29.5: 鸟
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培养技能
- 描述鸟类的进化史
- 描述便于飞行的鸟类的衍生特征
鸟类与其他现代脊椎动物区分开来的最明显特征是羽毛的存在，羽毛是经过改良的鳞片。 虽然像蝙蝠这样的脊椎动物在没有羽毛的情况下飞行，但鸟类依靠羽毛和翅膀以及其他身体结构和生理学的改变来飞行。
鸟类的特征
鸟类是吸热的，因为它们会飞，所以它们需要大量的能量，因此需要很高的新陈代谢率。 像哺乳动物一样，它们也是吸热的，鸟类有一种隔热罩，可以将热量保持在体内：羽毛。 被称为羽毛的特殊羽毛具有特别的隔热性，可将空气捕获在每根羽毛之间的空间中，以降低热量损失的速度。 鸟身的某些部位被羽毛覆盖，其他羽毛的底部有柔软的部分，而新孵出的鸟被羽毛覆盖。
羽毛不仅起到隔热作用，还允许飞行，从而提供空中飞行所需的升力和推力。 机翼上的羽毛很灵活，因此当空气穿过它们时，集体羽毛会移动和分离，从而减少了机翼上的阻力。 飞行羽毛是不对称的，这会影响它们上方的气流，并提供飞行所需的一些提升和推力（图\(\PageIndex{1}\)）。 翅膀上有两种类型的飞行羽毛：主羽毛和次要羽毛。 主要羽毛位于机翼的尖端，提供推力。 次要羽毛位于更靠近身体的地方，附着在机翼的前臂部分并提供升力。 轮廓羽毛是身体上发现的羽毛，它们有助于减少飞行过程中风阻产生的阻力。 它们形成光滑的空气动力学表面，使空气在鸟的身体上空平稳移动，从而实现高效飞行。
整个翅膀的拍打主要是通过胸部肌肉、胸肌和 supracoracoideus 的动作发生的。 这些肌肉在鸟类中高度发育，占体重的百分比高于大多数哺乳动物。 它们附着在位于胸骨上的刀片形龙骨上，就像船的龙骨一样。 鸟类的胸骨比其他脊椎动物的胸骨大，后者可以容纳产生足够的向上力量所需的大型肌肉，从而在翅膀拍打时产生提力。 在大多数鸟类身上发现的另一种骨骼改造是两个锁骨（锁骨）融合，形成 furcula 或 wishbone。 furcula 足够灵活，可以弯曲，并在拍打时为肩带提供支撑。
飞行的一个重要要求是体重过轻。 随着体重的增加，飞行所需的肌肉输出量也会增加。 最大的活鸟是鸵鸟，虽然它比最大的哺乳动物小得多，但它不会飞。 对于确实会飞的鸟来说，减轻体重可以更轻松地飞行。 在鸟类身上发现了几种可以减轻体重的修改，包括骨头的气动。 气动骨是空心的骨头，而不是充满组织的骨头（图\(\PageIndex{2}\)）。 它们包含有时与气囊相连的空气空间，并且它们有骨支柱以提供结构加固。 并非所有鸟类都能找到气动骨头，大型鸟类中的气动骨头比小型鸟类的体积更大。 尽管几乎所有鸟类的头骨都是气动的，但并不是所有的骷髅都是气动的。
其他减轻体重的修改包括缺少膀胱。 鸟类有阴沟，这种结构可以将废物中的水重新吸收回血液中。 尿酸不是作为液体排出，而是浓缩到尿酸盐中，尿酸盐与粪便一起排出。 这样，膀胱中就不会有水，这会增加体重。 大多数鸟类只有一个子房而不是两个子房，这进一步减少了体重。
延伸到骨骼中形成气动骨骼的气囊也与肺部连接并在呼吸中起作用。 与哺乳动物肺部不同，在哺乳动物肺部中，空气在吸入和呼出时会向两个方向流动，而穿过鸟肺的气流则朝一个方向流动（图\(\PageIndex{3}\)）。 气囊允许这种单向气流，这也形成了与血液的交叉电流交换系统。 在交叉流或逆流系统中，空气向一个方向流动，血液朝相反方向流动，从而形成一种非常有效的气体交换手段。
鸟类的进化
鸟类的进化史尚不清楚。 由于鸟骨的脆弱性，它们不会像其他脊椎动物一样化石。 鸟类是 diapsids，这意味着它们的头骨里有两个开窗或开口。 鸟类属于一组叫做 archosaurs 的 diapsids，其中还包括鳄鱼和恐龙。 人们普遍认为鸟类是从恐龙进化而来的。
恐龙（包括鸟类）进一步细分为两组，索里斯基亚（“类蜥蜴”）和 Ornithischia（“类鸟”）。 尽管有这些群体的名字，但产生现代鸟类的并不是鸟类恐龙。 相反，索里斯基亚分为两组：一组包括长颈草食恐龙，例如 Apatosaurus。 第二组是称为兽脚类的双足掠食者，包括鸟类。 兽脚类化石和鸟类之间的相似之处，特别是在臀部和腕骨的结构方面，以及锁骨融合形成的叉骨的存在，都表明了这种进化过程。
恐龙和鸟类中间体动物的一个重要化石是始祖鸟，它来自侏罗纪时期（图\(\PageIndex{4}\)）。 始祖鸟对于建立鸟类和恐龙之间的关系非常重要，因为它是一种中间化石，这意味着它具有恐龙和鸟类的特征。 一些科学家建议将其归类为鸟，但另一些科学家则倾向于将其归类为恐龙。 始祖鸟的化石骨架看起来像恐龙的骨架，它有牙齿，而鸟类没有，但它也有羽毛经过改造后可以飞行，这种特征仅与现代动物中的鸟类有关。 存在较老的羽毛恐龙的化石，但羽毛没有飞行羽毛的特征。
目前尚不清楚鸟类的飞行究竟是如何演变的。 存在两种主要理论，即树木（“树”）假说和陆地（“陆地”）假说。 树栖假设认为，现代鸟类的树栖前体在完全有能力拍打飞行之前，用羽毛滑翔从一个树枝跳到另一个树枝。 与此形成鲜明对比的是，地面假设认为跑步是飞行的刺激，因为机翼可以用来改善跑步，然后用于拍打飞行。 就像飞行如何演变的问题一样，鸟类吸热是如何演变的问题仍然没有得到解答。 羽毛提供隔热效果，但这只有在体内产生热量时才有益。 同样，只有在存在隔热材料以保持热量的情况下，内部热量产生才是可行的。 有人认为，一种或另一种 —— 羽毛或吸热 —— 是在其他选择性压力下演变而来的。
在白垩纪时期，一个被称为 En antiornithes 的群体是占主导地位的鸟类类型（图\(\PageIndex{5}\)）。 Enantiornithes 的意思是 “对立的鸟”，指的是这样一个事实，即某些脚骨的连接方式与现代鸟类骨头的连接方式不同。 这些鸟形成了一条与现代鸟类分开的进化线，它们在白垩纪之后无法存活。 除了 Enantiornithes 之外，Ornithurae 鸟（包括现代鸟类在内的进化系）也存在于白垩纪。 Enantiornithes 灭绝后，现代鸟类成为占主导地位的鸟类，在新生代时期出现了大量辐射。 现代鸟被称为 Neornithes（“新鸟”），现在分为两组：Paleognathae（“老下巴”）或 ratites，一组不会飞的鸟，包括鸵鸟、动物、rheas 和奇异鸟，以及包括所有其他鸟类的 Neognathae（“新下巴”）。
职业联系：兽医
兽医治疗动物（主要是脊椎动物）的疾病、失调和损伤。 他们在动物园和实验室治疗宠物、牲畜和动物。 兽医通常对待狗和猫，但也对待鸟类、爬行动物、兔子和其他作为宠物饲养的动物。 在农场和牧场工作的兽医治疗猪、山羊、牛、绵羊和马。
兽医必须完成兽医学学位，其中包括参加动物生理学、解剖学、微生物学和病理学等课程以及许多其他课程。 不同脊椎动物物种的生理和生物化学差异很大。
兽医还接受过对许多不同的脊椎动物物种进行手术的培训，这需要了解各种物种截然不同的解剖结构。 例如，牛等反刍动物的胃有四个隔间，而非反刍动物则有一个隔间。 鸟类还具有独特的解剖学适应性，可以飞行。
一些兽医在学术环境中进行研究，拓宽了我们对动物和医学的了解。 研究领域之一是了解动物疾病向人类的传播，称为人畜共患疾病。 例如，一个令人极为关切的领域是禽流感病毒向人类的传播。 一种禽流感病毒H5N1是一种高致病性菌株，已在亚洲、欧洲、非洲和中东的鸟类中传播。 尽管该病毒不容易传播给人类，但仍存在鸟类向人传播的病例。 要了解这种病毒如何跨越物种屏障以及如何防止其传播，还需要进行更多的研究。
摘要
鸟类是吸热的，这意味着它们会产生自己的体热，不受外部温度的影响，调节内部温度。 羽毛不仅起到隔热作用，还允许飞行，为次要羽毛提供升力，用主羽毛提供推力。 气动骨是空心的骨头，而不是充满组织的骨头，包含有时与气囊相连的空气空间。 穿过鸟肺的气流沿一个方向流动，与血液形成交叉电流交换。 鸟类是 diapsids，属于一个叫做 archosaurs 的群体。 人们认为鸟类是从兽脚类恐龙进化而来的。 已知最古老的鸟类化石是始祖鸟的化石，它来自侏罗纪时期。 现代鸟类现在分为两组，Paleognathae 和 Neognathae。
词汇表
- 始祖鸟
- 侏罗纪时期从恐龙到鸟类的过渡物种
- 轮廓羽毛
- 羽毛可形成空气动力学表面，实现高效飞行
- 羽绒羽毛
- 专门用于隔热的羽毛
- Enantiornithes
- 白垩纪时期占主导地位的鸟群
- 飞行羽毛
- 专为飞行而设的羽毛
- furcula
- 锁骨融合形成的叉骨
- Neognathae
- Paleognathae 以外的鸟
- Neornithes
- 现代鸟
- Paleognathae
- ratites；不会飞的鸟，包括鸵鸟和麋鹿
- 气动骨头
- 充满空气的骨头
- 主要羽毛
- 羽毛位于翅膀的尖端，提供推力
- 次要羽毛
- 羽毛位于机翼底部，可提供升力
- 兽脚类动物
- 鸟类祖先的恐龙群