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第11章 动物的基本特征(1)

地球上的动物千奇百怪,北极熊长着一身温暖的厚实的皮毛;鹰有着一飞冲天的翅膀;豹强有力的四肢奔跑起来如离弦之箭;螳螂则披着一副张扬的铠甲;蟹举着大钳子耀武扬威;而海洋里的大章鱼舞动着触手,在水底游动,伺机捕食猎物。动物不如人类拥有聪明的大脑,所有的特征差异源于其身体的不同构造。

(第一节)动物的身体构造

都说自然界里没有两片相同的叶子,那么在动物界中,也不会有长得一模一样的两个动物,就更别说是不同种类的动物了。不同的动物会有不同的身体构造,有些特征还是它们种类所特有的。

一、动物的尾巴

动物的尾巴是动物身体的重要组成部分。动物身上大都长有一条尾巴,动物的尾巴形状各异,用途也不尽相同:鸟的尾巴上,长着又长又宽的羽毛,这些羽毛展开时好像一把扇子,能够灵活转动,鸟把尾巴当做飞行器,以掌握前进方向,这样的鸟尾在飞行时起着舵的作用;马把尾巴当做平衡器和驱除蚊蝇的工具,当马奔跑时,尾巴竖起,起着平衡身体的作用;老虎把尾巴当做武器,生活在森林中的老虎,见到猎物时,会用钢鞭似的尾巴一扫,把这些动物打倒,然后张开大嘴去咬惭猎物的脖子;在禽鸟世界里,有些弱者认输时,常用翘尾巴、趴在胜者脚下的动作来表示认输,以求胜者“高抬贵手”;鱼把尾巴当做游泳器,鱼在水里靠尾巴的左右摆动,促使身体向前推进。鱼的尾巴还能控制方向,并随不同的摆动方向而转换移动线路;狐猴把尾巴当做仓库,在食物丰富的雨季,狐猴就在尾巴里储存起大量营养物质,在食源缺乏的旱季,狐猴靠消耗尾巴里储备的营养来度日;日本猴的猴王平时总是把尾巴竖得高高的,因为尾巴是它的旗帜,标志着它是猴群的领袖,猴群中的其他猴子是不允许把尾巴竖起来的;松鼠把尾巴当做交际工具。美洲松鼠在合力对付蛇时,用尾巴来传递信息。尾巴猛挥三下,表示总攻开始;野猪也会用尾巴当旗帜来表示环境的安危。当安全时,尾巴总是左右甩动,或者下垂着。一旦遇有危险,野猪会立即扬起尾巴,尾尖上还卷成一个小圆圈,好像一个问号似的,这时其他野猪看到,就会马上警觉起来。

二、动物的爪

爪是动物重要的生存工具,是动物向陆生脊椎动物进化时由皮肤的表皮角质层演变成的,在动物的生活中扮演着重要的角色。爪的出现是动物进化史上的一大革命性进步。

爬行动物是爪的起源,为了适应其爬行生活,才出现了爪。变色龙是现代爬行动物中,生活在茂密的丛林中,它可以在树干上爬行,除了尾巴有助于爬行外,其指端的锐爪也起着不可忽视的重要作用;鸟类的爪其实在结构上与爬行动物十分相像,但在外形上,因为生活方式和生活环境的差异而产生了各种变异。猫头鹰、秃鹫等猛禽脚腿强健,趾端有钩状的利爪,适于捕杀动物。啄木鸟、杜鹃等攀禽的爪非常尖锐,能牢牢地抓住树干;哺乳类的爪神奇多姿。獾、鼹的爪又宽又钝,适于穴居掘土。树獭的爪呈钩状,有利于钩住树枝。虎、狮等猛兽的爪,是最厉害的。这些大型猫科动物的爪尖锐而弯曲,能缩入鞘内,从而始终保持锐利,成为猛兽捕捉食物和防御敌害的有力武器。穿山甲的爪向后弯曲,就像一把锄头,因此,穿山甲被称为“打洞能手”。牛、马、羊等兽类的爪在趾端特化成了奔跑用的蹄子,爪的下体又宽又硬,但还保留着较锐利的缘。这种特化后的爪,磨损非常慢,而且使动物走起路来,脚步平稳而不打滑,是非常适合运动的器官。长蹄动物一般都是食草动物,它们没有食肉动物那样锐利的爪子,但却非常善于奔跑和逃避敌害。

三、骨骼和牙齿

骨骼和牙齿是身体的主要组成部分。骨骼是身体的支架,它为动物体的软组织提供保护和支持,也为肌肉提供了附着的基础,构成一个彼此连接的、可以运动的杠杆系统。骨骼的功能主要是供肌肉附着,作为动物体运动的杠杆;支持躯体,使躯体维持一定的体形;保护体内柔软的器官,如颅骨保护脑和延髓,胸廓保护心和肺等。

脊椎动物体内都有一副骨骼,称为内骨骼。鱼类、两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物等都有内骨骼。鱼类的脊椎骨易于弯曲,并有刺状的骨支撑鳍部,便于它们在水里游动。两栖动物幼年时期只能在水中游动,成年后才既能在陆地上生活又能在水中生活。鸟类主要用羽毛保护自己,骨骼很轻,可以减少飞行时的负荷,它们像爬行动物一样,足上有鳞甲。大多数哺乳动物的骨骼系统十分发达,脊柱分区明显,结构坚实而灵活,四肢下移至腹面,出现了肘和膝,可将躯体撑起,适宜在陆地上快速奔跑。

绝大多数无脊椎动物的骨骼位于体外,如昆虫体外的硬壳,就是外骨骼。某些脊椎动物(如鱼、龟等)体表的鳞、甲等也叫外骨骼。昆虫等节肢动物的外骨骼由活动关节相连的硬壳所构成,外骨骼一旦形成就不易改变形状,也不能再扩大,因此动物在生长过程中,必须及时蜕去外骨骼,通常称之为蜕皮。每次蜕皮之后,动物体表又会再长出更大的新外壳。

牙齿是很多脊椎动物身上都存在的结构,是消化器官的一部分。牙齿的表面覆盖着一层坚硬的物质,叫做珐琅质,能保护牙齿不被磨损,防止食物中某些化学成分对牙的侵蚀。牙齿的各种形状适用于不同用途,包括撕裂、磨碎食物等。某些动物,尤其是食肉动物,牙齿也常常是它们搏斗的武器。

四、皮肤和肌肉

皮肤是动物体外部的覆盖物,是一个保护层,包括皮肤和所有由皮肤衍生的或与皮肤结合在一起的结构,如毛发、刚毛、鳞片、羽毛和角等。大部分动物的皮肤坚韧而柔软,具有机械保护作用,可防止摩擦、穿刺,并且形成一道有效的屏障,抵御细菌侵入。皮肤还可以防潮、防止水分丧失或侵入,并保护皮下细胞免受太阳紫外线的伤害。皮肤除了保护性功能外,还具有各种重要的调节机能。温血动物(即恒温动物)的皮肤与体温调节有着极其重要的关系,身体的大部分热量都是由皮肤散发的。皮肤组织中含有各种感受器,能感受周围环境的重要信息。高等动物的皮肤有排泄功能,有些动物的皮肤还有呼吸功能。皮肤的分泌物能使动物之间互相引诱或排斥,或释放出能影响个体间行为的某种气味,成为一种嗅觉信号。

动物的皮肤由三层组织构成,由外层往内依次是:表皮、真皮及皮下组织。表皮位于皮肤的表面、分为角质层和生发层。角质层由多层角化的细胞所组成,可以有效地抵御外界影响。表皮下面是真皮,里面含有丰富的血管。真皮下面是皮下组织,含有大量的脂肪细胞,具有保温作用。

(贴士)

北极熊周身覆盖着厚厚的白毛,但实际上它的皮肤是黑色的,我们从它们的鼻头、爪垫、嘴唇以及眼睛周围的黑皮肤上能看出它的原貌。这种黑色的皮肤有助于吸收热量,能起到很好的保暖作用。

运动是动物的特征之一,而所有动物的运动都通过肌肉收缩来完成。肌肉由许多成束的肌纤维构成,附着在韧带上,当肌纤维接收到神经系统发出的信号后,肌肉就收缩变短,同时牵动连着骨骼的韧带,并带动骨骼运动,由此做出各种动作。

肌肉大致可分为3种类型,即骨骼肌、平滑肌和心脏肌。骨骼肌也叫随意肌,它附着在骨骼上、是脊椎动物体内最多的肌肉,大多数运动都是由骨骼肌来完成的。平滑肌也称非随意肌,收缩比较缓慢,产生诸如肠道蠕动和动脉收缩这样的运动。心脏肌简称心肌,由排列成十字交叉图案的条纹纤维构成,主要功能是维持心脏的跳动。

五、血液与血液循环

血液的主要成分是血浆、血细胞和血小板。它是流动在心脏和血管内的不透明红色液体。血液的主要成分血细胞,又可分为红细胞和白细胞。血液中含有无机盐、氧、代谢产物、激素、酶和抗体等多种营养成分,具有营养组织、调节器官活动和防御有害物质的作用。血液是流体性状的结缔组织,它通过心脏的搏动,经过由静脉、动脉和微血管构成的网络流遍全身。这一过程称为血液循环。血液通过血液循环来运送养分、废物和其他物质。血液充满于心血管系统(循环系统),在心脏的推动下不断地循环流动。如果流经体内任意一个器官的血流量不足,都会造成严重的组织损伤,危害身体健康。

然而,并不是所有的动物体内都有血液,那些低等的无脊椎动物如原生动物、海绵动物、腔肠动物、扁形动物及线形动物等就没有血液。在稍高等的环节动物(如蚯蚓)中,才开始有血液的存在。不过它们的血液构成十分简单,处于血液的萌芽阶段,血细胞只是一些形似变形虫样的无色细胞,而且仅有一种类型。软体动物、节肢动物、棘皮动物等的血液构成也处于低级阶段,直到脊椎动物中的圆口类动物,血液的构成才开始有了明显的分化,血细胞中有了白细胞和红细胞的区别。鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类的血液更是逐渐达到了更高的分化程度。

动物的血液循环系统是由心脏、血管和血液共同构成的。在循环系统中。依靠心脏的搏动,血液被推入动脉并经由动脉的各级分支输送到全身各个器官和组织、然后又经静脉回流到心脏。哺乳动物的循环系统包括心脏、动脉、毛细血管、静脉和淋巴系统。血液循环时,血液由心脏的左心室经由动脉流经身体的各个器官,然后经过毛细血管进入静脉,经由静脉回到右心房。接着,血液又自右心室经肺动脉流到肺脏,在肺脏的毛细血管中实现气体交换。最后,血液又经肺静脉流至左心房,由左心房进入左心室,再由左心室经由动脉流至身体的各部位,循环往复。

六、大脑与神经系统

任何动物都会感受外界环境的变化,并采取特定的反射行为,这种能力称为“反应”。动物的机体能随着天气的冷热变化而做出相应的调节,以适应外界环境;骨骼和肌肉能在瞬间做出巧妙的应激动作,以应付外来的侵袭。这一切都是在动物机体神经系统的指挥下完成的。神经系统是众多有组织的神经细胞(神经元)的集合体,是调节动物体内各种器官活动以适应内、外环境变化的全部神经装置的总称,由脑、脊髓及它们所延伸出的神经组成。

脊椎动物和人的神经系统是地球上所有动物里最复杂的,可分为中枢神经系统和外周神经系统两部分,前者包括脑和脊髓,后者包括外周神经和神经节。神经系统的形成及其结构和功能的完善是低等无脊椎动物向高等脊椎动物长期进化的结果。

大脑又称端脑,是动物神经系统中最大也是最重要的一部分。在脊椎动物中,脑位于颅骨内,受颅骨保护;无脊椎动物的脑则简单得多,只是神经管头端薄壁的膨起部分而已。大脑由左右两半球组成,是控制运动、产生感觉及实现高级脑功能的神经中枢。人脑位于颅腔内,包括大脑、小脑和脑干三部分。

两栖类和爬行类的端脑略显发达,但小脑却不甚发达。在进化过程中,小脑及大脑的日益发达是和应付外界环境的运动功能的发展和辨别外部刺激的中枢功能的进步分不开的。例如,鸟类的小脑相对比较发达,而哺乳类的大脑则更发达些,特别是灵长类动物,大脑的发达程度更高。其中,人类大脑皮质的高度发达使人类高居脑进化的巅峰位置。

(第二节)动物的感官

视觉、听觉、嗅觉等对于人类和动物来说都是非常重要的感觉器官,动物可以凭借嗅觉进行捕食,跟据气味进行交流,依靠视觉和听觉探测周围环境,它们是动物们在纷繁复杂的自然界得以生存的能力。

一、锐利的视觉

由于生存环境复杂多样,各种动物的眼睛外形也随着呈现出千姿百态,其视觉功能也各不相同。

良好的视觉是所有活动在空中的鸟类必备的能力,在开阔地面上活动的哺乳动物同样要依靠视力来得到食物和逃避天敌。出乎人想象的是,许多野生动物的视觉与人类的视觉之间存在很大的差异。这些野生动物眼中看到的物体和我们看到的景象经常会有所不同,它们周围的世界或许不像我们见到的那么丰富多彩,这些野生动物只会注意看它们想看的东西,对那些不相关的东西,它们常常视而不见,这是最有效率的视觉模式,不会因为与己无关的东西而分心。此外,人眼虽看不到紫外线、红外线等光线,鸟类和昆虫却对其异常敏感。

鸟类在空中飞行,除了要有相当完善的导航系统外,还要有特别敏锐的视觉,以利于在高速飞行时,发现地面上的猎物,并正确地估计着陆扑杀的距离。就拿鹰来说吧,它们不仅飞行速度快,而且眼睛能看清楚很远处一只小鸡的一举一动。其视力的敏锐度约为人眼的8倍,可以从上百米的高空看到地面上的老鼠。更值得一提的是,它们视觉暂留的时间非常短,即人眼视觉暂留的时间约为1/24秒,而鹰眼则为1/200秒。因此一秒钟放映24张照片的电影,被人眼看成连续的动作,若给老鹰看,就变成呆滞、沉闷的幻灯片了。

(贴士)

有些昆虫是天生的色盲,蜜蜂不能辨别橙红色或绿色,荨麻蛱蝶看不到绿色和黄绿色,金龟子不能区分绿色的深浅。

二、神奇的感觉

我们总觉得人类是高级动物,所以其感官算是很发达的,但在动物世界中,许多动物各自具备有某种特别发达的感觉器官或感知能力,一点也不比人逊色。有些野生动物能在黑暗中把周围事物看得一清二楚,有些能够提前感知地震,有些还能够帮人探测和寻找矿物。

在地震灾害到来之前,其实动物要比人类先知先觉。在地震发生之前数星期或数个月,有些动物会出现一些怪异现象,如信鸽迷失方向、猪猡互相撕咬、耕牛掀翻牛棚、老鼠白天在马路上乱窜、狗整天吠叫等。那这些动物是怎样觉察到地震将要发生的呢?因为许多动物的器官对自然灾害特别敏感,它们比人能提前知道灾害的来临。如爬行动物蛇能觉察地震,是因为它们能够嗅出地震前地下所释放出来的碳氢化合物的气息;狗之所以能以吠叫预报地震,是能听见地震开始时所发射出来的超声波。

在动物世界中,有许多动物是地质勘探的“尖兵”,寻找宝藏的得力“助手”。例如,白蚁钻蚀地层时,碰到金属矿石啃不动,只好绕道,脚上和身上常常沾着各种矿物的“样品”。地质工作者曾对许多白蚁进行观察,化验它们带出的“样品”,从白蚁提供的线索,继而找到金矿。地质学家还发现,骆驼可以感觉一个地区重力的不同差别,骆驼会在重力最小的路线上行走,因为背驮的东西没减少,却较为省力。利用骆驼的这种特殊感觉,有利于找矿。因为有大量金属矿藏的地方,它的重力也较大,借助于骆驼这种特殊感觉,可以较快、较有效率地找到矿藏。

(贴士)

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