高效的双重呼吸系统:鸟类的肺是一个由各级支气管形成的彼此吻合的密网状管道系统。形成气体在肺内沿一定方向流动,即从背支气管→平行支气管→腹支气管,称为“d-p-v系统”。也就是呼气与吸气时,气体在肺内均为单向流动。微支气管的管径仅有3~10微米,分支彼此吻合,外围分布丰富的毛细血管,气体交换在此处进行,它是鸟肺的功能单位。这种肺体积不大,但接触气体面积大,比人肺约大10倍。鸟类特有气囊,是呼吸的辅助系统,由单层上皮细胞膜围成,无气体交换功能,共4对半,位于体壁与内脏之间,使鸟类无论在吸气或呼气时均有新鲜空气进入肺部进行交换。这种呼吸方式称为双重呼吸。气囊还可减少身体比重、减少脏器间摩擦、调节体温等。(3分)
循环系统的完善:鸟类的心脏完全地分为4室,即左、右心房和左、右心室,多氧血和缺氧血在心脏得以完全分开,并以完全双循环的路线流经全身各器官组织。心脏比例大约为自身体重的0.95~2.37%,一般是同等体重的哺乳类的心脏的1.4~2倍。右体动脉弓保留而左体动脉弓退化。肾门静脉明显退化使血压和血流速度提高,循环加速,心跳加快,这些特点使鸟体供氧充分,保证了高的代谢率和体温的恒定。(3分)
神经系统较爬行类发达,但新脑皮的发展程度仍停留在爬行类水平上。小脑很发达且体积大;大脑的纹状体极为发达,而使大脑体积增大。纹状体是鸟类复杂的本能行为(求偶、营巢、孵卵、育雏等)和学习行为的中枢。与鸟类视觉相关的中脑视叶发达,大脑嗅叶退化。(2分)
眼大,具有一般脊椎动物眼的结构,有复杂的适应性特征如:多数外观扁圆形,鹰类球状,鸮类筒状。眼球的前巩膜角膜肌能改变角膜的屈度,后巩膜角膜肌能改变晶体的屈度,因而它不仅能改变晶体的形状(以及晶体与角膜间的距离),而且还能改变角膜的屈度,称之为双重调节。此外,视网膜上视锥细胞数量极多,密度大,有极强的分辨物像和色彩的能力。位听器官具有发达的听觉和平衡功能。中耳只有一块听小骨即耳柱骨,具雏形的外耳道。夜行性鸟类听力尤为敏锐。(2分)
6.试述脊椎动物由水生到陆生呼吸系统的演变。(问答、论述)
软骨鱼在两个相邻的鳃裂中间有发达的鳃间隔,由鳃弧延伸至体表与皮肤相连,鳃裂外露。(1分)在硬骨鱼类,鳃区有鳃盖保护,呼吸作用主要是由鳃盖的启闭运动来完成。(1分)低等两栖类和蝌蚪也用鳃呼吸。从两栖类开始,肺已成为专门的呼吸器官,但两栖类的的肺非常简单,只是一对薄壁的囊或囊中稍有隔膜而已。(2分)爬行类肺的内面积由于有很多隔层而大为增加,并开始出现了支气管和胸廓。(2分)
鸟类的肺非常致密,除内腔隔膜得到更充分的发展之外,还形成了特殊的支气管网。同时,肺还与发达的气囊系统相连通,能进行特殊的“双重呼吸”。(2分)
哺乳类的肺结构最为复杂,与鼻、咽、喉、气管、支气管、细支气管和肺泡等组成标准的陆生脊椎动物的呼吸系统。(2分)
7.简述鸟类外部形态、骨骼系统和肌肉系统适应飞行的主要特征。(问答) 外部形态:身体流线型,颈长;具角质喙,无齿;体表被羽,皮肤薄而于,缺少腺体;前肢变为翼。(2分)
骨骼系统:
头骨:头骨轻而簿,愈合、单一枕髁、上下颌骨极度前伸,构成鸟喙、颅大、眶大骨骼系统(2分)
脊椎和胸骨:颈部长且高度灵活:异凹型;中轴骨多处愈合形成坚固支架:愈合荐骨(主部腰、荐、部分尾椎)、尾综骨;胸廓坚固,具龙骨突、钩状突(2分)
四肢和带骨 :前肢变为翼。②具V型锁骨。③鸟类后肢骨片愈合、简化、加长。④腰带与脊柱综荐骨愈合,形成稳定支架,并形成开放式骨盆,便于产大型硬壳卵。(2分)
肌肉系统:
① 胸肌,1/5体重;和后肢肌肉发达;②颈肌发达、背肌退化;③具栖肌;④具有特殊的鸣管和鸣肌。(2分)
8.鸟蛋的构造怎样?如何形成的?(问答)
答:(1)构造:从内到外的构造如下:①卵黄:即卵细胞,其上有胚盘,可分为黄卵黄、白卵黄,相间排列。(2分)②蛋白:浓蛋白、稀蛋白、卵巢带。(1分)③壳膜:内壳膜、外壳膜,在钝端形成气室。(1分)④蛋壳(或称卵壳):蛋壳由碳酸钙和少数盐类、有机物共同形成。(1分)
(2)形成:①输卵管蛋白分泌部形成蛋白、卵巢带。(1分)②输卵管峡部形成两层卵壳膜。(1分)③输卵管子宫部形成石灰质卵壳。(1分)④卵巢形成卵细胞(2分)
9.两栖类对陆地生活的适应有哪些完善和不完善之处?(问答) 答:皮肤具有轻微的角质化,可防止水分的散发,但不完善;(2分) 出现了五趾型附肢,但桡尺骨、胫腓骨没有分开; (2分) 成体肺呼吸,但肺结构简单,需要皮肤辅助; (1分)
心脏二心房一心室,出现了双循环但为不完全的双循环; (2分) 体温不恒定,新陈代谢效率低; (1分) 中肾排泄;生殖发育离不开水. (2分)
10. 从形态结构和生理等方面,说明鱼类对水中游泳生活的适应。(问答) 答:(1) 体表呈纺锤形,体表被鳞(1分);皮肤富含粘液腺,分泌粘液到体表(1分) ——减少水中游泳的阻力(1分)
(2) 鳃呼吸,鳃气体交换表面积大,鳃内有丰富的毛细血管,壁薄,气体交换—逆流交换 ——适于与水中的氧气进行气体交换(1.5分) (3) 适用于鳃呼吸,心脏为单泵式,血液为单循环(0.5分) (4) 有适应于水中生活的特殊结构
① 鳍—游泳器官。奇鳍中的背鳍和臀鳍能维持平衡,帮助游泳;尾鳍控制游泳方向,推动鱼体前进;偶鳍(胸鳍、腹鳍)维持平衡,改变运动方向。(2分) ② 鳔—鱼体比重调节器官,使鱼能在不同水层中游泳。(1分)
③ 侧线器官—感受低频振动,可判断水波动态、水流方向、周围物体动态等。(0.5分)
④ 血管囊—水深度和压力的感受器。(0.5分)
11. 比较鱼纲、两栖纲、爬行纲、鸟类和哺乳纲动物心脏的结构和血液循环的方式。(10分) 比较要点如下表:(问答)
心脏结构特点 血液循环方式
鱼纲 一心房,一心室和静脉窦,软骨鱼有动脉圆锥 单循环 两栖纲 二心房,一心室,静脉窦和动脉圆锥 不完全的双循环 爬行纲 二心房,一心室,静脉窦和动脉圆锥退化 不完全的双循环 鸟纲 二心房,二心室,仅有右体动脉弓 完全的双循环 哺乳纲 二心房,二心室,仅有左体动脉弓 完全的双循环
12.有性生殖的生物学意义。(论述)
有性生殖中基因组合的广泛变异能增加子代适应自然选择的能力。有性生殖产生的后代中随机组合的基因对物种可能有利,也可能不利,但至少会增加少数个体在难以预料和不断变化的环境中存活的机会,从而对物种有利。
有性生殖还能够促进有利突变在种群中的传播。如果一个物种有两个个体在不同的位点上发生了有利突变,在无性生殖的种群内,这两个突变体必将竞争,直到一个消灭为止,无法同时保留这两个有利的突变。但在有性生殖的种群内,通过交配与重组,可以使这两个有利的突变同时进入同一个体的基因组中,并且同时在种群中传播。
此外进行有性生殖的物种其生活周期中都有二倍体的阶段。二倍体的物种每一基因都有两份,有一份在机能上处于备用状态。如果这个备用的基因发生突变,成为有新的功能的基因,但此时新功能还是潜在的。通过自发的重复和有性生殖中的遗传重组,这个新基因可与原有基因先后排列,这样便产生一个新的基因。二倍体
物种可以用这样的方法使其基因组不断丰富。
由于上述原因,有性生殖加速了进化的进程。在地球上生物进化的30余亿年中,前20余亿年生命停留在无性生殖阶段,进化缓慢,后10亿年左右进化速度明显加快。除了地球环境的变化(例如含氧大气的出现等)外,有性生殖的发生与发展也是一个主要的原因。现存150余万种生物中,从细菌到高等动植物,能进行有性生殖的种类占98%以上,就说明了这一点。
13.恒温及其在动物演化史上的意义。(论述)
① 鸟类与哺乳类都是恒温动物,这是动物演化历史上的一个极为重要的进步性事件。恒温动物具有较高而稳定的新陈代谢水平和调节产热、散热的能力,从而使体温保持在相对恒定的、稍高于环境温度的水平。这与无脊椎动物以及低等脊椎动物(鱼类、两栖类、爬行类)有着本质的区别。
② 高而恒定的体温,促进了体内各种酶的活动、发酵过程,使数以千计的各种酶催化反应获得最大的化学协调,从而大大提高了新陈代谢水平。
③ 在高温下,机体细胞(特别是神经和肌肉细胞)对刺激的反应迅速而持久,肌肉的粘滞性下降,因而肌肉收缩快而有力,显著提高了恒温动物快速运动的能力,有利于捕食及避敌。
④ 恒温还减少了对外界环境的依赖性,扩大了生活和分布的范围,特别是获得在夜间积极活动(而不像变温动物那样,一般在夜间处于不活动状态)的能力和得以在寒冷地区生活。
⑤ 恒温是产热和散热过程的动态平衡。产热与散热相当,动物体温即可保持相对稳定;失去平衡就会引起体温波动,甚至导致死亡。鸟类与哺乳类之所以能迅速地调整产热和散热,是与具有高度发达的中枢神经系统密切相关的。体温调节中枢(丘脑下部)通过神经和内分泌腺的活动来完成协调。由此可见,恒温的出现促进了其它器官系统的进步。
14.胎生、哺乳及其在动物演化史上的意义。(问答、论述)