎:8~25枚。異凹型(馬鞍形)椎骨,十分靈活。(2)胸椎:5~6枚,與肋骨與胸骨構(gòu)成胸廓。多數(shù)鳥類有龍骨突,可增大胸肌的固著面。(3)愈合薦骨(綜薦骨):由少數(shù)胸椎、全部腰椎和薦椎以及一部分尾椎愈合而成,而且它又與寬大的骨盆(骼骨、坐骨與恥骨)相接;最后幾枚尾椎骨愈合成一塊尾綜骨,以支撐扇形的尾羽。(4)左右恥骨不在腹中線處相匯合聯(lián)結(jié),而是一起向側(cè)后方伸展,構(gòu)成"開放式骨盆"。193、帶骨及肢骨:
(1)肩帶與前肢骨:肩帶由肩胛骨、烏喙骨和鎖骨構(gòu)成。三骨的聯(lián)結(jié)處構(gòu)成肩臼。
左右鎖骨在腹中線處愈合成“V”形的叉骨。在鳥翼劇烈煽動(dòng)時(shí)可避免左右肩帶(主要是烏喙骨)碰撞。前肢特化為翼,腕骨、掌骨和指骨有愈合或消失現(xiàn)象,使翼的骨骼緊湊,搧翅有力。20(2)腰帶與后肢骨:腰帶由髂骨、坐骨和恥骨組成。三骨的聯(lián)結(jié)處構(gòu)成髖臼。后肢骨片愈合、簡(jiǎn)化、加長(zhǎng)。腰帶與愈合薦椎愈合,形成穩(wěn)定支架與開放式骨盆,便于產(chǎn)大型硬殼卵。21鳥類的骨骼系統(tǒng):22鳥類的肢骨:23鳥類后肢的形態(tài):24(四)肌肉系統(tǒng):
1、背部肌肉退化,頸部、胸部和腿部肌肉發(fā)達(dá)。2、與飛翔有關(guān)的肌肉發(fā)達(dá)。如胸大肌、胸小肌等。3、后肢具有適宜于樹棲握枝的肌肉。4、具特殊的鳴管肌肉。25鳥類的胸?。?6鳥類的棲肌:27(五)消化系統(tǒng):
1、具角質(zhì)喙(捕食),無(wú)齒,有唾液腺。2、食管較長(zhǎng),下端有嗉囊(貯存、軟化食物)。3、胃為分兩部分:(1)腺胃(前胃)——分泌消化液。(2)肌胃(砂囊)——外壁:強(qiáng)大肌肉;內(nèi)壁:角質(zhì)層(“內(nèi)金”)(在砂粒配合下研磨食物)。4、小腸、肝臟和胰臟發(fā)達(dá)。
5、直腸短,不儲(chǔ)存糞便(減輕體重),且具吸水作用
(減少失水);腔上囊6、消化力強(qiáng)、消化快速。
28各種類型的鳥喙:29鳥類的消化系統(tǒng):30鳥類的消化系統(tǒng):31(六)呼吸系統(tǒng):
十分特化,具發(fā)達(dá)的氣囊—雙重呼吸。32雙重呼吸的過(guò)程:吸氣時(shí),氧氣一部分進(jìn)入后氣囊貯存,另一部分則進(jìn)入肺內(nèi)進(jìn)行氣體交換;呼氣時(shí),經(jīng)交換后含氧少的氣體經(jīng)前氣囊再到氣管排出,后胸氣囊中貯存的多氧氣體經(jīng)由“返回支”進(jìn)入微氣管進(jìn)行氣體交換。因此,不論吸氣或呼氣,肺內(nèi)均進(jìn)行氣體交換,這種呼吸方式稱為雙重呼吸,也是飛翔需要高代謝率的一種保證。33鳥類的呼吸系統(tǒng):34鳥肺與氣囊模式圖:背支氣管腹支氣管35氣囊的其他作用:(1)減輕身體比重;(2)減少肌肉間以及內(nèi)臟間磨擦;(3)幫助散熱,冷卻熱代謝。
36(七)循環(huán)系統(tǒng):
1、完全雙循環(huán),兩心房?jī)尚氖摇?、心臟容量大,心跳頻率快、動(dòng)脈壓高、循環(huán)迅速,代謝旺盛。
鳥類心臟的相對(duì)大小占脊椎動(dòng)物中的首位,約為體重的0.4%~1.5%。鳥類心跳頻率比哺乳類快得多,一般均在300-500次/min之間。動(dòng)脈壓較高(180mmHg左右),因而血液流通迅速。37幾種動(dòng)物心臟及心搏的比較:心臟占體重的比例心搏次數(shù)(次/min)蛙 0.57 22人 0.42 75鴿 1.71 135金絲雀1.68 514蜂鳥 2.3761538鳥類的循環(huán)系統(tǒng):39(八)排泄系統(tǒng):
1、后腎(胚胎期為中腎)——與爬行類近似。2、腎臟大(可占體重的2%以上);腎小球的數(shù)目多——能迅速排除廢物、保持鹽水平衡。3、腎小管和泄殖腔有重吸收水分的功能,排泄物主要為尿酸。4、無(wú)膀胱,尿連同糞便排出體外——減輕體重。5、海鳥具有鹽腺——排出多余的鹽份。40鳥類的尿殖系統(tǒng):41(九)生殖系統(tǒng):1、雌鳥僅具單一的卵巢(左側(cè)),右側(cè)卵巢退化,通常認(rèn)為與產(chǎn)大型羊膜卵有關(guān)。2、雄鳥精巢成對(duì),大多數(shù)無(wú)交接器。3、非生殖季節(jié)生殖腺顯著萎縮——減輕了體重。4、親鳥有占區(qū)、營(yíng)巢、孵卵、育雛或寄卵等行為。
42(十)神經(jīng)系統(tǒng)和感覺器官:
1、神經(jīng)系統(tǒng):(1)大腦:頂壁很薄,但紋狀體發(fā)達(dá)——鳥類復(fù)雜的本能活動(dòng)和"學(xué)習(xí)"的中樞(2)中腦:有比較發(fā)達(dá)的視葉。(3)小腦:比爬行類發(fā)達(dá)得多,使飛行動(dòng)作的協(xié)調(diào)和平衡作用更加高效。(4)腦神經(jīng):12對(duì)。432、感覺器官:
視覺最好,聽覺次之,嗅覺退化。(1)視覺:高度發(fā)達(dá)。外形扁圓,適于遠(yuǎn)視。瞬膜發(fā)達(dá),可覆蓋眼球,有保護(hù)、潤(rùn)濕和清潔角膜的功能。具呈覆瓦狀排列的薄片形鞏膜骨,可防止眼球變形。鳥眼內(nèi)的睫狀肌、角膜調(diào)節(jié)肌和環(huán)肌有“雙重調(diào)節(jié)”作用。44鳥類的視覺:45(2)聽覺:具有單一的聽骨(耳柱骨)和雛形的外耳道。耳孔略凹陷,夜行性鳥類(如貓頭鷹)的耳孔發(fā)達(dá),周圍著生耳羽,幫助收集聲波,故聽覺靈敏。(3)嗅覺:大多數(shù)鳥類嗅葉退化,嗅覺不發(fā)達(dá),一般認(rèn)為這也是飛行生活的產(chǎn)物。46(十一)鳥類的行為:1、繁殖:(1)求偶和性選擇;(2)占據(jù)巢區(qū)或領(lǐng)地;(3)營(yíng)巢;(4)孵鳥(或寄卵)和育雛。47求偶和性選擇(交配):48產(chǎn)卵與孵化:49育雛:50寄卵:一只杜鵑趁葦鶯不在時(shí),極快飛臨其巢,迅速將巢中的一枚卵叼起,又飛快地在其巢中產(chǎn)下一枚卵。51早成鳥(雛)晚成鳥(雛):早成雛:在孵化時(shí)發(fā)育較充分,有絨羽,眼已睜開,腳有力,體羽干燥后即可隨親鳥覓食,如多數(shù)地棲性鳥類和游禽。晚成雛:孵出時(shí)尚未充分發(fā)育,體表裸露或只有少數(shù)小絨羽,眼尚未睜開,不能行走,需由親鳥喂養(yǎng),繼續(xù)在巢內(nèi)完成發(fā)育過(guò)程才能獨(dú)立生活,如猛禽、攀禽等。522、遷徙:一般是指在每年的春季和秋季,鳥類在越冬地和繁殖地之間進(jìn)行定期、集群飛遷的習(xí)性。哺乳類中的蝙蝠類、馴鹿以及昆蟲中的蝗蟲和英國(guó)大白蝶也有遷徒現(xiàn)象。通常根據(jù)是否遷徒和遷徙習(xí)性的不同,可分為留鳥、候鳥和迷鳥。
53(1)留鳥(resident):
終年棲息于同一地區(qū),不進(jìn)行遠(yuǎn)距離遷徙的鳥類。如喜鵲、麻雀。有些留鳥繁殖后離開生殖區(qū),在其種的分布區(qū)域內(nèi)遷移,無(wú)定居性,無(wú)方向性,主要是追隨食物而轉(zhuǎn)移,直到春季才回到生殖區(qū),叫做漂鳥(wanderingbird),如煤山雀等。54(2)候鳥(migrant):
在春秋兩季沿著比較穩(wěn)定的路線,在繁殖區(qū)和越冬區(qū)之間進(jìn)行遷徙的鳥類。①夏候鳥:夏季在某一地區(qū)繁殖,秋季離開到較溫暖地區(qū)過(guò)冬,翌春又返回。如杜鵑、家燕等為我國(guó)的夏候鳥。②冬候鳥:冬季在某一地區(qū)越冬,翌年春季飛往北方繁殖,至秋季又返回。如黑雁、花臉鴨等。③旅鳥:候鳥遷徙時(shí),途中經(jīng)過(guò)某一地區(qū),不在此地區(qū)繁殖或越冬。55(3)迷鳥(stragglerbird):
飛翔時(shí)因環(huán)境惡劣、受驚嚇或傷病等偶爾誤入該地的稱為迷鳥。如埃及雁偶見于北京,美科鶴偶見于云南等。無(wú)規(guī)律、不定向、活動(dòng)距離隨時(shí)間而增加的稱為漫游鳥。
56五、鳥綱分類:
57(一)平胸總目(Ratitae):
體型大,適于奔走。具一系列原始特征:翼退化、胸骨不具龍骨突起,不具尾綜骨及尾脂腺,無(wú)羽區(qū)及裸區(qū)之分,羽枝不具羽小鉤,雄鳥具發(fā)達(dá)的交配器官,2~3趾,分布限于南半球(非洲、美洲和澳洲南部)。下分4目。代表動(dòng)物有非洲鴕鳥(Struthiocamelus),美洲鴕鳥(Rheaamricana)、鴯鹋(或稱澳洲鴕鳥)(Drimausmova-hollandeae)、新西蘭的幾維鳥(Apteryxoweni)等。58非洲鴕鳥:59(二)企鵝總目(Impennes):
前肢鰭狀,適于潛水。具鱗片狀羽毛,羽軸短而寬,羽片狹窄,均勻分布于體表,尾短,腿短而移至軀體后方,趾間具蹼,適應(yīng)游泳生活,在陸上行走時(shí)軀體近于直立,左右搖擺,皮下脂肪發(fā)達(dá),有利于在寒冷地區(qū)及水中保持體溫。骨骼沉重而不充氣,胸骨具有發(fā)達(dá)的龍骨突起,這與前肢劃水有關(guān)。僅有企鵝目(Sphenisciformes)60鵝企61(三)突胸總目(Carinatae):
突胸總目占現(xiàn)存鳥類的絕大多數(shù),分布遍及全球,約22目158科8500種。它們共同的特征是:翼發(fā)達(dá),善于飛翔,肋骨
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