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第3章 动物的结构和生活(3)

喙头蜥的形态结构特点和骨骼特征与现在的任何动物都不像,却同生活在2亿多年以前的喙头类动物的化石极为相似。它所具有的类似古代爬行动物的结构特征,在科学研究上有重要价值,因此也享有“活化石”的美誉。

5.会产卵的哺乳动物

我们对哺乳动物都非常熟悉,它们是动物界中最高等的类群,其最主要的特征就是胎生、哺乳。但在哺乳动物中还有些原始的类群,它们具有一系列接近爬行动物和不同于高等哺乳动物的特征。主要表现在:卵生,卵多黄有壳,雌兽尚具孵卵行为。乳腺是一种进化的汗腺,不具乳头,有乳槽。肩带骨结构似爬行动物,身体后端只有一个孔——泄殖腔孔,生殖细胞、尿液、粪便均由此孔排出体外。成体无牙齿,体外生毛,体温在26—35℃之间波动,缺乏完善的调节体温的能力。因此,此类哺乳动物活动能力弱、分布区狭窄。

现存种类仅产于澳洲及其附近的岛屿上。其代表动物为鸭嘴兽和针鼹。

鸭嘴兽嘴形宽扁似鸭,无唇,尾扁平,指(趾)间具蹼,无耳壳。栖居于河川沿岸的空洞里,以软体动物及甲壳类动物为食。每年10—11月繁殖,产卵1—3枚,孵出的幼仔舐食母兽乳槽中的乳汁。

针鼹体型略似刺猬,全身被有夹杂着棘刺的毛。前肢适于掘土,吻部细尖,有长舌,嗜食蚊类昆虫。穴居陆上,夜间出来活动,生殖时每次产1卵。

鸭嘴兽和针鼹代表最低等的哺乳类,对于研究哺乳类的起源有重要的科学价值。它们身上既存在着哺乳动物的特征,又保留着爬行动物的一些特点,在哲学的认识论上这种现象也有着重要的意义。鸭嘴兽和针鼹在形态结构和生活习性上的特殊性决定了它们也具有“活化石”的地位。

6.鱼类的祖先——文昌鱼

文昌鱼是一种很原始的脊索动物,它被视为动物界的珍宝,早在6亿多年前的古生代就已出现。直到现在,身体显然没有发生多少变化,仍保持着原始古老的特征。

文昌鱼主要分布在我国厦门、青岛、烟台、台湾等地,体形像海鳗,呈纺锤形,成体体长42—47毫米,细长侧扁,两头尖尖,国外常称其为“双尖鱼”或“海矛”。活鱼体色稍带粉红色,全身半透明,可以看到一节节的肌肉组成,以及身体背部的神经索。文昌鱼没有明显的头部,更没有集中的嗅觉、视觉、听觉等感觉器官。文昌鱼的全身没有鳞片,没有偶鳍,没有骨质的骨骼,主要是脊索作为支持身体的结构,脊索像一条富于弹性的棒状物纵贯全身,这也是它归属脊索动物的依据。

文昌鱼常会栖息在江河汇合、透明度较高的浅海海底,平时很少游动,游泳时可保持每分钟60厘米的速度,连游50秒后会突然停下,沉入海底。

它的摄食不是靠主动游泳去追捕食物,而是将身体埋入泥沙,只露出身体前端,依赖口部纤毛摆动形成的水流,将浮游植物和氧气带入口和咽部。它的消化系统比较简单,肠尚未分化,只是一条直筒。由于文昌鱼走上适应泥沙、少活动的进化道路,故未能成为脊椎动物的直接祖先。

雌雄异体的文昌鱼,在体形上并无性别的差异,到了繁殖季节,双双成群地钻入泥沙中,生殖细胞成熟后排到海水中,完成受精过程。受精卵在第二日的上午即可发育成幼鱼,并能自由游动。幼鱼3个月后便可长成成体,l年后幼体才能繁殖。

文昌鱼具有重要的研究价值,由其胚胎发育可知,它是以简单而典型的形式代表脊索动物的发育,是从无脊椎动物进化到脊椎动物的过渡种。

文昌鱼还有较高的经济价值,它肉味近似虾米,鲜美可口,干制品含有70%的蛋白质和其他无机盐类,含碘较高,是名贵的水产品。

动物界的“活化石”在地球上已生存了数亿年,至今仍墨守着亿万年前的形态和生活方式。关于“活化石”准确的含义,有广义和狭义之分。狭义讲,“活化石”是指曾经繁盛于某一地质历史时期,种类多,分布广,形成重要化石的生物类别,现今仍残存于某个地区,并且变化不大的孑遗物种。

例如,大家熟悉的熊猫、喙头蜥、拉蒂迈鱼就属这类化石。广义讲,“活化石”也指发生于地质历史时期,而至今犹存的物种。如寒武纪时期就出现了,现在仍然广泛分布的舌形贝。

动物的器官

形态各异的眼睛

动物的眼睛长得真可以说是千奇百怪。我们人的眼睛,属单眼,其他哺乳类动物的眼睛一般也是单眼,其构造基本相同、由眼球、眼睑、泪腺、眼肌等组成。其中人的眼睛无论是长的位置、色感,还是视力、功能,都是最高级、最精美的,像一架照相机,所以人眼也叫“照相机眼”,而动物的眼睛是没有人眼高级的,但有些动物的眼睛比人的眼睛功能多。下面介绍几种动物的眼睛。

1.昆虫的眼睛

最原始的昆虫没有视觉器官,但体壁内含有少量色素,能吸收一定波长的光,产生对光的反应,所以这些昆虫都靠体壁感光。像弹尾目的跳虫,双尾目的双昆虫就是典型的例子。

绝大多数昆虫头部具单眼和复眼。单眼只有感光细胞,所以功能简单,可辨别明暗和距离远近;复眼一对,功能是能成像。

复眼是由成千上万只小眼组成的,每只小眼的结构一致,是光感受单位。

蜻蜓的复眼是昆虫中最大的,可占头的1/2,小眼数可达1万到2.8万只,舍蝇的小眼数也有4千只左右。

复眼是如何看到物体的呢?光线首先射在小眼上,通过角膜、晶锥这些集光结构把光收集起来,再射到视网膜上,由这层感光结构集光成像,最后由视网膜发出的神经传入脑,产生视觉。复眼成像时,每个小眼只形成物体的一部分画面,整个物体的像由各个小眼拼凑而成。这种造像方式不如高等动物成的像准确,但由复眼成像时小眼数目越多,图像越清晰,所以复眼中数目巨大的小眼弥补了这一缺憾。

光线微弱时,复眼产生的像称重叠像,即一个小眼对邻近几个小眼折射来的光线也能产生反应,使复眼在弱光下也能看到物体。光线充足时,复眼产生的像称并列像,即一个小眼一个像。多数昆虫的复眼这两种像都可形成,因此它们在白天晚上都能看清物体;但有些昆虫只能形成并列像,只能在白天看清物体,我们把这种眼叫日行眼,最典型的例子是各种蝶类;还有的昆虫只能成重叠像,一般它们在夜间活动,我们把它们的眼叫夜行眼,例如蛾类就是这样。

光线改变时,会引起不同的小眼感受刺激,所以昆虫的复眼对移动的物体特别敏感,例如螳螂对静止不动的蝗虫无动于衷,但只要蝗虫稍微动一动,就很可能受到无情的攻击。昆虫的复眼对光波的敏感范围比人宽,分辨力也与人不同。农业上用黑光灯诱捕害虫,其实就是利用昆虫对紫外光特别敏感的原理设计的,黑光灯就是紫外光灯,人看不到这种光,所以叫黑光灯。更神奇的是,昆虫的复眼对天空反射的偏振光也有很好的辨别力,像蚂蚁、蜜蜂甚至能利用偏振光导航。由于复眼突出,形成一个凸面,使之视野宽阔,极利于飞行中使用。但复眼有一个致命的弱点,就是无调节能力,视力距离只有人的1/60—1/80,像舍蝇视觉距离只有50—70厘米,眼光敏锐的蜻蜓也非常有限,也不过5—6米。

眼,作为昆虫重要的感官,在它的捕食御敌、迁徙等生活的各方面都起着不可替代的作用。

2.鱼类的眼睛

你知道吗?所有的鱼类都是近视眼,水的透光强度比空气小,水中光线较弱,它们很少能看到几米以外的物体。这与眼的晶体有关。大而圆的晶体只能改变前后位置来完成视觉调节,而晶体凸度不能改变,这便是鱼类近视的原理。鱼虽近视,但它却能迅速发现钓鱼者,以及岸边的过路人,并快速游走。这是由于它能通过光线的折射,看见空气中的物体。鱼眼感觉到空气中物体的距离比实际的距离要近得多,位置也较高。所以人靠近水边,鱼便会错以为出现在它们的头部上方,会以为危险将至,夺路而逃。

一般来说,鱼类的视野比人类开阔,垂直面上的视野为150°(人134°),水面上的视野160—170°(人眼154°),这样鱼很轻易地便能看到前后以及上面的物体而不用转身。

鱼类是硬心肠的冷血动物,因为它们不具泪腺,没有流泪的功能。更有趣的是鱼类没有眼睑,连睡觉时都是睁着眼睛,即使死了,也是“死不瞑目”。

鱼类品种众多,其眼睛的大小、形状因生活环境和生活方式的不同而有很大差异。生活在水域上层的鱼类眼睛基本正常,生活在下层水域中的鱼类,为适应弱光的环境,眼睛较大。像南海的大眼鲷,眼睛几乎占了体长的1/2。

但是在深海2000米以下,光线照射不到,眼睛已无用武之地,会慢慢退化。

像古巴的盲鱼已成为无眼的瞎子。更有许多鱼类的眼睛形状结构奇特。

生活在中美洲和南美洲河流中的四眼鱼体形不大,眼睛外形似蛙眼,长在头顶上,虽有四眼鱼之名,但也只长有两只眼睛,不过构造相当奇特。每只眼睛只有一个眼球,但在眼睛的中部,从前到后由一条黑色水平膜隔成两个均等的部分,使瞳孔和晶状体也平分为上下两部分,这样四眼鱼的两只眼睛就能够起到四只眼睛的作用。四眼鱼常常小群地停留在水域上层,水面刚好与眼中横隔膜相平,一半露出水面,一半埋入水中,看起来像是四只眼睛。

眼睛上半部露出水面,注视空中的飞虫,下半部没入水中,监视着水底的鱼,从容地捕食水面上下活动的昆虫。如果岸边有人,它在200米以外就能发现,并立即躲藏起来,所以四眼鱼很难被人捉住。

海洋中有一种两眼生在同侧的古怪鱼种,叫做比目鱼,两眼长在左侧的叫鲆,长在右侧的叫鲽,古时候,人们误认为鲆和鲽是一雌一雄,并说它们把有眼的一侧向外,身体紧贴并排游泳,好似夫妻并肩而行,故有“凤凰双栖鱼比目”的佳话。其实不然,鲆和鲽种类都很多,如鲆包括牙鲆、花鲆等,而鲽包括方眼鲽、木叶鲽、星鲽等,鲆和鲽都是这几种鱼的总称。各地的叫法也有所不同,北方叫偏口鱼,广东称为左口或大地鱼。而不管是双眼在左还是在右,一般统称比目鱼。比目鱼的眼及奇特的外形吸引了科学家的注意,从对它生活史的观察和研究中发现,比目鱼并不是一出生两眼就在同侧。刚孵比的比目鱼眼睛也是对称地长在头的两侧,一点也不像它的父母,大约长到半寸左右,幼鱼便游向近海,同时体形发生变化,头部一侧的眼睛开始逐渐向上移动,经过背鳍,与另一侧的眼睛并列在一起。紧接着背鳍也向前生长,移至头顶,身体后下方的臀鳍向前伸长,与背鳍平行。幼鱼经过这些变化,身体呈侧扁形扭转的特征。在这段时间内,比目鱼行动失常,游泳摇摆不定,像得了中风,更有不少数量的幼鱼在这期间死亡。存活下来的经过大约100天后,鱼体完全失去原有的对称,有眼、体色深的一侧向上,沉入海底过着孤独的海底生活。体色能随着环境的变化而改变,能与环境融为一体,以保护自身的安全。

3.蜥蜴的眼睛

爬行动物的眼睛一般有能活动的上下眼睑和瞬膜,并出现了泪腺,眼球的调节更加完善,睫状体内的肌肉是横纹肌(与鸟类相似),睫状肌不但可以调节水晶体的前后位置,还能略微改变水晶体的凸度,因此,爬行类可以观察在不同距离内的物体,这对于生活在陆地环境的动物来说是很重要的。

蜥蜴的眼睛是爬行动物中极有特色的。结构复杂的蜥蜴的眼睛具有高度的灵活性,可以“一目二视”,这是其他脊椎动物无法匹敌的。其眼大而突出,上下眼睑厚且愈合,使眼好似罩有一个圆锥形的鳞盖,仅中央有一个小圆孔,此孔使瞳孔露在外面,以便视物。左右两眼可以单独活动和调节焦距,能做到一只眼睛看前方的猎物,另一只眼环顾四周注意敌情。它的视力范围在水平方向可达180°,垂直方向达90°。它可以利用这种望远镜式的立体视觉来确定猎物的距离和位置,弹无虚发地捕获猎物。蜥蜴虽然行动迟缓,但眼睛的优势,可以使它安全地饱食终日。

4.鸟类的眼睛

苍鹰的眼——远视快速变近视的眼。鸟的眼睛都是单眼。不同的鸟眼视觉细胞在中央凹部集中的数量不一样,视力差别也较悬殊。同时由于眼睛视觉细胞的种类及组成不一样,所以在强光下和暗光下的视力强弱也是不一样的。

猫头鹰的眼——夜间能明察秋毫。猫头鹰是在夜间捕食的,它的眼在夜间能明察秋毫,这是因为它的眼具有能使瞳孔略微放大的放射状肌,无缩小瞳孔的环状肌,同时其眼视网膜里含有比其他脊椎动物眼多得多的圆柱细胞,圆柱细胞只含有一种叫“视紫红质”的感光物质,对弱光敏感,所以适于夜晚环境。

麻雀的眼——夜间“失明”。麻雀属于白天活动的鸟,一到夜晚就看不见物体了。这是什么原因?与夜行性动物相反,麻雀眼的视网膜上只有圆锥细胞,没有或少有圆柱细胞,圆锥细胞只对强光敏感,夜晚便丧失了作用。

难怪麻雀眼夜晚看不到东西。

灵敏的鼻子

人通过鼻子里的嗅觉细胞分辨出不同的气味,再通过嗅觉传导神经传递到大脑,就可闻出香、臭等好闻和难闻的气味了。很多动物也有嗅觉,但灵敏程度各有不同。有的动物嗅觉比人要灵敏得多,如狗的嗅觉就十分灵敏,是人的嗅觉的成千上万倍,像狼狗的嗅觉就是人嗅觉灵敏性的100万倍,它能嗅出罪犯留下的气味,甚至在案发几小时以后,也能准确地辨别出罪犯留下的气味。因此,狗可以帮助警察破案,追踪罪犯,搜查爆炸物、毒品等,真是缉拿犯罪分子的好助手。也有人称狗为“靠鼻子生活的动物”。狗鼻子的构造比一般动物的构造要复杂,鼻子里面有许多皱褶,皱褶表面的粘膜上长满了嗅觉细胞,粘膜上分泌出来的粘液滋润这些嗅细胞,鼻尖上有一块不生毛的地方,上面也有许多嗅觉细胞,所以狗的鼻子嗅觉特别灵,可辨别出1000多种不同的气味。

据国外报道,有的国家还训练猪、白鼠、猫等动物来搜查违禁物品,因为它们的嗅觉都很灵敏。凡嗅觉灵敏的动物,鼻子常又长又大,鼻孔也大而湿润,有很多嗅觉细胞。大象的鼻子可嗅出什么地方有地下水,用鼻子去找水喝;水獭的鼻子有盖子的作用,既可吸气,又不会在水中呛水,能开能闭。

鱼的嗅觉也很灵敏,可它们的视觉不够好,只能靠嗅觉来弥补视觉的不足,因此,鱼类中的大多数能凭借良好的嗅觉来发现猎物的行踪。如鲑鱼能分辨出河水的味道,找到自己出生的河流。

在动物中,鸟类的视觉是比较好的,能发现很远的目标,如鹰眼的视力是人眼的20倍。麻雀的视力也很好,如果你往地上撒一把小米,它们会很快地飞来啄食。但是鸟类的嗅觉却是动物界中比较差的。如果用异味的化学物质来防止鸟类接近谷地、麦田及稻田,还有晾晒谷物的打谷场及谷仓,是不会收到好效果的。因此,农民将许多的稻草人竖立在田间打谷场后,鸟类就不敢来偷吃谷物了。

口和齿

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