科學(xué)理解初中教材中鳥類的主要特征

龔德文 丁曼青 周長發(fā)

（南京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 江蘇南京 210023）

人教版初中八年級《生物學(xué)》（上冊）教材明確指出：“鳥的主要特征為體表覆羽；前肢變成翼；有喙無齒；有氣囊輔助肺呼吸。”然而，由于鳥類的多樣性，一些現(xiàn)存鳥類的上述特征并不典型。同時，由于演化的漸進性，一些化石爬行動物可能也具有其中的某些特征，即具有上述個別特征的動物并不一定就是鳥類。另外，上述特征幾乎只是鳥類適應(yīng)于飛行的特征，沒有包含鳥類的進化性特征。從演化歷史來看，鳥類是在大型爬行動物滅絕后才逐漸繁盛起來的，所以，在總結(jié)鳥類的主要特征時，可以包含它們所具有的進化突破性特征，這也符合現(xiàn)代動物分類學(xué)使用衍征而非祖征的要求。因而，深入、客觀、全方位地考察與理解鳥類的主要特征，不僅可讓教師在教授鳥類相關(guān)知識時少犯科學(xué)性錯誤，彌補嚴(yán)密性不足的常見缺陷，還可促進教師深入思考鳥類與爬行動物的區(qū)別與界線，充分認識鳥類的進化輻射與多樣性。

1 教材中描寫的鳥類主要特征

人教版初中八年級《生物學(xué)》教材中列出了4項鳥類的主要特征：體表覆羽；前肢變成翼；有喙無齒；有氣囊輔助肺呼吸。如果全面考察所有鳥類以及與之相關(guān)動物，其實這四項特征都不是十分嚴(yán)格科學(xué)。

“體表覆羽”：現(xiàn)代鳥類都具有羽毛，但在演化的早期，一些爬行動物（如中華鳥龍）的體表就具有裝飾性皮膚衍生物，它們在外觀上可能很像羽毛。另外，鳥類的毛狀纖羽（它們可能覆蓋在雛鳥全身）與哺乳動物的毛發(fā)實際差別不大。因而可以認為，“體表覆羽”是現(xiàn)代鳥類的一個鑒別特征，但并不是其獨有的特征。

“前肢變成翼”：具翼的動物不僅只有鳥類，如哺乳綱動物中的蝙蝠前肢特化、指骨延長，且著生有薄而韌的翼膜，具飛行能力；另外，古爬行動物翼龍類同樣具有特化的前肢。同時，也有部分現(xiàn)生鳥類的前肢特化成了非典型“翼”的形狀與結(jié)構(gòu)。如企鵝類的前肢變?yōu)轹挔疃且頎?。再者，一些化石鳥類（如始祖鳥）與部分現(xiàn)生鳥類的翅端具爪，故這種類型的翼與爬行動物的爪實際差別不大。另外，幾維鳥（無翼鳥屬）的前肢極其退化，幾乎不呈翼狀。因此“前肢變成翼”在一定程度上也可認為非鳥類所獨有，且鳥類的前翅并非全部為“翼狀”。

“有喙無齒”：鳥類確實是有喙無齒的，但爬行動物中的龜鱉類以及哺乳動物中的鴨嘴獸也是這樣。故如果僅考察這一特征，其也并不是鳥類所獨有。

“有氣囊輔助肺呼吸”：從平胸總目的鴕鳥、幾維鳥，到企鵝總目的企鵝一直到突胸總目的常見鳥類，它們都具有氣囊。然而有研究表明，在部分獸腳類恐龍中也發(fā)現(xiàn)了類似氣囊的結(jié)構(gòu)。因而可以認為，本項特征也不為鳥類所獨有。且本特征位于身體內(nèi)部，中學(xué)生可能在平時或?qū)嶒炛胁⒉荒軐嶋H看到。

由上可知，至少部分古代爬行動物也具有上述4項特征中的部分或全部特征。同時，部分鳥類所擁有的上述特征也不典型。

2 從進化角度理解鳥類特征

鳥類是在大型爬行動物滅絕之后逐漸走向天空并繁盛起來的。從進化的角度看，它們具有一系列比爬行動物更進步的特征以及適應(yīng)于飛行的特征。因而，總結(jié)鳥類的主要特征時不能離開進化背景。

從進化的角度看，鳥類是能夠飛行的脊椎動物，具備一系列適應(yīng)于飛行的器官與機能，它們的身體構(gòu)造與機能也比爬行動物更加完善：如高而恒定的體溫，增強了代謝水平；前肢特化為翼、體被羽毛、骨骼愈合等，為它們提供了飛行的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；完全的雙循環(huán)系統(tǒng)、肺有氣囊以及雙重呼吸、眼的雙重調(diào)節(jié)機制等為適應(yīng)空中生活提供了機能和感官上的保證；飛行肌發(fā)達、后肢肌肉獨特，為飛行和到天空生活提供了動力基礎(chǔ)；皮膚干燥、無皮膚腺、只有右體動脈弓、雌性只有左側(cè)生殖系統(tǒng)、沒有牙齒、大腸短、無膀胱、骨骼中空、雄性無交配器等，減輕了體重，有利于飛行；感官發(fā)達、消化道有嗉囊、腺胃和肌胃的分化、排泄尿酸，可有利于快速起飛、保持水分、貯存食物等，為飛行提供了食物和能量的保證；復(fù)雜的交配、育雛、筑巢、遷移等行為以及開放式骨盆，可生產(chǎn)較大的蛋以提高繁衍的成功率等。

從進化的角度看，歸納鳥類的主要特征時需要注意以下幾點：①應(yīng)說明它們所屬的動物門類（高等脊椎動物），以突出它們具有“脊椎”這一重要特征。②至少部分包含它們優(yōu)于爬行動物的特征：如恒溫、血液為完全的雙循環(huán)模式、心臟分為完全的四室等。③它們適于飛行的特征：具翼和羽毛、開放式骨盆等。④它們特有的一些特征：如肺有氣囊以及雙重呼吸、眼的雙重調(diào)節(jié)機制、只具右體動脈弓等。⑤有些不為所有鳥類具有的特征應(yīng)盡可能不用，如骨骼中空（企鵝并不具備）、尾綜骨、龍骨突、飛行能力（鴕鳥不具備）。⑥一些可能是其早期祖先所有的特征（如有喙無齒、羊膜卵等）也應(yīng)不用。

3 嚴(yán)密科學(xué)的鳥類特征總結(jié)

基于以上認識，鳥類的主要特征可歸納如下：體表覆羽、具有前肢演變而來的翼或類似結(jié)構(gòu)、恒溫和完全的兩心房兩心室、開放式骨盆（恥骨向后）、肺有氣囊的高等脊椎動物。

考慮到初中生的認知與接受水平，在給他們講解時可盡可能使用外部易見特征而舍棄一些內(nèi)部構(gòu)造。故可將現(xiàn)行中學(xué)教材上鳥類的主要特征修正如下：體表被羽、具有前肢演變而來的翼或類似結(jié)構(gòu)、恒溫、心臟分為完全的四室、肺有氣囊的高等脊椎動物。

4 結(jié)論

由于生物進化的過渡性、漸進性與連續(xù)性，不同的動物門類之間一般會有很多中間過渡類型，它們之間的間斷有時很不明顯。故對具體動物門類的總結(jié)需要十分小心嚴(yán)謹。以鳥類為例，由于其豐富的多樣性以及與祖先爬行動物之間存在細微級進的過渡性，其主要特征和獨有特征并不十分突出。然而，根據(jù)其獨特的飛行生活以及脫胎于爬行過程的進化過程，其進步性特征如全身被羽、具翼、恒溫、心臟分為完全的四室、肺有氣囊以及屬于高等脊椎動物的屬性應(yīng)該包括在內(nèi)。

另外，如果在歸納與教授鳥類的主要特征以及編寫相關(guān)教材時，教師能夠突出其進步性特征、與飛行生活相適應(yīng)的特征，也可讓學(xué)生充分認識到形態(tài)與功能的一致性、進化的逐步性以及進化突破所帶來的巨大作用與效應(yīng)，并在此過程中，提高他們的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。