探究鸟适行的特点

1　提出问题

在自然界中鸟类约有9000多种，除少数鸟不能飞行之外，绝大多数鸟都善行。鸟为什么能飞，与其飞行生活相适应的特点是什么?当你将一张薄纸扔向空中，它会飘飘悠悠地落到地上，这是由于地心引力对它的吸引。如果你把纸的形状改变一下，叠成一个纸飞机，扔向空中，形状的改变会使纸飞机要克服的空气阻力减小，而且手的投掷给了它一定的推力，这时纸飞机在飞一段距离后，才落到地面上。如果做一个飞机模型，在模型上安装一个发动机，它就会飞行比较长的一段时间。它飞行时间的长短要根据发动机给它提供动力的时间长短而定。这对你探究鸟的飞行有什么启示。

2　探究目的

(1)完成鸟的身体适行的特点的探究活动：通过对鸟的形态结构、生理行为的观察与探究，能阐明鸟类适于空中飞行的特点。

(2)通过收集资料，观察标本，比较、分析资料，交流讨论来得出结论，学习探究的一般方法。

3　探究内容

3.1鸟的体型为流线型适行

3.1.1探究器材

活的家鸽，纸，笔，一个圆形硬纸片及鸟类外形图片等。

3.1.2探究过程

3.1.2.1观察鸟的体形特点鸟类的体形是流线型，可减少空气阻力。

3.1.2.2用纸飞机代替鸟做模拟实验：①制作两个不同形状的纸飞机，一个是尖头的流线型身体，一个是平头的；②放飞尖头纸飞机，测量其落地地点与放飞点的距离，重复5次取平均值；③放飞平头纸飞机，测量其落地地点与放飞点的距离，重复5次取平均值。

结果如表1所示。

3.1.2.3用活的家鸽作对比实验：①在圆形硬纸片中间掏一个和该鸟的颈一样粗的孔。②把这个硬纸片套在家鸽的脖子上。③放飞。④比较两次放飞鸟的飞行速度。

3.1.3探究结果分析

3.1.3.1尖头纸飞机比平头纸飞机的飞行距离要远一些。用尖头纸飞机模拟鸟的体形，由此说明鸟的身体为流线型，有利于在空中飞行。另外把硬纸片套在鸟的脖子上，改变了鸟的流线型体形，使得鸟的飞行速度减慢了。同样证明鸟的流线型身体有利于鸟的飞行。

3.1.3.2做模拟实验时，要注意扔掷纸飞机的角度和力度要一样。用硬纸做的圆环，要比鸟的头部大很多，效果明显一些。

3.1.3.3实验时也应考虑硬纸片套在鸟的脖子上造成不适等因素的影响，参照组实验时应使变化条件为唯一。

3.2鸟的羽毛与飞行生活相适应

3.2.1探究器材

活的家鸽，羽毛，放大镜，测量尺，一小杯水等。

3.2.2探究过程

3.2.2.1让学生思考鸟类羽毛的特征。写出所知道的关于羽毛的知识，并画出他们所认为的羽毛的样子。

3.2.2.2用放大镜观察羽毛。测量和比较正羽、绒羽。如图2所示。

正羽：着生在翼、躯体和尾上的大形羽毛，由羽轴和羽片组成。呈桨形，羽轴硬，羽片呈平面。

绒羽：密生在正羽下方，不形成羽片，羽枝蓬松、羽轴很短、有很多的绒毛。

3.2.2.3把家鸽的前肢张开，观察家鸽羽毛的排列形状。然后把水泼到家鸽身体上，观察现象。

3.2.3探究结果分析

虽然鸟类并非地球上唯一会飞的动物，但鸟类有得天独厚的条件――羽毛，羽毛是一种奇特的自然构造，它重量轻而结构精巧，在受到损失时易于修理和更换。从节省能量来看，鸟类是动物界中高效率、强有力的飞行动物。羽毛是鸟类能够飞行的最根本的保证。

鸟类的飞羽着生于前肢，形成能够伸缩与折叠的两翼，两翼是鸟类的主要飞翔器官。鸟类的初级飞羽为一列构成外翼的强大羽片，次级飞羽和三级飞羽构成内翼。所有这些羽片均自外向内逐次压覆，呈覆瓦状排列。每一羽片的外片狭窄、内片宽阔，羽轴在气流的作用下有旋转能力，因而在扬翅时各飞羽之间出现裂隙，允许空气流过；而当扇翅时则联成一严实的整体，用以拍击空气，获得最大的飞行的动力。

3.3鸟的胸肌与飞行生活相适应

3.3.1探究器材

活的家鸽，盐酸利多卡因(医用麻醉剂)1支，厚垫子，挂图等。

3.3.2探究过程

3.3.2.1用麻醉剂局部麻醉鸟的胸肌。

3.3.2.2在地上铺上厚垫子，防止鸟摔伤。

3.3.2.3把它举在手上进行放飞。

3.3.2.4观察鸟的胸肌图片。如图4所示。

3.3.3探究结果分析

鸟类适应飞翔生活，胸肌特别发达。使翼扬起(胸小肌)及下掮(胸大肌)的肌肉十分发达(占整个体重的1／5)，它们的起点均附着在胸骨上，通过特殊的联结方式而使翼掮动。提供鸟类飞行的动力。如果局部麻醉鸟类的胸肌，则鸟类无法飞起来。

3.3.4注意事项

局部麻醉要注意麻醉部位及控制使用麻醉剂的剂量。

3.4鸟的骨骼与飞行生活相适应

3.4.1探究器材

活的家鸽，骨骼标本，挂图，鱼骨及鸡翅等。

3.4.2探究过程

3.4.2.1用手触摸家鸽的骨骼。

3.4.2.2观察家鸽的骨骼标本及图片。

3.4.2.3敲开鱼骨及鸡翅，观察内部结构。

3.4.3探究结果分析

鸟类适应翔生活，在骨骼系统方面有显著的特化，主要表现在：骨骼轻而坚固，骨骼内具有充满气体的腔隙――气质骨，头骨、脊柱、骨盘和肢骨的骨块有愈合现象，肢骨与带骨有较大的变形。

3.4.3.1头骨：薄而轻。成鸟颅骨愈合为一个整体，且骨内有蜂窝状充气小腔。解决了轻便与坚实的矛盾。

3.4.3.2脊柱及胸骨：脊柱由颈椎、胸椎、腰椎、荐椎及尾椎五部分组成。颈椎数目较多且变异较大，颈椎椎骨之间的关节面呈马鞍形，称异凹型椎骨(为鸟类所特有)。这种特殊形式的关节面使椎骨间的运动十分灵活。颈椎的转动灵活性，是与前肢变为翅膀和脊柱其余部分大多愈合密切相关。胸椎5～6枚。借硬骨质的肋骨与胸骨联结，多有愈合，构成牢固的胸廓。鸟类的肋骨不具软骨，而且借钩状突彼此相关连，这与飞翔生活有密切联系，胸骨是飞翔肌肉(胸肌)的起点，坚强而稳固的胸廓对于保证胸肌的剧烈运动和完成呼吸，是十分必要的。鸟类胸骨中线处有高耸的龙骨突，以增肌的固着面。愈合荐骨(综荐骨)是鸟类特有的结构。它是由少数胸椎、腰椎、荐椎以及一部分尾椎愈合而成的，而且它又与宽大的骨盆(髂骨、坐骨与耻骨)相愈合，使鸟类在地面步行时获得支持体重的坚实支架。鸟类尾骨退化，最后几枚尾骨愈合成一块尾综骨，以支撑扇形的尾羽。

鸟类脊椎骨骼的愈合以及尾骨退化，就使躯体重心集中在中央，有助于在飞行中保持平衡。

3.4.3.3带骨及肢骨：鸟类适应飞翔，其带骨和肢骨也有愈合及变形现象。鸟类的左右锁骨以及退化的间锁骨在腹中线处愈合成“V”形，称为叉骨(wishbone)，是鸟类特有的结构。叉骨具有弹性，在鸟类翅膀剧烈掮动时可避免左右肩带(主要是乌喙骨)碰撞。前肢特化为翼，腕骨、掌骨和指骨愈合

或消失，使翼的骨骼构成一个整体。鸟类的后肢强健，大部骨片愈合、简化、加长。腓骨退化成刺状；胫骨与其相邻的一排退化的跗骨相愈合，构成一块细长形的腿骨，称为胫跗骨(tibiotarsus)，远端一排的退化跗骨与其相邻的跖骨相愈合，构成一块细长形的足骨，称为跗跖骨(tarsometatarsus)。这种简化成单一的(胫跗骨及跗跖骨)骨块关节以及这两块骨骼的延长，能增加起飞和降落时的弹性。

3.5鸟的消化呼吸与飞行生活相适应

3.5.1探究器材

挂图，资料，视频等。

3.5.2探究过程

收集、分析资料，观看相关视频、挂图等。

3.5.2.1如图6所示。观察鸟类的消化系统。

3.5.2.2如图7所示。观察鸟类的呼吸系统。

3.5.3探究结果分析

3.5.3.1鸟类消化系统的特点是食量大、消化能力强、消化过程迅速。这些特点是与其飞翔时高能量的消耗相适应的。另外鸟类口腔中无牙齿，直肠粗短，不能多贮粪便，这些都能有效地减轻体重，也是对飞翔生活的适应。

3.5.3.2鸟类呼吸系统的特点是具9个气囊，能进行双重呼吸。气囊除具贮存空气、协助鸟完成双重呼吸的主要功能外，还能减轻鸟体飞行时的比重，减少肌肉以及内脏间的磨擦，并能散发飞行时产生的大量热能，对调节、恒定鸟类飞翔时的体温起了重要作用。

4　探究结论

综上所述，鸟适翔生活的特点如下。

(1)体形流线型，体表具羽毛。

(2)前肢特化成翼，为飞翔的主要器官。后肢具四趾(外形上与其他脊椎动物不同的显著标志；鸟趾的数目及形态变异是鸟类分类学的依据)。

(3)骨骼轻而薄，多愈合，为气质骨，在运动装置上深刻地反映出对飞翔的适应(如胸骨具龙骨突，锁骨呈“V”字型等)。

(4)具气囊，为鸟类所特有。呼吸方式为典型的双重呼吸。

(5)食量大、消化能力强、消化速度快，保证了飞翔时的高能量消耗。

(6)直肠短，无牙齿和膀胱，能有效减轻体重。

生物对环境的适应是自然界中的一种普遍现象。鸟适于空中飞行的特点是本章的重点也是一个难点，在以往的教学中，学生对鸟类的很多特点难理解掌握。教学过程中，可尝试利用多媒体课件与实物、标本相结合，采用循序渐进、逻辑推理的方法，引导学生探究式学习，探讨鸟类适于空中飞行的特点。

本文摘自《中学生物实验探究》