一、进化地位
由古爬行动物双颞窝类中的初龙类演化而来,与恐龙中的兽脚类接近,向飞翔方向发展而演变出的一支高等羊膜类脊椎动物; 现代鸟类恒温、高代谢率,具极好的适应空中飞翔的功能性特征。
二、 恒温在脊椎动物进化中的意义
(一)、温度与生命活动
(二)、环境温度与动物的体温
1. 外温动物、变温动物、冷血动物
2. 内温动物、恒温动物、温血动物
(三)、体温的维持及其意义
1. 体温的维持:A. 产热大于散热
B. 完善的体温调节机制
• 温度对生物体的生命活动有极为重要的影响,也可能说没有适宜的温度就没有地球生命,一般来说,生物体对温度的变化和影响具有一定的适应能力,但这种适应也有一定的限度,如超出了适应能力的限度,就会引起机体机能活动的损害,甚至造成死亡。
• 生物的生命活动是和体内的化学反应分不开的,无论是细胞内还是其它方面的反应都与化学反应有关。
• 生物体内的许多生化反应是由酶催化的,而酶的作用又赖于一定的温度,在最适的温度下,才能发挥酶最强的催化作用,温度增高一般可加快反应速度,但温度过高反而使酶丧失活性。在正常情况下哺乳类和鸟类的代谢过程中的酶的最适温度是30-40℃之间,在此范围内酶可保持相对稳定。
• 在爬行类、两栖类、鱼类和某些无脊椎动物体内,酶的作用同样有最适温度,这个是适温度接近其本身的优选温度(prefered
temperataure),所以这些动物能通过各种方式,尽可能地选择和生活在其优选温度的条件下,以便让体内的酶的效率最大,以提高机体的代谢能力。
二、 恒温在脊椎动物进化中的意义
(一)、温度与生命活动
(二)、环境温度与动物的体温
1. 外温动物、变温动物、冷血动物
2. 内温动物、恒温动物、温血动物
(三)、体温的维持及其意义
1. 体温的维持: A. 产热大于散热
B. 完善的体温调节机制
动物体温的维持,尤其是恒温动物体温的维持,取决于热量获得和热量丧失,两个互相矛盾的生理过程的动态平衡,热量的来源可分为二方面,一是来自体内各种有机食物氧化时产生的热,称内热,另一个日来自周围环境的热(如太阳的辐射热等)称外热,大多数外温动物由于机体内产热量低,而热的传导速度高,从而其体温基本上随外界温度变化而变动,内温动物由于其本身的代谢率高,而热的传导率相对低,体内代谢过程中所产生的热有一部分转变为体热来维持体温,另外,内温动物体温的相对恒定是由于体内有着较为完善的体温调节机制,精细地调节产热和散热过程,使机体在冷热环境中都能保持正常的中心温度。
内温动物要维持高而且恒定的体温,是以大幅度地增加自身的产热为代价的,那么,内温动物为什么要以此为代价来恒定自己的体温?这什么说内温动物比外温动物进化程度高,恒温是动物进化的一种必然趋势?从表现上来看,体温的高而且恒定具有如下意义:
①促进体内新陈代谢以及各种酶促活动,而机体新陈代谢能力的提高,是动物获得进一步进化的前提和基础。
②大大减少了对外界环境的依赖性。扩大了其生活和分布的范围。外温动物有一个优选温度,在优选温度下,体内的酶的活性最高,但由于外温动物的体温是随环境温度而变化的,当环境温度≠优选温度时,酶的活性将大打折扣,从而导致体内的各种生化反应减弱,而进一步地影响正常生理机能的行使和完成,而内温动物的酶反应的最适温度等于或近似恒定的体温,这样,在一定的温度范围内,酶都以是适温度而高效运转着,从而摆脱了对环境的依赖,可以在各种气侯和季节中生活。从拓展了其生活和分布的空间和范围,在地球上大多数环境里主动地生活着。
③高而恒定的温度增加了神经的传导速度,使动物对内外环境的变化以及引发的各种反应变得更迅速和更准确。
(三)、体温的维持及其意义
2. 意义:
A. 促进体内新陈代谢及各种酶促反应; B. 大大减少了动物对外界环境的依赖性; C. 高而恒定的体温增加了神经的传导速度。
(四)、恒温与脊椎动物的演化
1. 鱼类:A. 逆流热交换
B. 游泳肌的产热
(四)、恒温与脊椎动物的演化
2. 两栖类:A. 接受太阳的辐射热
B. 水中保温 3. 爬行类:A. 温度调定点系统
B. 比例控制系统
C. 心血管系统的调节 D. 呼吸系统的调节 E. 内源性产热系统
• ①鱼类,一些游泳速度快而身体又相当大的鱼(如金枪鱼、鲨鱼等),其肌肉内的温度常比其生活的水温要高,(如金枪鱼可产生14℃)这个温度一方面是由于肌肉收缩时的产热引起的,另一方面是由于血流的方式——一种逆流的热交热系统来维持的。
• 金枪鱼和鲨鱼的游泳肌保持较水温高的温度,可以提高其工作效率,游泳肌温度较高时,肌肉收缩频率快,单位时间内收缩的次数增加,所作的功相应增加,另外,神经冲动传导的速度也会加快,从而可使动物保持较快的运动速度,有利于追逐食饵。
• ②两栖类:通过对牛蛙的研究新发现,牛蛙同样存在着体温的行为性调节,牛蛙在白天的正常活动中,体温在26-33℃之间,平均30℃,通过无线电遥测对自由生活的牛蛙体温的连续记录表明,牛蛙本身具有调节体温的机能,其体温只在一个狭窄的范围内变动。白天,牛蛙可利用体表的色素来接受太阳的辐射热来提高体温,使之保持高水平,体温增加又使皮肤失水加速,因此在阳光下照射时间较长而使体温升高的蛙,不得不经常跳到水中,然后再上岸,晚上或外环境温度降低时,则进入水中保持体温。
• 爬行类除了具有上述鱼类和两栖类所具有的一般适应性特点
外,还具有了恒温动物所具有的调节体温的某种雏型。
• a.温度调定点系统
• 大多数蜥蜴和蛇类能够寻找适宜的温度环境而把中心体温维持在一定水平上,例如,白天阳光充足时,如果气温比动物的优选温度低,这时,蜥蜴会爬到阳光照射处得到热,一旦体温达到了优选温度,又会回到蔽阴的地方,从温度的调定或控制的角度考虑,这种对低温的调节机制类似于工程上采用的“调定点”原理,如冰箱或温箱的温度控制器。
• b.比例控制系统
• 这个系统类似于变频空调,这个系统的加热器的输出始终与体温偏离调定点的程度呈成比,使体温的调节得到更精细的控制,还以蜥蜴为例,蜥蜴除了刚才所说的温箱样的调定点机制外,还可以通过致变其身体与太阳的方位,或改变身体的形状来控制从太阳辐射中得到热的速率度和热量,当体温大大低于调定点时,蜥蜴的肋骨展开,身体成扁平状,背面与太阳光呈直角,使身体能最大程度地接受阳光的照射,当体温逐体接近调定点时,肋骨下垂,而且使身体的受阳光直射加热的面积减小,当体温高于调定点时,就回到蔽阴处。
• c.心血管系统的调节
• 爬行动物对体温的控制和调节机制虽然尚不完善,不能维持恒定的体温,可在一定的限度内,还是具有主动改变体温变化的能力,一些龟和蜥蜴,能通过心血管系统的调节在某种程度上通过改变能量代谢的速率或调整加温和冷却速率的差别来维持体温,如动物处于加温条件时,皮肤的血流量增加,心率加快,可以快速吸收外热,并将热量带到内脏器官,相反地,如动物处于冷却条件时,心率减慢,皮肤的血流量减少有利于保温。
• d.呼吸系统的调节
• 除心血管系统的调节外,呼吸系统也参与体温的调节。大多数爬山行类的呼吸频率随体温的增加而增加,当体温升高时,把口张大,呼吸运动深而有力,以促进蒸发和散热,体温降低时,正好发生相反的改变,这一点也同哺乳类和鸟类相同。
• e.内源性产热作用 • 印度有一种蟒蛇,在孵卵期间可以通过内源性的产热在较长时间内保持较高的体
温,这时,雌蛇把卵卷起来,由于身体痉挛性的收缩而产生足够的热量,使体温比环境温度高出7℃左右,这样的情况,已同内温动物无异。
从上后果可看出,变温动物也试图将身体的体温维持在一个适宜的范围内,只不过受代谢机能和温度调节机制不足的影响,无法完成机体的恒温机能,但恒温是脊椎动物进化道路上的一种必然,而这一必然,在鸟类和哺乳类动物上得到了体现。
一、体型
• • • • •
身体为纺锤形,体外被羽毛,共同构成了鸟类流线型的外廓; 颈部长而且灵活;
前肢演变成翼,而后肢强大有力;
四趾型后肢,足趾的形状与生活方式有关; 躯干坚实,尾骨退化;
6. 头端具角质的喙,为鸟类啄食器官,由于食性和取食方式的差异,喙的形态也有显著的不同。
7. 鸟的尾型也差别很大
二、皮肤及其衍生物
• • • •
鸟类的皮肤薄而松,便于肌肉的剧烈运动;
皮肤干燥,缺乏腺体,尾脂腺是唯一的皮肤腺;
皮肤外具有由表皮衍生的角质物,如角质喙、爪、鳞片和羽毛等; 羽毛是识别鸟类最明确无误的特征;
(1)羽毛的发生:
羽是由表皮角质化的产物,与爬行类角质鳞同源,在进化过程中角质鳞片
加大、变轻,在生长过程中沉入真皮,并由真皮提供营养。
(2)羽的分型: A. 正羽; B. 绒羽; C. 毛状羽。 (3)羽毛的作用:
A. 保温;
B. 飞翔; C. 保护; D. 保护色; E. 流线型外廓。
三、骨骼系统 1. 总的特征:
• 气质骨,使骨骼轻而坚固; • 骨块发生愈合;
• 肢骨和带骨发生较大的变形。
2. 鸟类的气质骨
3. 头骨:
• 薄而轻,颅骨已愈合成一个整体; • 上、下颌极度前伸,构成鸟喙;
• 颅腔和眼眶膨大,使头骨的顶部呈圆拱型,并迫使其它头骨移位。
4. 脊柱和胸骨:
• 脊柱由颈锥、胸锥、腰锥、荐锥和尾锥组成; • 颈椎数目多,异凹型;
• 胸椎借肋骨与胸骨连接,构成牢固的胸廓;
4. 脊柱和胸骨:
• 腰椎、荐椎和部分尾锥愈合成综荐骨; • 尾骨退化,最后几枚尾锥愈合成尾综骨; • 胸骨在飞翔的鸟类发达,具有龙骨突起。
5. 肩带:由肩胛骨、乌喙骨和锁骨构成,三骨的联合构成肩臼,是翼的肱骨关节的地方。左右锁骨在腹中线处愈合成“V”字形,为鸟类所特有。
6. 前肢:
前肢包括肱、桡、尺、腕、掌、指骨,其中腕、掌、指骨愈合或消失,仅留下
2、3、4指。
7. 腰带:
• 髂、坐、耻愈合成薄而完整的腰带;
• 髂骨向前后扩展,与综荐骨相愈合,使后肢支持面加大; • 耻骨退化,与坐骨向侧后方伸展,构成开放式骨盆。
8. 后肢:
• • • •
股骨与腰带的髋臼相关节,且位于身体下方; 腓骨退化;
胫骨与部分跗骨愈合成一块胫跗骨,蹠骨与部分跗骨愈合成一块跗蹠骨; 四趾型后肢。
• 由于适应于不同的生活方式,鸟类趾型也有差异。
四、肌肉
1. 由于胸椎以下的脊柱愈合,导致背部肌肉退化;
2. 与煽翅有关的肌肉,如胸大肌、胸小肌等发达;占整个体重的1/5左右;
3. 后肢肌肉发达,并具有适宜于树栖时抓握树枝的肌肉和相应的肌腱等;
4. 具有特殊的鸣管肌肉。
五、取食和消化
• 喙和舌的形状与食性有关; • 口腔内具唾液腺;
• 食道具很强的延展性,食道下有大的嗉囊; • 胃有腺胃和肌胃组成;
• • • •
肠可分为十二指肠、空肠和回肠,植食性的鸟有发达的盲肠; 直肠端且不能储存粪便;
消化腺主要为胃腺、肝脏和胰脏; 消化能力强,消化迅速。
六、呼吸系统
1. 肺:
• • •
相对体积较小;
由各级支气管构成,缺乏弹性; 气体交换面积很大。
2. 气囊:
• • • •
支气管末端膨大成气囊,共九个; 气囊由单层上皮细胞膜围成;
腹气囊和后胸气囊称为后气囊,其余称为前气囊; 气囊没有气体交换的能力。
3. 双重呼吸的
原理及过程
• 吸气时:气体进入肺和后气囊;进入肺中的气体进行交换,废气进入前气囊;
• 呼气时:前气囊中的废气直接排出,后气囊中的气体进入肺进行气体交换,最终排出体外。
4. 呼吸的动力:
• 静止或行走时:依靠胸骨和肋骨的运动,改变胸腔的容积,引起肺和气囊的扩张和缩小;
• 飞行时:扬翅和煽翅时引起的气囊的扩张和缩小。 5. 气囊的其它功能: • 1. 减轻身体的比重;
• 2. 减少肌肉间或内脏间的摩擦; • 3. 鸟类热代谢的快速冷却系统。
6. 鸣管:
• 鸣管由半月膜鸣膜和鸣肌构成;
• 通过鸣肌的收缩来调节鸣膜的紧张程度,配合呼吸时气体流动引起的鸣膜震动,发出美妙的声音。
七、循环系统
• • • • •
完全的双循环;
心脏的容量大,心跳频率快; 血压高,血流速度快; 左体动脉弓退化消失;
肾门静脉趋于退化,有利于血液快速回心。
---------------------------------------------------------------------------------------------
心 脏 占体重的% 心率(次/分)
---------------------------------------------------------------------------------------------
蛙 0.57 22
人 0.42 72
鸽 1.71 135-244
金丝雀 1.68 514 蜂鸟 2.37 615
---------------------------------------------------------------------------------------------
八、排泄系统
1. 后肾型肾脏,相对体积大,肾小球的数目多; 2. 以排出尿酸的形式排出含氮的代谢废物;
3. 肾小管和泄殖腔都有很强的重吸收水的能力; 4. 不具膀胱,所产生的尿液随粪便一起排出;
5. 海生或在干旱盐碱地地区生活的鸟类,眼眶上部具盐腺。
九、神经系统
1. 纹状体发达,为鸟类的最高级中枢; 2. 小脑发达,为运动和平衡的协调中枢;
3. 与视觉有关的中枢发达,一般动物的嗅叶退化。
十、感觉器官
(一)、视觉:
1. 相对体积大,远视眼;
2. 前部有保护结构,包括眼睑、瞬膜、巩膜骨等; 3. 具栉状体,营养眼球; 4. 视细胞的数目多;
5. 眼内的调节肌为横纹肌;
6. 双重调节:可调节晶体和角膜的曲率半径。
(二)、听觉:
• 结构上同爬行类,功能上比爬行类发达; 接受声波的频率为40--29000Hz。
(三)、嗅觉:
• 一般鸟类嗅觉都退化,少数鸟类发达。
(四)、磁感觉:
• 有些鸟类的地磁感觉较发达,用以定向。
十一、生殖和发育 • 生殖腺
• • •
生殖腺的大小随繁殖情况而变化;
大多数鸟类不具交配器官,借泄殖腔的接合而授精; 决大多数雌鸟仅有左侧卵巢有功能。
2. 繁殖行为
• •
形式:求偶,选择性对象,占据巢区和领地,筑巢,孵卵,育雏等; 意义:减少了不良环境对胚胎和雏鸟发育的影响,有利于将最好的性状传给后代,提高后代的成活率和生殖能力。
十二、迁徙行为
1. 原因:表观原因----对冬季不良食物条件的
一种适应;
历史原因----冰川运动。 2. 定向:A. 训练和记忆;
B. 视觉定向;
C. 地磁感应。
一、鸟类的主要类群
• 全世界共有鸟类9,700多种,可分为两个亚纲,即古鸟亚纲和今鸟亚纲。
(一)、古鸟亚纲:为早已灭绝的化石种类,共5例,称始祖鸟。
1. 具有牙齿、羽毛、翼和由18-21个尾锥骨组成的尾部; 2. 胸骨不具龙骨突,肋骨无钩状突起,掌骨不合并; 3. 前肢指端具爪。
(二)、今鸟亚纲:包括少数已灭绝的种类(齿颌总目)和现存所有鸟类,
分四个总目。
1. 齿颌总目:黄昏鸟
• 大型的,营游泳和潜水生活的鸟类; • 上下颌较长,口内具雏形的牙齿;
• 胸骨无龙骨突,翼和肩带退化,前肢只有肱骨; • 后肢发达,位置靠后,四趾全向前。
2. 平胸总目:鸵鸟
• • •
大型的,适于奔走生活的鸟类,双足粗大有力,足趾因适应奔走生活而趋于减少(2-3趾);
胸骨无龙骨突,翼退化,锁骨退化,不具尾综骨和尾脂腺; 羽毛蓬松,均匀分布,不形成羽片。
3. 企鹅总目:企鹅
• • • •
大中型适于游泳生活的鸟类,前肢鳍状,后肢短,趾间具蹼; 胸骨具发达的龙骨突起,骨骼沉重,非气质骨; 具鳞片状的羽毛,均匀分布于体表;
皮下脂肪发达,游泳快速,有“水中飞行”之称。
4. 突胸总目:家鸽等现代绝大多数鸟类,8500多种,共分为35个目,其中我国有
26个目。
• • • • 绝大多数翼发达,适于飞翔;
气质骨,胸骨具龙骨突起,具尾综骨和“V”形锁骨; 正羽发达,构成羽片,体表有羽区裸区之分; 雄性绝大多数不具交配器官。
根据鸟类的生活方式以及对应的结构特征,可将鸟类分为8个生态类群:
1. 走禽类:翼退化,善于行走而不善于飞行。
2. 游禽类:翼发达,趾间具镤,善于行走不善于飞行。 3. 涉禽类:嘴、颈、脚、脚趾长,多数不善于游泳。
4. 鸠鸽类:翼发达,脚短而健壮,善于行走和飞行。
5. 猛禽类:鸟喙和脚爪强壮有力,呈钩曲状,翼强健,善飞翔,体型大,性凶猛,一捕食小动物和食腐为主。
6. 鹑鸡类:脚和爪强而有力,喙短而健壮,善于行走而飞行能力不强。 7. 攀禽类:趾的排列适于攀缘和在树枝上站立。
8. 鸣禽类:羽色鲜艳,体态轻盈,活动灵敏,善于鸣叫,巧于筑巢。
二、鸟类的系统发展
(中生代被称为爬行类时代;中生代后,气候更加寒冷,不利于变温动物的生活;到中生代末,大多数爬行类灭绝)
• 古爬行类中的初龙类一些动物,在演化过程中逐渐获得了恒定的体温,高等发达的神经系统以及孵卵、育雏等特征,从而在爬行类大量灭绝时保留下来,并发展成现代的鸟类;
• 最早的鸟类化石为始祖鸟,具有爬行类和鸟类的一些特征;
鸟类是全身被羽,羽毛是从爬行类角质鳞片演变来的,在维持体温和飞行中起
重要作用。
前肢变为翼,适应飞翔;
骨骼为气质,高度愈合;轻便的角质喙代替牙齿和颌骨;
双重呼吸、胸肌发达、完全双循环、高新陈代谢、恒体温定; 内脏结构简化;(如无膀胱,一侧卵巢退化等); 产大型羊膜卵;
神经感官发达:小脑发达、视力发达、行为复杂。
一、进化地位
由古爬行动物双颞窝类中的初龙类演化而来,与恐龙中的兽脚类接近,向飞翔方向发展而演变出的一支高等羊膜类脊椎动物; 现代鸟类恒温、高代谢率,具极好的适应空中飞翔的功能性特征。
二、 恒温在脊椎动物进化中的意义
(一)、温度与生命活动
(二)、环境温度与动物的体温
1. 外温动物、变温动物、冷血动物
2. 内温动物、恒温动物、温血动物
(三)、体温的维持及其意义
1. 体温的维持:A. 产热大于散热
B. 完善的体温调节机制
• 温度对生物体的生命活动有极为重要的影响,也可能说没有适宜的温度就没有地球生命,一般来说,生物体对温度的变化和影响具有一定的适应能力,但这种适应也有一定的限度,如超出了适应能力的限度,就会引起机体机能活动的损害,甚至造成死亡。
• 生物的生命活动是和体内的化学反应分不开的,无论是细胞内还是其它方面的反应都与化学反应有关。
• 生物体内的许多生化反应是由酶催化的,而酶的作用又赖于一定的温度,在最适的温度下,才能发挥酶最强的催化作用,温度增高一般可加快反应速度,但温度过高反而使酶丧失活性。在正常情况下哺乳类和鸟类的代谢过程中的酶的最适温度是30-40℃之间,在此范围内酶可保持相对稳定。
• 在爬行类、两栖类、鱼类和某些无脊椎动物体内,酶的作用同样有最适温度,这个是适温度接近其本身的优选温度(prefered
temperataure),所以这些动物能通过各种方式,尽可能地选择和生活在其优选温度的条件下,以便让体内的酶的效率最大,以提高机体的代谢能力。
二、 恒温在脊椎动物进化中的意义
(一)、温度与生命活动
(二)、环境温度与动物的体温
1. 外温动物、变温动物、冷血动物
2. 内温动物、恒温动物、温血动物
(三)、体温的维持及其意义
1. 体温的维持: A. 产热大于散热
B. 完善的体温调节机制
动物体温的维持,尤其是恒温动物体温的维持,取决于热量获得和热量丧失,两个互相矛盾的生理过程的动态平衡,热量的来源可分为二方面,一是来自体内各种有机食物氧化时产生的热,称内热,另一个日来自周围环境的热(如太阳的辐射热等)称外热,大多数外温动物由于机体内产热量低,而热的传导速度高,从而其体温基本上随外界温度变化而变动,内温动物由于其本身的代谢率高,而热的传导率相对低,体内代谢过程中所产生的热有一部分转变为体热来维持体温,另外,内温动物体温的相对恒定是由于体内有着较为完善的体温调节机制,精细地调节产热和散热过程,使机体在冷热环境中都能保持正常的中心温度。
内温动物要维持高而且恒定的体温,是以大幅度地增加自身的产热为代价的,那么,内温动物为什么要以此为代价来恒定自己的体温?这什么说内温动物比外温动物进化程度高,恒温是动物进化的一种必然趋势?从表现上来看,体温的高而且恒定具有如下意义:
①促进体内新陈代谢以及各种酶促活动,而机体新陈代谢能力的提高,是动物获得进一步进化的前提和基础。
②大大减少了对外界环境的依赖性。扩大了其生活和分布的范围。外温动物有一个优选温度,在优选温度下,体内的酶的活性最高,但由于外温动物的体温是随环境温度而变化的,当环境温度≠优选温度时,酶的活性将大打折扣,从而导致体内的各种生化反应减弱,而进一步地影响正常生理机能的行使和完成,而内温动物的酶反应的最适温度等于或近似恒定的体温,这样,在一定的温度范围内,酶都以是适温度而高效运转着,从而摆脱了对环境的依赖,可以在各种气侯和季节中生活。从拓展了其生活和分布的空间和范围,在地球上大多数环境里主动地生活着。
③高而恒定的温度增加了神经的传导速度,使动物对内外环境的变化以及引发的各种反应变得更迅速和更准确。
(三)、体温的维持及其意义
2. 意义:
A. 促进体内新陈代谢及各种酶促反应; B. 大大减少了动物对外界环境的依赖性; C. 高而恒定的体温增加了神经的传导速度。
(四)、恒温与脊椎动物的演化
1. 鱼类:A. 逆流热交换
B. 游泳肌的产热
(四)、恒温与脊椎动物的演化
2. 两栖类:A. 接受太阳的辐射热
B. 水中保温 3. 爬行类:A. 温度调定点系统
B. 比例控制系统
C. 心血管系统的调节 D. 呼吸系统的调节 E. 内源性产热系统
• ①鱼类,一些游泳速度快而身体又相当大的鱼(如金枪鱼、鲨鱼等),其肌肉内的温度常比其生活的水温要高,(如金枪鱼可产生14℃)这个温度一方面是由于肌肉收缩时的产热引起的,另一方面是由于血流的方式——一种逆流的热交热系统来维持的。
• 金枪鱼和鲨鱼的游泳肌保持较水温高的温度,可以提高其工作效率,游泳肌温度较高时,肌肉收缩频率快,单位时间内收缩的次数增加,所作的功相应增加,另外,神经冲动传导的速度也会加快,从而可使动物保持较快的运动速度,有利于追逐食饵。
• ②两栖类:通过对牛蛙的研究新发现,牛蛙同样存在着体温的行为性调节,牛蛙在白天的正常活动中,体温在26-33℃之间,平均30℃,通过无线电遥测对自由生活的牛蛙体温的连续记录表明,牛蛙本身具有调节体温的机能,其体温只在一个狭窄的范围内变动。白天,牛蛙可利用体表的色素来接受太阳的辐射热来提高体温,使之保持高水平,体温增加又使皮肤失水加速,因此在阳光下照射时间较长而使体温升高的蛙,不得不经常跳到水中,然后再上岸,晚上或外环境温度降低时,则进入水中保持体温。
• 爬行类除了具有上述鱼类和两栖类所具有的一般适应性特点
外,还具有了恒温动物所具有的调节体温的某种雏型。
• a.温度调定点系统
• 大多数蜥蜴和蛇类能够寻找适宜的温度环境而把中心体温维持在一定水平上,例如,白天阳光充足时,如果气温比动物的优选温度低,这时,蜥蜴会爬到阳光照射处得到热,一旦体温达到了优选温度,又会回到蔽阴的地方,从温度的调定或控制的角度考虑,这种对低温的调节机制类似于工程上采用的“调定点”原理,如冰箱或温箱的温度控制器。
• b.比例控制系统
• 这个系统类似于变频空调,这个系统的加热器的输出始终与体温偏离调定点的程度呈成比,使体温的调节得到更精细的控制,还以蜥蜴为例,蜥蜴除了刚才所说的温箱样的调定点机制外,还可以通过致变其身体与太阳的方位,或改变身体的形状来控制从太阳辐射中得到热的速率度和热量,当体温大大低于调定点时,蜥蜴的肋骨展开,身体成扁平状,背面与太阳光呈直角,使身体能最大程度地接受阳光的照射,当体温逐体接近调定点时,肋骨下垂,而且使身体的受阳光直射加热的面积减小,当体温高于调定点时,就回到蔽阴处。
• c.心血管系统的调节
• 爬行动物对体温的控制和调节机制虽然尚不完善,不能维持恒定的体温,可在一定的限度内,还是具有主动改变体温变化的能力,一些龟和蜥蜴,能通过心血管系统的调节在某种程度上通过改变能量代谢的速率或调整加温和冷却速率的差别来维持体温,如动物处于加温条件时,皮肤的血流量增加,心率加快,可以快速吸收外热,并将热量带到内脏器官,相反地,如动物处于冷却条件时,心率减慢,皮肤的血流量减少有利于保温。
• d.呼吸系统的调节
• 除心血管系统的调节外,呼吸系统也参与体温的调节。大多数爬山行类的呼吸频率随体温的增加而增加,当体温升高时,把口张大,呼吸运动深而有力,以促进蒸发和散热,体温降低时,正好发生相反的改变,这一点也同哺乳类和鸟类相同。
• e.内源性产热作用 • 印度有一种蟒蛇,在孵卵期间可以通过内源性的产热在较长时间内保持较高的体
温,这时,雌蛇把卵卷起来,由于身体痉挛性的收缩而产生足够的热量,使体温比环境温度高出7℃左右,这样的情况,已同内温动物无异。
从上后果可看出,变温动物也试图将身体的体温维持在一个适宜的范围内,只不过受代谢机能和温度调节机制不足的影响,无法完成机体的恒温机能,但恒温是脊椎动物进化道路上的一种必然,而这一必然,在鸟类和哺乳类动物上得到了体现。
一、体型
• • • • •
身体为纺锤形,体外被羽毛,共同构成了鸟类流线型的外廓; 颈部长而且灵活;
前肢演变成翼,而后肢强大有力;
四趾型后肢,足趾的形状与生活方式有关; 躯干坚实,尾骨退化;
6. 头端具角质的喙,为鸟类啄食器官,由于食性和取食方式的差异,喙的形态也有显著的不同。
7. 鸟的尾型也差别很大
二、皮肤及其衍生物
• • • •
鸟类的皮肤薄而松,便于肌肉的剧烈运动;
皮肤干燥,缺乏腺体,尾脂腺是唯一的皮肤腺;
皮肤外具有由表皮衍生的角质物,如角质喙、爪、鳞片和羽毛等; 羽毛是识别鸟类最明确无误的特征;
(1)羽毛的发生:
羽是由表皮角质化的产物,与爬行类角质鳞同源,在进化过程中角质鳞片
加大、变轻,在生长过程中沉入真皮,并由真皮提供营养。
(2)羽的分型: A. 正羽; B. 绒羽; C. 毛状羽。 (3)羽毛的作用:
A. 保温;
B. 飞翔; C. 保护; D. 保护色; E. 流线型外廓。
三、骨骼系统 1. 总的特征:
• 气质骨,使骨骼轻而坚固; • 骨块发生愈合;
• 肢骨和带骨发生较大的变形。
2. 鸟类的气质骨
3. 头骨:
• 薄而轻,颅骨已愈合成一个整体; • 上、下颌极度前伸,构成鸟喙;
• 颅腔和眼眶膨大,使头骨的顶部呈圆拱型,并迫使其它头骨移位。
4. 脊柱和胸骨:
• 脊柱由颈锥、胸锥、腰锥、荐锥和尾锥组成; • 颈椎数目多,异凹型;
• 胸椎借肋骨与胸骨连接,构成牢固的胸廓;
4. 脊柱和胸骨:
• 腰椎、荐椎和部分尾锥愈合成综荐骨; • 尾骨退化,最后几枚尾锥愈合成尾综骨; • 胸骨在飞翔的鸟类发达,具有龙骨突起。
5. 肩带:由肩胛骨、乌喙骨和锁骨构成,三骨的联合构成肩臼,是翼的肱骨关节的地方。左右锁骨在腹中线处愈合成“V”字形,为鸟类所特有。
6. 前肢:
前肢包括肱、桡、尺、腕、掌、指骨,其中腕、掌、指骨愈合或消失,仅留下
2、3、4指。
7. 腰带:
• 髂、坐、耻愈合成薄而完整的腰带;
• 髂骨向前后扩展,与综荐骨相愈合,使后肢支持面加大; • 耻骨退化,与坐骨向侧后方伸展,构成开放式骨盆。
8. 后肢:
• • • •
股骨与腰带的髋臼相关节,且位于身体下方; 腓骨退化;
胫骨与部分跗骨愈合成一块胫跗骨,蹠骨与部分跗骨愈合成一块跗蹠骨; 四趾型后肢。
• 由于适应于不同的生活方式,鸟类趾型也有差异。
四、肌肉
1. 由于胸椎以下的脊柱愈合,导致背部肌肉退化;
2. 与煽翅有关的肌肉,如胸大肌、胸小肌等发达;占整个体重的1/5左右;
3. 后肢肌肉发达,并具有适宜于树栖时抓握树枝的肌肉和相应的肌腱等;
4. 具有特殊的鸣管肌肉。
五、取食和消化
• 喙和舌的形状与食性有关; • 口腔内具唾液腺;
• 食道具很强的延展性,食道下有大的嗉囊; • 胃有腺胃和肌胃组成;
• • • •
肠可分为十二指肠、空肠和回肠,植食性的鸟有发达的盲肠; 直肠端且不能储存粪便;
消化腺主要为胃腺、肝脏和胰脏; 消化能力强,消化迅速。
六、呼吸系统
1. 肺:
• • •
相对体积较小;
由各级支气管构成,缺乏弹性; 气体交换面积很大。
2. 气囊:
• • • •
支气管末端膨大成气囊,共九个; 气囊由单层上皮细胞膜围成;
腹气囊和后胸气囊称为后气囊,其余称为前气囊; 气囊没有气体交换的能力。
3. 双重呼吸的
原理及过程
• 吸气时:气体进入肺和后气囊;进入肺中的气体进行交换,废气进入前气囊;
• 呼气时:前气囊中的废气直接排出,后气囊中的气体进入肺进行气体交换,最终排出体外。
4. 呼吸的动力:
• 静止或行走时:依靠胸骨和肋骨的运动,改变胸腔的容积,引起肺和气囊的扩张和缩小;
• 飞行时:扬翅和煽翅时引起的气囊的扩张和缩小。 5. 气囊的其它功能: • 1. 减轻身体的比重;
• 2. 减少肌肉间或内脏间的摩擦; • 3. 鸟类热代谢的快速冷却系统。
6. 鸣管:
• 鸣管由半月膜鸣膜和鸣肌构成;
• 通过鸣肌的收缩来调节鸣膜的紧张程度,配合呼吸时气体流动引起的鸣膜震动,发出美妙的声音。
七、循环系统
• • • • •
完全的双循环;
心脏的容量大,心跳频率快; 血压高,血流速度快; 左体动脉弓退化消失;
肾门静脉趋于退化,有利于血液快速回心。
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心 脏 占体重的% 心率(次/分)
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蛙 0.57 22
人 0.42 72
鸽 1.71 135-244
金丝雀 1.68 514 蜂鸟 2.37 615
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八、排泄系统
1. 后肾型肾脏,相对体积大,肾小球的数目多; 2. 以排出尿酸的形式排出含氮的代谢废物;
3. 肾小管和泄殖腔都有很强的重吸收水的能力; 4. 不具膀胱,所产生的尿液随粪便一起排出;
5. 海生或在干旱盐碱地地区生活的鸟类,眼眶上部具盐腺。
九、神经系统
1. 纹状体发达,为鸟类的最高级中枢; 2. 小脑发达,为运动和平衡的协调中枢;
3. 与视觉有关的中枢发达,一般动物的嗅叶退化。
十、感觉器官
(一)、视觉:
1. 相对体积大,远视眼;
2. 前部有保护结构,包括眼睑、瞬膜、巩膜骨等; 3. 具栉状体,营养眼球; 4. 视细胞的数目多;
5. 眼内的调节肌为横纹肌;
6. 双重调节:可调节晶体和角膜的曲率半径。
(二)、听觉:
• 结构上同爬行类,功能上比爬行类发达; 接受声波的频率为40--29000Hz。
(三)、嗅觉:
• 一般鸟类嗅觉都退化,少数鸟类发达。
(四)、磁感觉:
• 有些鸟类的地磁感觉较发达,用以定向。
十一、生殖和发育 • 生殖腺
• • •
生殖腺的大小随繁殖情况而变化;
大多数鸟类不具交配器官,借泄殖腔的接合而授精; 决大多数雌鸟仅有左侧卵巢有功能。
2. 繁殖行为
• •
形式:求偶,选择性对象,占据巢区和领地,筑巢,孵卵,育雏等; 意义:减少了不良环境对胚胎和雏鸟发育的影响,有利于将最好的性状传给后代,提高后代的成活率和生殖能力。
十二、迁徙行为
1. 原因:表观原因----对冬季不良食物条件的
一种适应;
历史原因----冰川运动。 2. 定向:A. 训练和记忆;
B. 视觉定向;
C. 地磁感应。
一、鸟类的主要类群
• 全世界共有鸟类9,700多种,可分为两个亚纲,即古鸟亚纲和今鸟亚纲。
(一)、古鸟亚纲:为早已灭绝的化石种类,共5例,称始祖鸟。
1. 具有牙齿、羽毛、翼和由18-21个尾锥骨组成的尾部; 2. 胸骨不具龙骨突,肋骨无钩状突起,掌骨不合并; 3. 前肢指端具爪。
(二)、今鸟亚纲:包括少数已灭绝的种类(齿颌总目)和现存所有鸟类,
分四个总目。
1. 齿颌总目:黄昏鸟
• 大型的,营游泳和潜水生活的鸟类; • 上下颌较长,口内具雏形的牙齿;
• 胸骨无龙骨突,翼和肩带退化,前肢只有肱骨; • 后肢发达,位置靠后,四趾全向前。
2. 平胸总目:鸵鸟
• • •
大型的,适于奔走生活的鸟类,双足粗大有力,足趾因适应奔走生活而趋于减少(2-3趾);
胸骨无龙骨突,翼退化,锁骨退化,不具尾综骨和尾脂腺; 羽毛蓬松,均匀分布,不形成羽片。
3. 企鹅总目:企鹅
• • • •
大中型适于游泳生活的鸟类,前肢鳍状,后肢短,趾间具蹼; 胸骨具发达的龙骨突起,骨骼沉重,非气质骨; 具鳞片状的羽毛,均匀分布于体表;
皮下脂肪发达,游泳快速,有“水中飞行”之称。
4. 突胸总目:家鸽等现代绝大多数鸟类,8500多种,共分为35个目,其中我国有
26个目。
• • • • 绝大多数翼发达,适于飞翔;
气质骨,胸骨具龙骨突起,具尾综骨和“V”形锁骨; 正羽发达,构成羽片,体表有羽区裸区之分; 雄性绝大多数不具交配器官。
根据鸟类的生活方式以及对应的结构特征,可将鸟类分为8个生态类群:
1. 走禽类:翼退化,善于行走而不善于飞行。
2. 游禽类:翼发达,趾间具镤,善于行走不善于飞行。 3. 涉禽类:嘴、颈、脚、脚趾长,多数不善于游泳。
4. 鸠鸽类:翼发达,脚短而健壮,善于行走和飞行。
5. 猛禽类:鸟喙和脚爪强壮有力,呈钩曲状,翼强健,善飞翔,体型大,性凶猛,一捕食小动物和食腐为主。
6. 鹑鸡类:脚和爪强而有力,喙短而健壮,善于行走而飞行能力不强。 7. 攀禽类:趾的排列适于攀缘和在树枝上站立。
8. 鸣禽类:羽色鲜艳,体态轻盈,活动灵敏,善于鸣叫,巧于筑巢。
二、鸟类的系统发展
(中生代被称为爬行类时代;中生代后,气候更加寒冷,不利于变温动物的生活;到中生代末,大多数爬行类灭绝)
• 古爬行类中的初龙类一些动物,在演化过程中逐渐获得了恒定的体温,高等发达的神经系统以及孵卵、育雏等特征,从而在爬行类大量灭绝时保留下来,并发展成现代的鸟类;
• 最早的鸟类化石为始祖鸟,具有爬行类和鸟类的一些特征;
鸟类是全身被羽,羽毛是从爬行类角质鳞片演变来的,在维持体温和飞行中起
重要作用。
前肢变为翼,适应飞翔;
骨骼为气质,高度愈合;轻便的角质喙代替牙齿和颌骨;
双重呼吸、胸肌发达、完全双循环、高新陈代谢、恒体温定; 内脏结构简化;(如无膀胱,一侧卵巢退化等); 产大型羊膜卵;
神经感官发达:小脑发达、视力发达、行为复杂。