動物的體溫
動物的體溫可分為恒溫和變溫兩種。恒溫動物如鳥類、哺乳類,它們維持一定體溫,常在30~40℃之間,從而不讓自己被熱浪“烤”焦或被嚴寒凍僵。恒溫動物是通過散溫和保溫結構在神經係統的調溫中樞控製下來保持恒定體溫。
鳥類和哺乳動物的體溫是恒定的,它們能夠隨外界溫度的變化而調整自身熱量的釋放,使體溫保持恒定。恒溫動物依靠自身代謝產生的能量來維持體溫。它們攝取的食物中的90%以上是用來維持體溫和進行各種生命活動的。供生長和增加體重的食物占了不到10%。其餘的動物體溫都隨外界環境溫度的變化而改變,並且一般總低於外界溫度,這些動物被稱為變溫動物。
變溫動物的體溫隨外界溫度的變化而變化,它們是利用太陽的輻射熱和細胞色素的變化來調節體溫的。有些兩棲爬行類的皮膚有特殊的色素細胞,當它縮小時,皮膚顏色變淺從而把大部分陽光反射出來,體溫則下降;當色素細胞擴張,膚色變得很深,就能大量吸收陽光,使體溫升高。兩棲類和爬行類等變溫動物,隻要有充足的陽光照射就足以使體溫提高到各種活動所需的溫度上來。它們攝取的食物主要是用於生長和增加體重。
恒溫動物體溫恒定有著重要的意義:首先,體溫恒定,可以保證身體內各種化學反應速度的穩定,代謝活動才能有條不紊地進行;其次,體溫恒定的動物可以自主調節體溫,動物就能擺脫外界環境的限製。無論外界條件多麼的艱苦,恒溫動物都可以憑借自身的恒定體溫生存下去。而兩棲類、爬行類動物不能,變溫動物對外界條件要求比較苛刻,變溫動物隻能依靠外界的熱量(主要是太陽輻射),來維持體溫。外界溫度變高,體溫也隨之變高,同時變得活躍。外界溫度變低,它們的體溫下降,同時也變得不活躍。變溫動物對外界溫度的依賴性很強。
動物的呼吸
動物的呼吸大致可分為水生動物的呼吸和陸生動物的呼吸。
水中氧含量隻有空氣中氧含量的5%,而且氧在水中的擴散速度更慢一些,所以對於水生動物,它們需要比陸生動物更為有效的呼吸器官。水生動物通常靠鰓呼吸,鰓是水生動物的皮膚向外延伸而成的專門用於氣體交換的器官。各種動物鰓的形態並不相同,但有一個共同的特點,就是表麵積很大。例如,淡水魚的鰓生長在頭部兩側的鰓弓上,左右各有四個,每一鰓含有兩列鰓絲,每一鰓上各絲由順序排列的鰓板組成。用鰓呼吸的動物都能自己製造水流,使鰓不斷地與新鮮的水流相接觸。
魚的鰓位於咽的兩側,鰓蓋關閉時,口張開,水從口流入咽,然後口關閉,鰓蓋張開,口腔收縮,壓迫水流過鰓,從鰓蓋後緣流出。魚在水中不斷地做這種動作,一般人會誤認為它們是在不停地喝水,其實它們是在不停地製造水流流過鰓,以進行呼吸。
陸生動物的呼吸係統經曆了長期的進化逐步走向了完善。無尾兩棲類的肺內壁呈蜂窩狀,但肺的表麵麵積還不大,如蛙肺的表麵麵積與皮膚表麵積的比例是2:3。皮膚呼吸仍占重要地位,蛙在冬眠時肺呼吸完全停止,隻用皮膚來進行呼吸。爬行動物的肺雖然和兩棲類一樣為囊狀,但其內壁有複雜的間隔把內腔分隔成蜂窩狀小室,與空氣接觸的麵積大為擴大。肺的結構在不同的動物體內變異很大,最簡單的形式仍為一囊,如各種蛇類;蜥蜴、龜和鱷類的支氣管在肺內一再分支,使整個肺髒呈海綿狀;避役類動物的肺前部內壁呈蜂窩狀,稱呼吸部,後部內壁平滑並且伸出若幹個薄壁的氣囊,稱貯氣部。爬行動物的成體既沒有鰓呼吸,也沒有皮膚呼吸。
鳥肺為一對海綿狀體,肺的內部由各級支氣管形成一個彼此吻合相通的網狀管道係統,這種結構完全不同於兩棲類和爬行類的空心囊狀肺。鳥肺體積雖然不大,但是和氣體接觸的麵積極大,是鳥類特有的高效能氣體交換裝置。鳥肺的另一特點是有許多氣囊,起到輔助呼吸的作用。哺乳類的肺內部有複雜的支氣管樹,支氣管入肺後,一再分支,在最後微支氣管的末端膨大成肺泡囊,囊內壁分成許多小室,每個小室稱肺泡。肺泡的出現大大增加了肺和氣體接觸的總麵積。哺乳類肺泡的總麵積約為身體表麵的50~100倍。
動物的進食
動物的身體是由許多微小的細胞組成的,這是它們共同的特征。動物們要通過吃一些食物來補充必要的能量或營養。動物們的另一顯著特征是它們一生中大部分時間要到處覓食。
多數動物獲取能量和營養的過程,就是將食物通過嘴攝入體內,再在體內消化吸收的過程。
根據所吃食物的種類不同,動物嘴的大小和結構也不完全一樣。多數哺乳動物有牙齒,可以將大塊的食物撕碎,然後通過咀嚼把它變成柔軟、易於吞咽的漿狀物。但有些哺乳動物牙齒很少,有的則根本沒有牙齒。
動物有各種不同的進食方法,食蟻獸能用黏長的舌頭粘住螞蟻和白蟻並吞進嘴裏;吸血蝙蝠的門齒像刀刃一樣鋒利,能在獵物的皮膚上切開一個小口再用舌頭吸食動物血液;鳥類沒有牙齒,但它們能用堅硬的有角質層的喙使勁地啄擊食物。有些鳥類的喙形狀像鑷子,又細又長,能伸進裂縫或泥漿中捕捉到很小的食物。有些鳥類的喙則短闊有力,可以像胡桃鉗一樣把種子和堅果嗑開;青蛙沒有牙齒,它們抓住獵物後,將之整個吞到肚內。
大部分的動物會以植物的某一部分為食,如葉、果實、種子、嫩枝和根,這些動物稱為食草動物。有些動物以其他動物的身體為食,人們把這些動物稱為肉食性動物。另外一些動物食性廣泛,既吃植物性食物,也吃動物性食物,這些動物稱為雜食動物。
蟑螂和蟹等動物主要吃死亡動物的屍體或腐爛的食物和垃圾,稱為食腐動物。禿鷲也屬於食腐動物。
動物的進化
各種動物都會因時間、環境的改變而發生變化。這種變化是一個非常緩慢而漸進的過程,生物學上把動物的這個變化過程叫做進化。動物的進化過程並不是一帆風順、直線前進的,而是曲折、螺旋式上升的。動物的每一次進化在生物史上都是一次飛躍,但動物的每一次進化的完成都要付出一定的代價。
生物死亡後的遺體或是生活時遺留下來的痕跡經過漫長的自然作用會被保存在岩層中,我們把這些保存在岩層中的地質曆史時期的生物遺體、遺跡叫做化石。化石是研究動物進化的主要證據。
英國生物學家達爾文,在19世紀50年代,通過長期的實地科學考察和對各地采集來的化石進行深入的研究,並於1859年發表了轟動世界的巨著《物種起源》。達爾文在《物種起源》中,提出了以“自然選擇”為中心的生物進化學說。
達爾文的“自然選擇學說”,不僅說明物種是可變的,而且也正確地解釋了生物的適應性問題。自然選擇說認為生物在長期繁衍過程中,隻有適應環境的生物才能生存下來;而那些不能與環境相適應的生物則會被淘汰滅絕掉。因此,達爾文認為,自然選擇是生物進化的推動力。對此達爾文還認為自然界的生物不是永恒不變的,也不是突然出現的,更不是上帝創造的,而是在自然條件的影響下,從簡單到複雜,從低等到高等,逐漸進化而來的;人類並不是神和上帝創造的,是由一種遠古時期的古猿進化而來的,和其他生物一樣,人類也是生物進化的結果。
達爾文《物種起源》的發表,是生物進化論確立的標誌,它開啟了生物學的新篇章。恩格斯把達爾文學說列為19世紀自然科學三大發現之一,給予了達爾文很高的評價。
動物的分類
生物界中,動物的種類多達1000萬種以上,人類目前已知的動物種類有130萬種。科學家把這些動物進行分類,按從小到大的次序分為界、門、綱、目、科、屬、種。我們大體可以將動物分為:腔腸動物、軟體動物、節肢動物、棘皮動物和脊索動物(其中包括鳥類、爬行類等)等。
腔腸動物的形態非常奇特,樣子像植物而不像動物。例如海葵像盛開的花朵,水螅像水中飄舞的柳枝,珊瑚像蓬亂的籬笆……全世界大約有1萬多種腔腸動物,它們大都分布在溫暖的淺海中,隻有水螅生活在淡水中。腔腸動物雖然大小和形狀千姿百態,但在結構上都是由兩層細胞形成的空腔,一端封閉,另一端為有觸手的口。
一般來說,腔腸動物有兩種基本形態:一種是水螅型,適應固定生活;一種是水母型,適於漂浮生活。
水母是水母型腔腸動物的統稱。水母的種類很多,外形多為傘狀,有很多觸手和感覺器官。水母又可以分為小型的水螅水母和大型的缽水母兩類,其中的代表為屬於水螅水母的桃花水母和屬於缽水母的海月水母等。
水螅是唯一生活在淡水中的腔腸動物,圓筒狀的身體,通常附著在水草、石塊及水中其他物體上。水螅身體的一端有基盤,水螅就是靠這個基盤附在物體上滑行移動的。水螅也可以用翻跟頭的方式來行動。水螅另一端是它的口,長著5~6條觸手。另外水螅的身體還有再生功能。
珊瑚蟲約有65000種,是一種分布很廣的腔腸動物,均生活在海洋中。珊瑚蟲主要產於熱帶淺海區。它們是珊瑚礁的主要生產者。珊瑚蟲長有觸手,並靠這些觸手來捕捉小動物。有些珊瑚蟲能分泌鈣質的外骨骼,慢慢在海洋中堆積,就會形成美麗的珊瑚礁。