鸟的身体
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鸟的身体
骨骼
除了不会飞的鸵鸟和美洲鸵之外,所有鸟的骨骼都很轻。
和其他大多数脊椎动物的骨骼相比,鸟类的骨骼要少一些。
很多鸟的骨骼或是中空,或是充满了小气穴,但都不是骨髓。
鸟的头骨从本质上看和爬行动物的很接近,而且,在很多方面都不同于鱼类和哺乳类动物的头骨。
鸟的头骨前端拉长,发育成两块下颚骨(mandibles)(jaws),也成为鸟嘴的一部分。
相对于头骨的其他部分和别的骨头来说,每块颚骨都能独立移动;下颚骨上还有一层和皮肤很接近的坚硬的角质膜。
鸟类的嘴不仅仅只用于叼住食物,也是一种筑巢以及梳理羽毛的工具。
上面的颌骨有两个缝,起到鼻孔的作用。
由于鸟的脊椎的大部分椎骨都相融在一起,而不是节节相连,因此,它们的脊椎十分僵硬。
正是由于这种硬度,才使得脊椎在鸟的飞行中能够为其提供强大的背部支撑和翅膀支撑,使鸟正常飞行;同时,也才使得鸟类在站立的时候能保持一种直立的姿势。
脊椎的末端结构称为尾综骨(pygostyle),或者说是尾骨,它的作用是用来支撑尾羽的。
胸骨(sternum,或者breastbone)拥有平坦的外表面,叫做龙骨脊(keel)。
这里也为羽翼肌肉的生长提供了巨大的平面。
胸带或肩带肌是由三块骨头组成,包括肩胛骨(scapula),喙骨(coracoid)和叉突骨(furcula,又常被称作许愿骨wishbone)。
正是由于鸟类这种所特有的结构,才使得他们在飞行中不会因为胸部和羽翼肌肉的巨大收缩而遭受肋骨和胸骨断裂的痛苦。
鸟翼的骨骼结构与其他的脊椎动物的前肢基本相同。
它由一个上臂骨(肱骨),两个下臂骨(桡骨和尺骨),腕关节和手掌骨(腕骨和掌骨),以及指骨(手指)组成的。
鸟类有3
个指头,可是只有中指是发育良好的,最重要的飞行羽毛就生长在这里。
小翅膀(alula,或者假翅falsewing)位于拇指上,拇指由4片又小又坚硬的羽毛组成,这些羽毛在飞行的时候起着控制翅膀前沿的作用。
由于鸟类的腕关节和手骨不像其他的脊椎动物那样多,因而它们这部分都不太灵活。
一些次级飞羽生长在上臂骨和下臂骨区。
一般说来,鸟类的小腿骨和踝骨都成比例的缩小,因此,它们的灵活性也远不如哺乳动物。
多数哺乳动物的脚踝有7块骨头,可鸟类只有两块——胫跗骨(tibiotarsus)和跗跖骨(tarsometatarsus)。
鸟类的腿和脚上有很多鳞片,每只脚上有2到4个脚趾头。
它脚上的爪子用来捕抓猎物,栖息站立,抓挠地面,或是打斗。
对于栖息鸟类来说,鸟腿弯曲时,脚趾会保持卷曲蜷缩起来,这样他们一次就能栖息站立好几个小时。
游水鸟的脚成蹼状或叶状。
帆布潜鸭的脚成蹼状,适于游泳和潜水。
肌肉
鸟类是一种肌肉发达的动物。
多数肌肉都集中于胸部和小腿部分;颈部长有大量又薄又细、相互交织的肌肉,正是由于这种肌肉结构,鸟类的颈部活动才非常灵活,才会比其他脊椎动物更大程度地转动自己的头部。
鸟类的胸腔上包含两种不同的骨骼肌:红肌和白肌。
红肌的颜色是因为它们身上的毛细血管,毛细血管为鸟输送富氧血液。
肌肉由富含肌血球素(myoglobin)的薄纤维组成,肌血球素是一种运输氧气的化合物。
氧气从血液中提取,再由肌血球素传送到肌肉纤维,在这里,经过新陈代谢这种化学过程,能量就会从蛋白质中释放出来,蛋白质是能量的主要来源。
大多数鸟类都有红胸肌,像猎鹰、鸥鸟和麻雀这些擅长长途飞行的鸟类的红胸肌都非常发达。
然而白肌中的毛细血管并不多,他们通过肝糖(glycogen)释放能量,肝糖是由葡萄糖组成的碳水化合物。
白肌由厚纤维构成,这些纤维能在短时间内产生强有力的收缩,主要出现在以陆地生活为主的鸟身上。
像猎鸟、雉、鸡和火鸡这些鸟能够进行短距离飞行,以躲避灾害。
生活在澳大利亚和新西兰的鸟可谓是形态大小多种多样。
内脏
鸟类的循环系统和哺乳动物的很相似。
鸟的心脏有4个心室,但和体形大小相当的哺乳动物相比,鸟的心脏更大,更强健。
因此,对于大多数的脊椎动物来讲,鸟的循环更快捷,血压更高;而和哺乳动物相比,鸟通常更活跃,新陈代谢的速度也更快。
所以他们为了有足够的能量支撑就必须进食大量的食物。
此外,鸟类的体温也比大多数的哺乳动物要高,一般在102到110华氏度(39to43摄氏度)之间变化。
鸟的肺部小而坚硬。
全身分布有复杂的气囊系统,通过血管连到肺部和一些中空的骨头里。
不同于哺乳动物的是鸟类通过呼吸将肺部的空气排出体外,因此,肺部就会不断地呼吸到新鲜空气。
此外,和哺乳动物不同的还有鸟类没有汗腺(sweatgland),因此剧烈运动之后他们无法通过排汗来散发体内的热量;然而,气囊会将冷空气带到周围的器官里以保护他们不至于过热。
感觉器官
鸟类的视觉非常敏锐。
他们的眼睛很大,能够形成又大又清晰的影像,这特别有助于他们的飞行。
大多数的夜行鸟的眼睛要比在白天活动的鸟的眼睛还要大。
像鸭子、潜鸟和海雀鸟这样的潜水鸟类都有一个透明薄膜,也就是眼帘(nictatingmembrane)。
这层膜在鸟潜入水中时将鸟的眼睛遮住,使其能看清水下的情况。
像鹰、燕鸥、还有燕子这类鸟生活在开阔地方,它们的视网膜上长有水平条纹,这里长满了数以百万的视觉细胞。
如果鸟的头部正常挺立,头部就正好和水平线平行。
那些水平条纹能使鸟清晰地看到视野周围的情况,而不需要转动眼睛或脖子。
大多数鸟类既是单眼视觉(monocularvision)也是双眼视觉(binocularvision)。
在使用单眼视觉时,两只眼睛的视线范围不能重叠,也就是说,每只眼睛看的是不同的地方;而在
使用双眼视觉时,视野范围是重叠的,能产生三维视觉,这对距离的判断很重要。
双目视觉在猎捕快速移动的猎物时是必不可少的,大多出现在像猫头鹰和鹰这样的鸟身上,他们的眼睛一般长在朝向头前的方向。
这些鸟类因为使用单眼视觉只能看到一条狭窄的区域,所以他们很少使用单眼视觉。
而单眼视觉是鸣禽和水禽这类鸟所采用的主要的视觉方式。
他们的眼睛一般长在头的两侧,这样,他们就可以朝两边看来监测是否有捕食他们的动物出现。
由于他们只捕食一些移动缓慢或反应迟钝的动物,因此他们只需要双眼视觉中看到的一点狭窄的领域就足够了,所以没必要用双眼视觉。
鸟类的听觉也极其敏锐。
他们的耳朵是长在头骨处的一些小开口,受到羽毛的保护。
鸟类听到的声音频率远远高于人类所能想到的。
这种能力可以帮助他们准确判断出正在挖洞昆虫和其他能释放高频声音的猎物的位置。
大多数鸟类的嗅觉和味觉很差。
他们的触觉器官大多遍布在舌头、上颚和嘴上。
这些构造中有很多的神经末梢,此外一些裸露在外的皮肤上也有神经末梢。
非洲髭兀鹰借助它出色的视觉性能够发现可以食用的腐肉。
飞行
飞机和鸟的飞行受到同样的四种力的影响,包括引力、升力、推力和拉力。
这些在关于飞机的章节中有所介绍,文章标题是《为什么飞机能飞》,小标题是“引力,升力,推力和拉力”。
从根本上讲,鸟之所以能停在高空中是因为鸟的翅膀所处的位置一直是下方的空气压力大于上面的空气压力,由此而产生一种向上升的力。
鸟能够向前飞,也就是获得的拉力,也是通过移动它的翅膀而产生的效果。
尾羽提供平衡,用来掌握方向和减速。
鸟能够向前飞,也就是获得拉力,是通过移动它的翅膀
而产生的效果。
主要用来飞翔的羽毛包括主羽毛(primary feather,主翼羽)和次级羽毛(secondary feather,副翼羽)。
主翼羽牢固地生长在腕骨和掌骨处,掌骨就是手上的骨头;副翼羽长在尺骨上,或者是前臂处。
大多数鸟每只翅膀上都有10片主翼羽和20片副翼羽。
鸟类可以进行4种姿态的飞行:摇摆飞行(flapping)、悬停飞行(hovering)、滑翔飞行(gliding)和翱翔飞行(soaring)。
摇摆飞行用在短距离飞行中,目的是到达一定的高度。
此外,这种方式也是鸟类迁徙时采用的主要形式。
摇摆飞行需要消耗大量的能量,但速度很快。
悬停飞行主要是在某地上空保持不动,与摇摆飞行相比,所消耗的能量更多。
只有几种鸟能够进行悬停飞行,比如蜂鸟。
滑翔飞行是最简单的飞行方式,不需要消耗很多能量,主要适合海边飞行。
一些长有宽大翼幅的鸟采用翱翔飞行的方式,目的是不用拍打翅膀就能保持或增加高度,比如鹰、秃鹰、信天翁。
这种方式很适合在悬崖边、大片水域上空和山坡上采用,因为在这些地方,热气流(thermals或warm air currents)是向上的。
只要有可能,鸟都是迎风起飞的。
很多水鸟通过在水面上划水获得动力,比如鸭子和潜鸟。
落地之前,大多数鸟通过滑翔来减慢速度,它们扇动尾翼将身体直立,拍打身体前部的翅膀,腿部接受落地带来的大部分冲击。
鸟的飞行速度各有不同。
家鸽的速度是每小时约35英里(56千米/小时),但有的也达到每小时60英里(97千米/小时)。
目前最快的鸟可能是鸭鹰(duckhawk),也就是游隼(peregrinefalcon)的一个亚种,它俯冲时的速度可达每小时180英里(290千米/小时)。