第五章 鸟类

鸟类简介

全世界现存鸟类约有156科,9000余种,我国有81科1180余种,约占世界鸟类总数的13%。鸟类与人类关系密切。有的鸟被驯化成了家禽,如鸡、鸭、鹅;有的鸟成了人类的宠物,如鹦鹉(图5-1)、八哥(图5-2);有的鸟能消灭农林害虫,如杜鹃(图5-3)、乌鸦(图5-4)。在生态系统中,鸟也是食物链中重要的一环,对维持生态平衡起着重要的作用。

图5-1 鹦鹉

图5-2 八哥

图5-3 杜鹃

图5-4 乌鸦

虽然鸟的种类不是特别多,数量也不是特别大,但在人们眼前出现的频率却远远超过其他动物,这主要得益于它们有一双有力的翅膀。由于具有翅膀,大多数鸟类具有极强的飞翔本领,这样在遇到危险时,能够及时飞逃。大多数鸟类在白天活动,而且范围多变,它们不仅能在地上活泼地跳跃和行走,在天空中展翅飞翔,在树丛中翻飞自如,而且有些鸟类能在水面上漂浮,或在芦苇丛间钻来钻去。

鸟类是真正善于飞翔的动物,是天空的霸主,这得益于它们独特的身体结构。首先,鸟类的身体结构特别适于飞翔:前肢不是用来行走,而是演化成飞翔的翅膀;具有由皮肤特化而来的羽毛,羽毛质地轻盈,光滑坚韧,增大了翅膀的面积,拥有一身羽衣是鸟类成功飞翔的一个基本保障。其次,它们的骨骼大部分是中空的,可以减轻体重;外形呈流线型,可以减少飞行时的空气阻力;胸部肌肉特别发达,能有力地扇动翅膀;扁平的尾部像舵一样,能控制飞行的方向。

鸟类的心脏分为四腔,是完全的双循环,动脉血和静脉血完全分开,这些进化特征大大提高了鸟类的新陈代谢水平,可以满足飞行生活所需的大量能量。高代谢的同时也产生了大量的热量,加上羽毛有良好的保温功能,这使鸟类拥有高而恒定的体温,一般为37.0~44.6℃。体温恒定使鸟类减少了对外界环境的依赖,扩展了生存的空间,从南极到北极,都有鸟类分布。

鸟类学是研究鸟类的科学。一般可分为两大类,一类是以学科研究为主的基础鸟类学,主要是研究鸟类的形态、分类、解剖、生理、行为、发生、进化、生态、分布等的科学;另一类是以应用专题为主的应用鸟类学,主要是研究鸟类和人类经济活动的关系等的科学。对鸟类资源的考察、开发、利用,对野生经济鸟类的驯化、繁殖,建立鸟类保护区和禁猎区,对农林益鸟的保护、招引,以及对一般害鸟的驱除、防治等,都是鸟类学所研究和阐明的重要内容。我国研究鸟类的历史悠久,在古书《尔雅》《尚书》《本草纲目》和《古今图书集成》中,均有关于鸟类的记述。

一、关于鸟类的几个问题

你知道吗?自古以来,人们对那些在天空自由翱翔的鸟类就充满了好奇和向往。人类从很早以前就开始研究和利用鸟类。下面就回答几个关于鸟类的问题。

鸟类怎样消化食物?

众所周知,鸟类是没有牙齿的,所以它们都是把食物整块地吞进嗉囊里。食物在嗉囊里主要是储存,也可以通过浸泡软化。前胃壁内富含腺体,可分泌黏液和消化液。鸟类是通过肌壁十分发达的砂囊磨碎食物的,它们将一些砂粒装进砂囊里,然后通过肌肉的收缩将吃下的食物磨碎。我们平时吃的鸡胗就是鸡的砂囊。食物经砂囊磨碎后,再经过肠道的消化吸收,鸟类才能将其中的营养转变成自身物质。鸟的消化系统见图5-5。

图5-5 鸟的消化系统

鸟类有乳汁吗?

我们都知道哺乳动物通过乳汁哺育后代。你可能不知道的是,有些鸟类也能分泌“乳汁”来喂养自己的后代。斑鸠就是这样的鸟类。斑鸠的“乳汁”不是由乳腺而是由嗉囊内壁分泌的。这种“乳汁”与潮湿的谷物混合起来,成为斑鸠饲喂幼鸟的食物。更令人称奇的是,斑鸠不论雌雄都能产生“乳汁”,因而父母双亲都能承担哺育雏鸟的职责。同哺乳动物一样,斑鸠的“乳汁”分泌也是受脑垂体前叶激素(催乳激素)控制的。

鸟类的“婚姻”

在鸟类家族中,家庭和睦、夫妻恩爱的情况并不多见。一般来讲鸟类的夫妻关系并不十分紧密,甚至是断断续续的。只有当它们考虑生儿育女问题的时候才会生活在一起。人们常见的候鸟在冬季宿营的时候,雄鸟与雌鸟从来就不同床共枕,在漫长的迁徙飞行中,它们也是各飞各的,只有到了巢区繁殖时才会凑到一起生活。

图5-6 鸳鸯

鸳鸯(图5-6)在书画作品里常常作为爱情的象征而出现,在文学作品里也大量地被描写,主要是因为人们看到的鸳鸯总是成双成对的,其实它们的婚姻也不像人们描写的那样总是比翼齐飞、白头偕老。当其中一只生病死亡后,另一只会很快另觅新欢。

为树木播种的鸟类

松雀(图5-7)、太平鸟、鸫(图5-8)等鸟类都爱吃浆果,它们的消化系统将营养丰富的果肉消化吸收了,种子却完好如初。这些种子随着鸟粪排泄出来,落地生根发芽。由于鸟类不断地移动飞翔,花楸、稠李、鼠李、酸樱桃等树木的种子也被带到更加广大的区域。

图5-7 松雀

图5-8 鸫

二、世界上最小的鸟——蜂鸟

你知道吗?蜂鸟是世界上最小的鸟类,“以其微末博得盛誉”。最小的蜂鸟身体长度不过5厘米,体重仅2克左右,主要分布在美洲的森林地带。

蜂鸟(图5-9)因飞行采蜜时能发出“嗡嗡”的响声而得名。蜂鸟种类繁多,有300多种,羽毛也有黑、绿、黄等十几种颜色,十分鲜艳,有“神鸟”“彗星”“森林女神”和“花冠”等称呼。

蜂鸟是世界上振翅最快的鸟类,每秒甚至可达80次。蜂鸟飞行的速度很快,速度可达50千米/时,高度有四五千米。人们往往只听到它们的声音,看不清身影。

图5-9 蜂鸟

另外,蜂鸟的新陈代谢速率极高,大约相当于人的50倍。成年人的心脏每分钟平均跳动75次,一般鸟类的心脏每分钟可以跳动300次,而蜂鸟的心脏每分钟可以跳动500次!这是由于蜂鸟不停地在空中飞行,吸食花蜜的时候还要在空中定位悬停,需要消耗大量的能量。动物学里还有一个规律,即个体越小,相对散热面积越大。由于蜂鸟是世界上个体最小的鸟,因而成了鸟类中散热最快、新陈代谢最强的种类。因此,食物对蜂鸟来说是至关重要的。蜂鸟以吃花蜜和小昆虫为生,食量大得惊人,每天要吃进相当于它们体重2倍的食物。过去,人们一直认为,蜂鸟的代谢如此活跃,当食物缺乏时,它们一定会迁徙到食物丰富的地区去。20世纪50年代初期,鸟类学家在安第斯山脉的一个岩洞里发现,一种蜂鸟在缺乏食物的季节里会休眠。休眠时,它的体温从38℃降到14℃,以减少不必要的能量消耗。即使在食物充足的季节里,这种蜂鸟白天活跃在花丛中采食,到了夜晚体温同样会降到14℃,以减少不必要的能量消耗。这一绝妙的适应能力,在鸟类中是独一无二的。

蜂鸟在树枝上造窝,鸟窝造型别致、做工精细,是用丝状物编织而成的,看上去就像悬挂在树枝上的一只精巧的小酒杯。雌性蜂鸟每次产卵1~2枚,每枚仅重0.5克,大约有豌豆那么大。鸟卵孵化期为14~19天。小蜂鸟出生约20天后,就能飞出巢穴觅食,开始独立的野外生活。大部分专家认为蜂鸟的寿命只有3~4年,也有观察者发现野外的蜂鸟可以活到7年。人工饲养的蜂鸟寿命更长一些,可以达到12年。

现在由于人为捕杀,环境污染加剧,再加上森林面积逐年减少,蜂鸟的数量也在逐年减少,这种微小的鸟类也存在着灭绝的危险。

像蜂鸟这样以花蜜为食的动物还有很多。南美洲安第斯山脉区域有数十种蝙蝠以花蜜为食。长舌蝠(图5-10)是其中的一个典型代表。它的舌长为体长的1.5倍。只有这种蝙蝠能从长筒花狭长的花冠筒底部取食花蜜,是这种植物的唯一传粉者。这是长舌蝠与长筒花相互适应、共同进化的结果。由于它们之间存在密切的互利互惠关系,如果长舌蝠灭绝,长筒花将因无法传粉而随之灭绝。

图5-10 长舌蝠

在我国境内没有蜂鸟,但有一些蛾类常常被误认为是蜂鸟。有一种蛾的名字叫长喙天蛾。它靠快速振翅在空中悬停,能将长长的口器伸进花心中吸食花蜜,这一点很像蜂鸟。其实长喙天蛾属于鳞翅目昆虫,而蜂鸟是鸟类,属于高等动物。

三、神奇的织布鸟

你知道吗?在远古时代,古人不会织布,在夏季用树叶遮羞,在严寒的冬季裹着兽皮抵御寒冷。织布鸟通过长期的进化掌握了精湛的“织布”技艺,它们营造巢穴的本领达到了令人惊叹的程度。

图5-11 织布鸟

织布鸟(图5-11)属雀形目织布鸟科织布鸟属,共57种,常分为假面织布鸟、金色织布鸟等类群。它们像麻雀一样大小,主要活动于农田附近的灌丛中,营集群生活,常结成数十以至数百只的大群。织布鸟生性活泼,白天时不停地行走跳跃。它们主要取食植物种子,在稻谷成熟的时候,也常常偷食稻谷。在繁殖期,织布鸟也吃昆虫。

最令人称奇的当属雄性织布鸟高超的“织布”技术了。通过漫长的进化,织布鸟拥有了令人惊叹的技艺。在繁殖季节,它们用草根和细长草叶等纤维材料织成一个圈,再不断添进材料,一直到织成一个空心球体,然后再加上一个入口,这就是雄性织布鸟为雌鸟搭建的婚房。有些种类的织布鸟是一夫多妻制的,雄鸟在一个繁殖季节里要造几个巢穴,以吸引不同的雌鸟。

四、杜鹃的巢寄生现象

你知道吗?绝大多数鸟类都要亲自孵化、喂养自己的后代。但世界上约有50种杜鹃在其他种类鸟的巢穴里产卵,这是一种巢寄生现象。其实,杜鹃这样做也有不得已的苦衷:雌性杜鹃此举是为了不让孩子被贪食的父亲吃掉,因为凶残的雄性杜鹃看见产下的卵便吃,也不管是不是自己的孩子。

雌性杜鹃为自己的后代找窝是很有技巧的,它在每个巢穴中只寄养一枚卵,而且善于选择卵的大小和色泽与自己的卵类似的鸟种作为养父养母的“最佳人选”。一般都是到快产卵的时候,雌性杜鹃便选中一只鸟巢。如果走运,趁巢的主人出去觅食的工夫,它大白天就直接把卵产在巢里。如果情况不允许,它就将卵产在地上,再趁主人不在时叼着送到新居。研究表明,杜鹃的卵几乎没有任何特殊的气味,大小、花纹与亲鸟的卵又非常接近,这使粗心的养父母很难分辨出杜鹃的卵。而且一旦孵化出来,由于小杜鹃生长快,能抢夺更多的食物(图5-12),反而使养父母的亲生子女得不到喂养而饿死。

图5-12 养母照料小杜鹃

千百年来的进化,已经使杜鹃适应了这种巢寄生的生活。雌性杜鹃平均每年产15枚卵,一般从3月到7月,延续的时间很长,这使雌性杜鹃有充足的时间为自己的孩子找到合适的养父母。即使有个别孩子被遗弃或因其他原因死亡,它靠自己大量的、间断的产卵也能弥补这种损失。

还有的杜鹃从不筑巢。眼见别的鸟住房条件优越,它就会去“占窝为王”。不过,这种杜鹃抢了别人的房子可不是为了自己住得舒服,而是为了孵化下一代。虽然抢人家的房子有点不道德,但杜鹃在孵卵、饲喂雏鸟的亲身经历中找回了“为鸟父母”的感觉。

在非洲,生活着一种大斑杜鹃,善于选择“保姆”为它们孵卵、喂养雏鸟。一旦小鸟羽丰振翅,大斑杜鹃又会把自己的子女从“保姆”手中领走,按照固定的模式养育后代。研究人员还发现,如果故意将雌性杜鹃的卵从它寄养的巢里拿走,雌性杜鹃就会将附近的鸟巢全部破坏。这明显是一种警告,告诉这里的鸟必须接受它寄养孩子的现实,否则它们将付出更大的代价。

杜鹃的巢寄生活动给其他鸟带来不少损失,可是在消灭森林害虫方面,很少有谁能比得上它。

五、鸟类的求偶行为

你知道吗?鸟类的求偶行为在动物界里是最复杂的。在很多鸟类家族中,雄鸟通过一系列的行为向心爱的雌鸟表达爱意,雌鸟也通过自己独特的标准判断雄鸟是否拥有健康的体魄,是否具有良好的捕食能力,以使自己的后代获得优秀的基因,提高自己的繁殖成功率。

彩礼求偶

图5-13 北极燕鸥

北极燕鸥(图5-13)矫健有力,是让人叹服的北极动物。它在北极出生,却要到南极度假。当冬季到来的时候,北极燕鸥开始飞越重洋,一直向南飞,飞到地球的另一个尽头,在南极享受夏季。南极夏末时,北极燕鸥又展开双翅向北飞,一直向北,飞到地球的北极,到那里去繁衍自己的下一代。一年一度,北极燕鸥就这样往返于地球两极之间,单程的行程大约40000千米。这样长途旅行的好处是,北极燕鸥所能享受的夏季是漫长的,历时8个月左右。

特殊的生活习性使雌性北极燕鸥在选择配偶时,更加注重雄性的体力和捕食能力。在每年的6~7月,雄性北极燕鸥就会在鸟巢的聚集地上空盘旋,向雌性展示自己。每只雄鸟血红色的嘴里都衔有一条刚捕捉到的鱼,雌鸟通过观察雄鸟捕捉到鱼的大小和雄鸟回到雌鸟身边的频率,判断它是否具备良好的体能并具备出色的捕食能力。因为在繁殖时期,雌鸟接纳了雄鸟以后,就不再外出捕食了,雌鸟和孩子的食物完全由雄鸟提供。求偶时期雄鸟对雌鸟的饲喂情况能决定雌鸟产卵的大小,也能决定刚孵化出的幼鸟能否存活。在孵化后代时雌鸟要日夜不停地孵卵,这时雄鸟还要继续担当起鱼虾提供者的角色。所以雌鸟能否选择一个优秀的郎君,能决定它繁殖成功的机会有多大。科研人员观察到许多结合在一起的北极燕鸥,在求偶时期的早期就又分开了,可能是因为雌鸟认为雄鸟的捕食能力弱,而拒绝与它共同生活。

有学者认为雌鸟接受雄鸟的喂食是雌鸟退化的表现,因为它像幼鸟一样张嘴讨食,也像幼鸟一样接受雄鸟的饲喂。其实,雄鸟这种具有求爱性质的喂食行为,不但便于雌鸟对雄鸟的挑选,也对雌鸟自身有利,可以让雌鸟保存体力,产下更优秀的卵。

最复杂的求婚仪式

图5-14 园丁鸟

园丁鸟(图5-14)在世界上分布地区有限,只在新几内亚以及澳大利亚东部等地生活,有8属20种。园丁鸟是中型鸣禽,它们羽毛光鲜,雌雄体色不同,以昆虫和果实为食,叫声婉转多变,好像一系列铃声。园丁鸟是鸟类中高明的“建筑师”,已知的20种园丁鸟当中,有17种会为了求偶而修建华丽的住所。它们搭建的鸟巢像一个个小花园,周围用树篱围起来,点缀着各色的饰物。园丁鸟的很多行为与人类极为相像。进化生物学家贾里德·戴蒙德称它们为“与人类最为神似的鸟类”。

到了繁殖季节,雄性园丁鸟会想尽办法搭建一个精美的小屋吸引雌性。雄鸟首先会在林间空地上找一个光线较暗但树荫又不太浓郁的地方,在这个地方清理出1平方米左右的空地,在空地上搭建小屋。为了让小屋接收更加充足的光线,它会让小屋开口朝向南面。在小屋的前面它还会修建一条几十厘米长的林荫通道。雌鸟不仅要看雄鸟用了多少东西搭建小屋,还要看这些东西是怎样的独特。所以在小屋的周围,雄鸟会用蜗牛壳、羽毛、花朵、蘑菇等小物件装饰。如果生活的场所离人类住所比较近,它也会寻找一些玻璃、小刀、发卡、纸片、眼镜、金属丝、毛线等,甚至有时会偷来钻石装饰自己的小屋。而且,雄鸟会选那些颜色与雌鸟羽毛颜色相同的物件来装饰。它还会仅仅出于装饰性目的杀死一些体色亮丽的甲虫。在地球上的众多生物中,除园丁鸟外,只有人类会出于这种目的处理动物。

有时为了让自己的小屋更加出类拔萃,雄鸟也会偷其他雄鸟的装饰物,甚至有些“坏心眼”的雄鸟会有意破坏其他雄鸟的小屋,以免它们和自己竞争。

生活在印度尼西亚的雄性弗格克园丁鸟的“豪华别墅”,高度可达4米,纵深长度可达6米,可以说达到了令人叹为观止的程度。

当小屋彻底竣工的时候,雄鸟会带雌鸟前来参观,并当着雌鸟的面衔着饰物翩翩起舞。为了让“婚礼”更加隆重热闹,有的园丁鸟会奏乐,同时鸣唱另一物种二重奏的两个声部,还有的能轻松模仿笑翠鸟的沙哑笑声和链锯的轰鸣声。有的园丁鸟还会邀请琴鸟前来伴奏。两种鸟精妙地配合,在鸟类中实属罕见。经过长时间的复杂表演,雌鸟可能会被雄鸟的魅力征服。如果雌鸟看中了小屋并被雄鸟的舞姿打动,就会和这只雄鸟双双进入华丽的“洞房”。有科学家曾故意拿走一些装饰物,发现这会导致雄鸟**的机会下降。令人奇怪的是,雌鸟**之后并不在雄鸟搭建的小屋里产卵、生活,它会独自去搭建另一个巢,在那里养育自己的后代。至于其中的道理,现在还没有人研究透彻。

最初有人认为,园丁鸟这些天才的行为反映出它们有审美情趣,甚至有一定的文化意识。查尔斯·达尔文指出,园丁鸟的这种行为,生动地说明了动物的性选择。在园丁鸟的家族里,雄性如果能够建设一座美丽的“别墅”,就代表着它拥有优秀的基因,尽管这在我们看来是不相干的两回事,可大自然千百万年的选择就是这样的。那些筑巢能力强的雄性的后代在抗病能力、摄食能力等各个方面确实是出色的。也就是说,这种筑巢行为只是一个表象,象征着雄鸟拥有优秀的基因,所以雌性园丁鸟的选择是没有错的。

鸟类的求偶炫耀

求偶炫耀是雄性通过向雌性展示自己,表明自己拥有最优秀的基因,如果雌性和自己结合,就可以产生出优秀的后代的行为。很多人都不理解雄性动物在求偶时的种种复杂的炫耀行为,更有人怀疑它们漂亮的羽毛、美丽的冠饰、庞大的肉瘤是不是中看不中用。为了探究动物求偶炫耀的内在机制,曾经有动物学家做了这样一个实验:让有漂亮羽毛的雄性孔雀和毛色普通的雄性孔雀分别与雌性孔雀**,再将这两组受精卵分别孵化,观察后代的表现。他们发现,拥有漂亮羽毛的雄性孔雀的后代抗病力强,获得食物的能力也很强,而毛色普通的雄性孔雀的后代则非常容易得病夭折,摄食能力也很差。所以,雄性孔雀拥有美丽的羽毛就意味着拥有优良的基因。雌性孔雀和这样的雄性孔雀**,后代的成活率高,最有利于物种的繁衍。这个实验也证明了动物在求偶时的炫耀不是简单地获取异性的芳心,更重要的是在向异性传达信息:我才具有优秀的基因,与我结合,你的孩子才是最优秀的!

多数鸟类雌雄之间差别显著,尤其是在婚羽上。一般来讲,雄鸟具有华美的羽饰,而雌鸟羽色平淡。

求偶炫耀是鸟类通过婉转的鸣唱,展示华丽多彩的婚羽或色彩斑斓的冠、囊、角、裾等附属物,进行婚飞、戏飞或以其他行为姿态吸引异性的一种活动。多数情况下,求偶炫耀主要由雄鸟来进行。少数种类也有相反情况或雌雄羽色没有差别,求偶双方同时参与的情况。

鸟类的求偶炫耀丰富多彩,各具特色。

鸣曲炫耀

婉转的鸣唱是一种常见的求偶炫耀方式。包括人类不太喜欢的如杜鹃的早晚啼叫、猫头鹰的凄惨悲鸣、啄木鸟的击鼓之声、夜鹰的像机关枪扫射一样的声音,以及榛鸡(图5-15)的像飞机起飞一样的声音等,都属于鸟类的鸣曲炫耀。

图5-15 榛鸡

羽饰炫耀

具有华丽羽饰的雄鸟常常通过炫耀其漂亮的羽饰来求偶。雄性红腹锦鸡求偶时常跑到雌鸟的侧前方炫耀其金黄色的颈羽。蓝极乐鸟的雄鸟求偶时将身体倒挂在一根突出的树枝上,以便更好地显露其漂亮的胸羽。黄腹角雉求偶时雄鸟面对雌鸟,头部连续抖动,随之一对翠蓝色的肉角耸立在头顶之上,颈下多彩的肉裾徐徐展开,同时双翅快速而有节奏地扇动,还发出“吱吱”的声音。在我们看来,它们的炫耀方式也是非常吸引眼球的行为。

力量炫耀

猛禽在求偶时雌雄鸟在空中上下翻飞,互相追逐,这就是所谓的“戏飞”。鹤类的求偶炫耀以舞蹈的方式进行。这类炫耀可能是雄性在向雌性展示自己的力量,表明自己有很强的捕食能力,以期获得雌性的青睐。

竞技炫耀

公共竞技场求偶是求偶炫耀的一种特殊方式。在一个公共的竞技场,许多只雄鸟进行炫耀表演,优胜者才能获得满意的配偶,进行繁殖。例如,北美地区的艾松榛鸡的竞技场是一块长1000米、宽200米的场地,可容纳400只雄性艾松榛鸡进行求偶竞赛。求偶时,每只雄鸟在各自的求偶领域内进行炫耀表演,而雌鸟则观察着雄鸟的表演并最终决定**对象。在榛鸡种群里,等级差别非常明显,年幼和低等级雄鸟常常不能与雌鸟**,而位于竞技场中央的大多为年长、社群地位高的,它们往往会与多只雌鸟**,获得更多的繁殖机会。现在已知至少有85种鸟会进行这种竞技炫耀。

六、鸵鸟为什么不能飞翔

你知道吗?鸟类是一个非常大的类群。有在天上飞的,有在水里游的,也有在地面上跑的。那么,鸟类这些形形色色、各种各样的生活方式是怎样形成的?通过鸵鸟,我们可以窥见鸟类的进化史。

图5-16 鸵鸟

鸵鸟(图5-16)是地球上现存体型最大的鸟类,体重超过100千克,身高超过2米。体重过大是阻碍鸵鸟飞翔的一个原因。

鸟类要飞起来,不仅要有一双有力的翅膀,翅膀上还要有具飞翔功能的飞羽,尾巴上要有负责平衡的尾羽。飞羽由许多细长的羽枝构成,羽枝上又有成排的羽小枝,羽小枝上有钩突,把各羽枝连接起来,形成羽片。羽片轻而致密,能扇动空气使鸟类腾空飞起。尾羽也由羽片构成,在飞翔中起舵的作用。此外,鸟类还有尾脂腺,分泌的油脂可以保护羽毛不变形。鸟类的体表一般分羽区和裸区,即在需要的地方才有羽毛,不需要的地方就祼露着或少长一些细小的羽毛。

鸵鸟的羽毛均匀地分布在体表,没有羽区和裸区的区别,也没有飞羽和尾羽的分化,更无羽毛保养器——尾脂腺。总的来看,它的飞翔器官高度退化,根本不适于飞翔。

从身体的内部构造上看,鸵鸟也不适于飞翔。鸵鸟的骨头里没有其他鸟类那种储存空气的空腔。鸵鸟的脖子很长,头骨与脊椎骨没有愈合现象,这些特征使鸵鸟的骨头太重。最关键的是,鸵鸟没有固定飞翔肌的龙骨突,因而胸肌不发达,承担不起飞翔的任务。

那么鸵鸟为什么进化成今天这个样子呢?其实这是它们适应沙漠生活的结果。大约在2亿年前,一支古爬行动物进化成了鸟类。经过陆地复杂多变的环境的自然选择,鸟类也逐渐进化出众多类型,出现了鸭、鹅等水禽,鹤、鹳等涉禽,斑鸠、野鸡等陆禽,猫头鹰、游隼等猛禽等多种生态类型。而鸵鸟是另一种生态类型——走禽的代表。长期生活在辽阔的荒漠、草原、灌丛地带,鸵鸟的翼和尾都退化了,后肢却发达有力,可以以70千米/时的速度奔跑。如果鸵鸟的祖先硬撑着在广阔的草原上空飞翔,而不去学习如何脚踏实地奔跑,可能早就灭绝了。

七、人类怎样才能自己飞起来?

你知道吗?从儿时起,每当看到天空中飞翔的鸟,我们就会想,我们什么时候能够飞起来,如果能像鸟一样自由自在地飞翔,那该多好!这种梦想也许伴随着每一个人的成长。鸟能飞起来,是由于它们在长期的进化中形成了与飞行生活相适应的身体结构。

能够像鸟一样飞翔,是人类的梦想。甘肃敦煌莫高窟壁画中的飞天,只需轻盈地舞动衣袖,就能在天空中自由自在地飞翔,如真似幻,引起人们无限的遐想。在西方的宗教壁画中,背后长有翅膀的天使,被认为是世上的精灵,他们身上也寄托着人类飞行的梦想。

那么,人类到底能不能像鸟一样翱翔于天空呢?从1.45亿年前的晚侏罗纪出现的始祖鸟到今天的现代鸟,鸟类通过漫长的演化适应了飞行生活,它们的每一处身体结构都是与飞行生活相适应的。根据结构与功能相适应的观点,人类如果想自己飞起来,身体就要做出巨大的改变。现在我们就看看人类要自己飞起来需要改变的地方有哪些。

一是要有流线型的身体。人和哺乳动物的身体接近圆柱形,这种体形会在飞行时承受巨大的阻力。我们看看鸟类的体形,它们的身体接近前圆后尖的水滴形,这就是所谓的流线型身体。研究表明,这种流线型身体,在运动时受到的阻力仅为圆柱形的1/25。所以你想,以我们现在的体形要飞起来,需要耗费多少能量啊!

二是体被羽毛。羽毛对于飞行生活有如下作用:(1)保持体温,形成隔热层。你不可能飞到万米高空还穿着厚厚的棉衣保暖,也不可能在炎热的夏季还把自己装在套子里。鸟类通过春秋季节的换羽很好地解决了保暖与散热的问题。(2)羽毛是构成飞翔器官的一部分,有了羽毛,翅膀张开后的面积更大,飞行更加省力。(3)使外廓更呈流线型,进一步减少飞行时的阻力。所以我们要飞起来,最好先长出羽毛。

三是有发达的胸肌。我们都知道鸟类胸脯上的肉很厚,其实这是鸟类发达的胸肌,这些长在龙骨突上的肌肉使鸟类的翅膀非常有力,能瞬间爆发出巨大的能量,使它们能克服地球的引力飞起来。研究表明,人类要飞起来,以50千克的体重计算,翼展至少要6米,胸肌的厚度为80~100厘米!那可真是未见其人先见其胸了,你愿意拥有这种体形吗?

四是呼吸方式的改变。人和哺乳动物在呼吸时,仅在吸气时吸入氧气,空气在肺泡里只进行一次气体交换。鸟类休息时的呼吸与哺乳动物类似,但它们在飞行时所消耗的氧气,比休息时大21倍,采用哺乳动物的呼吸方式是不能满足这种高强度运动对氧气的需求的,鸟类特有的双重呼吸解决了这个难题。它们的内脏、骨腔以及某些运动肌肉之间广布着大大小小的气囊。在飞行中扬翼时气囊扩张,空气经肺而吸入,进行一次气体交换;扇翼时气囊压缩,空气再次经肺排出,又进行一次气体交换。而且飞行越快,扇翼越猛烈,气体交换也越快。有了充足的氧气,才能为飞行提供足够的动力。

五是消化与摄食方式的改变。飞行生活需要消耗大量的能量,这导致鸟类进食量大,进食频繁。例如,猫头鹰4小时就能把吃掉的老鼠消化掉,太平鸟15分钟就能把吃进去的果实变成半消化的物质。从食量上看,雀形目鸟类一天所吃的食物相当于体重的10%~30%。蜂鸟一天所吃的蜜浆等于其体重的2倍。体重1500克的雀鹰,能在一昼夜吃掉800~1000克肉。据计算,红喉蜂鸟在休息时,每小时每克体重消耗10.7~16.0立方毫米氧气,但在飞翔时则增大到85立方毫米。人类每天所消耗的食物只占体重的1%~2%,要想飞起来,就要摄取更多的食物,就要改变目前的消化方式和摄食方式,比如变一日三餐为一日多餐,而且每次都吃很多。如果这样的话,我们每天用在吃饭上的时间将大大增加,没有休息、娱乐、学习的时间,过这样的生活你愿意吗?

六是代谢方面的改变。如按单位体重来计算鸟的“发动机”功率的话,数值是很可观的。例如,鸽子的体重约为350克,实际发出的功率约为0.0256马力,约折合每千克体重发出0.073马力。而一般人使劲工作,功率不足0.5马力,最好的运动员,手脚并用,在短时间内,也只能发出1.5马力功率,按体重为70千克计算,平均每千克体重只能发出约0.021马力,仅为鸽子的1/4左右。鸟类的心脏特别发达,心脏占体重的比例位于脊椎动物之首。而且它们的心跳比哺乳动物快得多,一般为300~500次/分,动脉压较高,血液流动迅速。从排泄来看,鸟类肾脏的肾小球数目比哺乳动物多2倍,这对在旺盛的新陈代谢中迅速地排出废物,保持水盐平衡是非常有利的。鸟类的尿大都是由尿酸构成的,尿酸常呈半凝固的白色结晶,这样可以减少排出水分。此外,鸟类的消化道非常短,不储存粪便,鸟类也不具有**,尿液连同粪便一起排出,这也是减轻体重的一种适应。

七是身体结构上的重大改变。要想飞起来,人类的身体结构还要做出重大的改变。例如,不长牙齿而用角质的喙来啄食以减轻体重;眼睛长出瞬膜以抵御飞行时冷空气对眼球的侵袭;眼球能够进行双重调节,在高速运动时看清地面上的一草一木;骨骼变成中空结构,脊椎部分椎骨愈合,在减轻体重的同时,使身体重心集中于体轴中央;为了能在结束快速飞行时稳稳地站住,还要有能起到刹车作用的栖止肌;等等。

由以上对比分析我们可以看出,人类要飞起来,需要从头到脚、从里到外进行巨大的改变才行。所以,敦煌壁画里的飞天和西方宗教故事里的天使,都只是人类向往飞行生活的美好梦想,在现实世界中,人类作为哺乳动物的一员,不但通过长期的演化适应了在地面上生活,更重要的是,人类进化出了高度发达的大脑,我们现在的生活比鸟类更加悠闲自在。虽然自己不能飞起来,但我们可以制造飞行工具(图5-17),可以不必自己利用翅膀飞行,可以不用每天都忙于进食以满足飞行所需要的大量的能量需求,可以利用飞行器飞到世界上所有鸟类都不能达到的高度。那么,我们又何必羡慕鸟呢?还是努力做好我们自己吧!

图5-17 飞行器