会飞的动物对飞行的适应

1、会飞的动物对飞行的适应会飞的动物对飞行的适应 飞行对动物来说有很大的优势飞行对动物来说有很大的优势,因为能飞就因为能飞就意味着其活动和捕食范围大大地扩大了意味着其活动和捕食范围大大地扩大了,而而且一遇危险就可以迅速逃离且一遇危险就可以迅速逃离,这也是会飞的这也是会飞的动物很少形成化石的原因。尽管会飞有如动物很少形成化石的原因。尽管会飞有如此大的魅力此大的魅力,但会飞的动物毕竟是少数但会飞的动物毕竟是少数,因为因为飞行不仅要克服强大的地心引力飞行不仅要克服强大的地心引力,要消耗更要消耗更多的能量多的能量,而且还得掌握飞行的技巧而且还得掌握飞行的技巧,所以每所以每种会飞的动物都是经历了长期进化才获

2、得种会飞的动物都是经历了长期进化才获得的。的。昆虫昆虫 昆虫属于节肢动物门，它只是节肢动物门昆虫属于节肢动物门，它只是节肢动物门中的一个纲中的一个纲,即昆虫纲即昆虫纲,但昆虫数量众多但昆虫数量众多,仅现仅现生的就多达生的就多达100万种以上万种以上,占现代动物界种数占现代动物界种数的的80%以上。以上。 在在五彩缤纷的大自然中，昆虫世界是个引五彩缤纷的大自然中，昆虫世界是个引人瞩目的生物群体。它们出现于距今人瞩目的生物群体。它们出现于距今4亿年亿年前的泥盆纪。在前的泥盆纪。在3亿年前，部分昆虫开始振亿年前，部分昆虫开始振翼在空中翱翔，比鸟类的飞行早翼在空中翱翔，比鸟类的飞行早15000万万年，

3、年，是是空中最早的主人空中最早的主人。翅通常呈三角型翅通常呈三角型 科科学学家发家发现，三角形的扁平物体在空气中运现，三角形的扁平物体在空气中运动时，会产动时，会产生空生空气涡底，从而气涡底，从而托住这托住这种物体种物体在空中飞在空中飞行。行。 昆虫向昆虫向下扑翅膀时，需要先将翅膀举到最高下扑翅膀时，需要先将翅膀举到最高的位置，在翅膀向下运动时，从翅膀的根部的位置，在翅膀向下运动时，从翅膀的根部产生了微小的空气涡流，然后从翅磅上方的产生了微小的空气涡流，然后从翅磅上方的根部向翅梢运动，这就使翅膀上方的空气压根部向翅梢运动，这就使翅膀上方的空气压力大大降力大大降低。从低。从而产生向上的吸而产生向

4、上的吸力，将昆虫力，将昆虫“吸吸”在空在空中。中。前前后翅后翅借连借连锁器连接起来锁器连接起来 在在前后翅均为前后翅均为膜质并用于飞行膜质并用于飞行的许多昆虫中，的许多昆虫中，为了使前后翅在为了使前后翅在飞行时相互配合，飞行时相互配合，协调动作，昆虫协调动作，昆虫的前后翅借一些的前后翅借一些连锁器连接起来连锁器连接起来。昆虫的连锁器昆虫的连锁器感感受受器提器提供反馈信息供反馈信息 昆昆虫没有控制飞行的神经中心，但眼、触角、虫没有控制飞行的神经中心，但眼、触角、翅及其他部位的感受器，对飞行的控制提供翅及其他部位的感受器，对飞行的控制提供反馈信息反馈信息。 如如蚊、蝇的第二对翅变成平衡棒，它振动的

5、蚊、蝇的第二对翅变成平衡棒，它振动的频率与前翅一致，其基部的感受器能感受偏频率与前翅一致，其基部的感受器能感受偏航和旋转，通过这种信息以调整翅的位置及航和旋转，通过这种信息以调整翅的位置及振动频率。又如食蚜蝇，由背部光线的刺激振动频率。又如食蚜蝇，由背部光线的刺激使小眼接受最大的照明面，以调整翅振频率使小眼接受最大的照明面，以调整翅振频率与地心引力相平衡，从而使身体停留在空中与地心引力相平衡，从而使身体停留在空中。发达的飞行肌发达的飞行肌 翅的运动由胸部飞行肌控制。直接飞行肌翅的运动由胸部飞行肌控制。直接飞行肌与翅本身相接，其中一对直接飞行肌的收与翅本身相接，其中一对直接飞行肌的收缩直接牵动翅

6、上升，另一对肌肉收缩，牵缩直接牵动翅上升，另一对肌肉收缩，牵动翅下降。间接飞行肌固着在背腹板的内动翅下降。间接飞行肌固着在背腹板的内壁上，由背腹肌和背纵肌组成。间接飞行壁上，由背腹肌和背纵肌组成。间接飞行肌靠改变胸部背板的形态使翅运动。当背肌靠改变胸部背板的形态使翅运动。当背腹肌收缩时，背板被往下拉呈扁平状，翅腹肌收缩时，背板被往下拉呈扁平状，翅基被带着往下，翅面随之上举基被带着往下，翅面随之上举；当背纵肌当背纵肌收缩时，背板隆起，翅基被往上带，翅面收缩时，背板隆起，翅基被往上带，翅面下落。下落。A-B直接飞行肌直接飞行肌 C-D间接飞行肌间接飞行肌昆虫的飞行肌昆虫的飞行肌 较高的代谢速率较高

7、的代谢速率 飞行肌线粒体重量、细胞色素飞行肌线粒体重量、细胞色素C含量以及含量以及P/O比值是和昆虫的翅振频率和飞翔能力有比值是和昆虫的翅振频率和飞翔能力有关联的。呼关联的。呼吸控制因不同基质显示不同的吸控制因不同基质显示不同的类型和特类型和特点；线点；线粒体对粒体对甘油磷酸的氧化速甘油磷酸的氧化速率较高，但丙酮酸和三羧循环底物同时氧率较高，但丙酮酸和三羧循环底物同时氧化时可使呼吸率达到或接近化时可使呼吸率达到或接近甘油磷酸呼吸甘油磷酸呼吸率的水平。故从能量代谢的观点可看到后率的水平。故从能量代谢的观点可看到后类物质对维持飞行类物质对维持飞行肌的大肌的大量能量需量能量需要有要有一一定的生理意义

8、。定的生理意义。鸟类鸟类 在在较高等的脊椎动物中，鸟类是研究得最为较高等的脊椎动物中，鸟类是研究得最为充分，最容易观察到，音调最悦耳，许多人充分，最容易观察到，音调最悦耳，许多人认为最美丽的一类动物。鸟类有认为最美丽的一类动物。鸟类有8,600种，几种，几乎遍布全乎遍布全球。球。 通过古生物学的研究证实，鸟类起源于古代通过古生物学的研究证实，鸟类起源于古代的爬行类，鸟类的前翅发展成翼是随着鸟类的爬行类，鸟类的前翅发展成翼是随着鸟类的生活方式由陆栖生活逐渐发展为飞翔生活的生活方式由陆栖生活逐渐发展为飞翔生活而进行的，关于鸟类飞翔生活的起源有两种而进行的，关于鸟类飞翔生活的起源有两种假说。一种称为

9、树栖起源假说假说。一种称为树栖起源假说，另一种是奔另一种是奔跑起源假说跑起源假说。羽毛羽毛 一一根羽毛几乎没有重根羽毛几乎没有重量，然量，然而其坚韧性和而其坚韧性和抗拉强度是惊人的抗拉强度是惊人的。 不不同羽毛供不同功用。正同羽毛供不同功用。正羽，呈羽，呈现现身体的身体的外表形态外表形态，在，在体外用于飞行，故称飞体外用于飞行，故称飞羽。羽。绒绒羽是羽是隐存在正羽下面的软羽毛隐存在正羽下面的软羽毛，主要功主要功用是保用是保温。温。E正羽正羽 F羽羽片和副片和副羽羽 G毛羽毛羽 H绒羽绒羽鸟鸟类羽毛的类型类羽毛的类型骨骼轻而坚固骨骼轻而坚固 骨非常轻、纤细、饰以空气腔隙，然而是骨非常轻、纤细、饰

10、以空气腔隙，然而是坚硬的。坚硬的。 体躯是一个坚硬的飞机机架，主要是由于体躯是一个坚硬的飞机机架，主要是由于脊椎骨的愈合和肋骨与脊椎骨及胸骨的愈脊椎骨的愈合和肋骨与脊椎骨及胸骨的愈合。这些坚硬骨架供翅膀坚定地固着。合。这些坚硬骨架供翅膀坚定地固着。 所有飞行鸟的胸骨是高度地变化成一薄且所有飞行鸟的胸骨是高度地变化成一薄且扁的龙骨突让大翼肌附着。扁的龙骨突让大翼肌附着。 每每翼包括一肱骨、一尺骨和挠骨、二个腕翼包括一肱骨、一尺骨和挠骨、二个腕骨和三个指。其他腕骨与三个掌骨愈合形骨和三个指。其他腕骨与三个掌骨愈合形成二条长骨称为腕掌成二条长骨称为腕掌骨。骨。在指中，中指最在指中，中指最长，带着大飞

11、羽。中指由二个指骨构成。长，带着大飞羽。中指由二个指骨构成。第二指（小翼羽）和第四指通常只有一个第二指（小翼羽）和第四指通常只有一个指指骨。骨。鸟类的骨骼和外形图鸟类的骨骼和外形图流线型轮廓流线型轮廓 鸟类身体的性状像梭子，这种流线型的轮鸟类身体的性状像梭子，这种流线型的轮廓可以减少飞行时的阻力。廓可以减少飞行时的阻力。高压的循环系统高压的循环系统 鸟的心脏占体重的百分比较高，心室壁强，鸟的心脏占体重的百分比较高，心室壁强，鸟类的肺循环和体循环完全分开。到翅膀鸟类的肺循环和体循环完全分开。到翅膀和胸部的臂及肩动脉非常大。和胸部的臂及肩动脉非常大。 心搏极快，鸟的血压与同样大小的哺乳类心搏极快，

12、鸟的血压与同样大小的哺乳类大体相等。大体相等。 鸟血包含有具核的双凸的红血球比哺乳类鸟血包含有具核的双凸的红血球比哺乳类的稍大。鸟类血中的吞噬细胞或运动的变的稍大。鸟类血中的吞噬细胞或运动的变形细胞是非常活泼并高效地修补伤处和消形细胞是非常活泼并高效地修补伤处和消灭微生物。灭微生物。 恒定的体温恒定的体温 鸟类是恒温动物。鸟的体温是高的，其范鸟类是恒温动物。鸟的体温是高的，其范围是在围是在4042。若一个鸟开始太热，就。若一个鸟开始太热，就由扩张在皮肤中的血管即加快辐射散热，由扩张在皮肤中的血管即加快辐射散热，和增加呼吸速度即加快蒸发冷却来加快散和增加呼吸速度即加快蒸发冷却来加快散热的。冷天气

13、，鸟就鼓起羽毛形成一个温热的。冷天气，鸟就鼓起羽毛形成一个温暖的毯，保持一层挨着皮肤的绝热空气。暖的毯，保持一层挨着皮肤的绝热空气。它们收缩血管末梢来减少辐射散热。如在它们收缩血管末梢来减少辐射散热。如在极冷天气，鸟将会颤抖，肌肉运动会产生极冷天气，鸟将会颤抖，肌肉运动会产生所需要的热量，但也增加食物和氧的消耗。所需要的热量，但也增加食物和氧的消耗。神经系统和特种感觉神经系统和特种感觉 大脑的核心纹状体扩大成脑的主要综合中大脑的核心纹状体扩大成脑的主要综合中心，操纵各种活动如吃东西、歌唱、飞行心，操纵各种活动如吃东西、歌唱、飞行和所有复杂的本能繁殖活动。小脑是个决和所有复杂的本能繁殖活动。小脑

14、是个决定性的调节中心，在那里肌肉定性的调节中心，在那里肌肉位置感觉、位置感觉、平衡感觉和视觉提示，所有的都被收集起平衡感觉和视觉提示，所有的都被收集起来并用于调节行动和平衡。中脑的侧突即来并用于调节行动和平衡。中脑的侧突即视叶形成一个视觉联系装置，类似于哺乳视叶形成一个视觉联系装置，类似于哺乳类的视觉皮层。类的视觉皮层。 鸟类的耳朵包括三个部分：（鸟类的耳朵包括三个部分：（1）外耳，通）外耳，通到鼓膜的传声道，（到鼓膜的传声道，（2）中耳，内含一个耳）中耳，内含一个耳柱骨，传达振动到（柱骨，传达振动到（3）内耳，听觉器官耳）内耳，听觉器官耳蜗位于其中。鸟的耳蜗比哺乳类盘绕的耳蜗位于其中。鸟的耳

15、蜗比哺乳类盘绕的耳蜗短得多，鸟仍然大体能听到人类所听声蜗短得多，鸟仍然大体能听到人类所听声音频率的同样范围。实际上鸟类的耳朵远音频率的同样范围。实际上鸟类的耳朵远远超过人类，有能力分别强度的不同并响远超过人类，有能力分别强度的不同并响应音阶快速的波动。应音阶快速的波动。 鸟类眼睛比较大，不那么球形，几乎不动。鸟类眼睛比较大，不那么球形，几乎不动。它们靠长的会转弯的颈部来浏览视野，这它们靠长的会转弯的颈部来浏览视野，这代替了不转动的眼睛。草食性鸟必须避免代替了不转动的眼睛。草食性鸟必须避免其捕食者，眼睛位于两侧，使能对世界有其捕食者，眼睛位于两侧，使能对世界有个大视域；捕食性鸟如鹰和猫头鹰眼睛在

16、个大视域；捕食性鸟如鹰和猫头鹰眼睛在前方。中心窝是视网膜上最敏锐的部分前方。中心窝是视网膜上最敏锐的部分（捕食鸟等），位于一个深窝，使能准确（捕食鸟等），位于一个深窝，使能准确地调节焦距。此外，许多鸟在视网膜上有地调节焦距。此外，许多鸟在视网膜上有二个敏锐中心窝二个敏锐中心窝中央的供尖锐的单眼观，中央的供尖锐的单眼观，而后者供双眼观。鸟类善于感色，特别对而后者供双眼观。鸟类善于感色，特别对于红色光谱的末端。于红色光谱的末端。发达的肌肉系统发达的肌肉系统 鸟类振翅飞行，是靠与翅相连的肌肉的协鸟类振翅飞行，是靠与翅相连的肌肉的协调收缩和舒张来实现，尤其是鸟有发达的胸调收缩和舒张来实现，尤其是鸟有发

17、达的胸肌，胸肌附着在发达的龙骨突上，能强有力肌，胸肌附着在发达的龙骨突上，能强有力的收缩，牵引翅膀扇动。翼的运动肌肉比较的收缩，牵引翅膀扇动。翼的运动肌肉比较结实。胸大肌使翼下煽，与此相反的是喙上结实。胸大肌使翼下煽，与此相反的是喙上肌，使翼上升。把主要肌肉团安排在身体下肌，使翼上升。把主要肌肉团安排在身体下方改善了空气动力的稳定性。但所有肌肉系方改善了空气动力的稳定性。但所有肌肉系统中最复杂的是鸟类的颈部，小而纤细的肌统中最复杂的是鸟类的颈部，小而纤细的肌肉精细地交织又再分，使鸟类颈部在脊椎的肉精细地交织又再分，使鸟类颈部在脊椎的灵活性达到顶点。灵活性达到顶点。 消化系统消化系统 鸟类的食量

18、大，用其有效的消化装备很快鸟类的食量大，用其有效的消化装备很快地消化食物，对它所吃食物的利用率极高，地消化食物，对它所吃食物的利用率极高，这和飞行时消耗的能量大有关系。这和飞行时消耗的能量大有关系。 鸟类的直肠特别短，减少鸟粪在体内的保鸟类的直肠特别短，减少鸟粪在体内的保留时间，减轻体重。留时间，减轻体重。鸟类内部解剖鸟类内部解剖呼吸系统呼吸系统 鸟的呼吸系统惊人地适应于迎接飞翔的高度鸟的呼吸系统惊人地适应于迎接飞翔的高度代谢要求。肺脏比较不扩张，因它直接附着代谢要求。肺脏比较不扩张，因它直接附着于体壁，并充满以无数微小的毛细气管。气于体壁，并充满以无数微小的毛细气管。气囊组成的扩张系统位在胸

19、部及腹部，甚至由囊组成的扩张系统位在胸部及腹部，甚至由微管扩张到长骨的中心。气囊联系到肺里，微管扩张到长骨的中心。气囊联系到肺里，这样就有大约这样就有大约75吸气绕过肺直接流到气囊。吸气绕过肺直接流到气囊。在呼气时这些富有氧气的空气往返于肺，剩在呼气时这些富有氧气的空气往返于肺，剩余的直接排出。这样一种系统明显的有利余的直接排出。这样一种系统明显的有利肺在吸气和呼气均接受了新鲜空气，即双肺在吸气和呼气均接受了新鲜空气，即双重呼吸。重呼吸。 鸟类的呼吸器官鸟类的呼吸器官蝙蝠蝙蝠 在哺乳动物中，有一种并不十分引人注目在哺乳动物中，有一种并不十分引人注目但却是唯一会飞的动物，这就是蝙蝠。但却是唯一会

20、飞的动物，这就是蝙蝠。 以前人们常看见蝙蝠在空中自由自在地飞以前人们常看见蝙蝠在空中自由自在地飞行，像鸟一样，以为它们也是鸟类。实际行，像鸟一样，以为它们也是鸟类。实际上，蝙蝠是在分类学上属哺乳动物纲真兽上，蝙蝠是在分类学上属哺乳动物纲真兽亚纲翼手目。蝙蝠是世界上唯一能作持久亚纲翼手目。蝙蝠是世界上唯一能作持久飞行的哺乳动物，其飞行时速一般为飞行的哺乳动物，其飞行时速一般为15公公里，可连续飞行里，可连续飞行810小时。小时。翼膜翼膜 蝙蝠从指骨到肱骨、体侧、后肢及尾间着蝙蝠从指骨到肱骨、体侧、后肢及尾间着生着薄而柔韧的皮膜，叫翼膜。生着薄而柔韧的皮膜，叫翼膜。 从横面看，它共有三层，上下两层

21、是很薄从横面看，它共有三层，上下两层是很薄的皮肤，中间一层则是血管和神经。这层的皮肤，中间一层则是血管和神经。这层皮膜极具弹性，这层膜比外科橡胶手套还皮膜极具弹性，这层膜比外科橡胶手套还薄，但却不易被刺破。薄，但却不易被刺破。 其实蝙蝠的翼膜其实蝙蝠的翼膜就相当于人类的就相当于人类的手，翼膜上前端手，翼膜上前端的钩爪就是拇指，的钩爪就是拇指，其余各指则极度其余各指则极度伸长，用于在飞伸长，用于在飞翔是控制翼膜的翔是控制翼膜的运动，因此它被运动，因此它被生物学家称为翼生物学家称为翼手目。手目。特化的骨骼特化的骨骼 胸骨突起胸骨突起 骨骼是中空的骨骼是中空的 因为蝙蝠的指骨几乎都是软骨，可以很好因为蝙蝠的指骨几乎都是软骨，可以很好地弯曲，因此它们在飞行中可以轻松变换地弯曲，因此它们在飞行中可以轻松变换角度和方位，甚至悬停在空中，帮助它们角度和方位，甚至悬停在空中，帮助它们准确地捉到在空中飞行的昆虫。准确地捉到在空中飞行的昆虫。 蝙蝠的前肢特化，具有特别长的指骨。四蝙蝠的前肢特化，