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动物的运动和行为以及动物在生物圈中的作用


 

一周强化

一、一周知识概述

1、动物的运动依赖于一定的结构;

2、先天性行为和学习行为;

3、社会行为;

4、动物在自然界中的作用;

5、动物与人类生活的关系。

二、重点知识归纳及讲解

(一)动物的运动依赖于一定的结构

1、运动系统的组成

  运动系统由骨骼(骨和骨连结)、骨骼肌组成。

  (1)家兔的骨骼:由中轴骨骼和附肢骨骼组成,中轴骨包括头骨和脊柱,附肢骨包括前肢骨和后肢骨。(如下图)

  (2)关节:包括关节面(关节头、关节窝)、关节囊、关节腔(如下图)。关节的特点是既牢固又灵活。

  ①关节面:两个相邻骨的接触面,凸起面叫关节头,凹进的一面叫关节窝;关节面上覆盖着关节软骨,可减少运动时两关节面之间的摩擦和缓冲运动时的震动。

  ②关节囊:由坚韧的结缔组织构成,它包绕着整个关节,使相邻两骨牢固地联系在一起,关节囊内还有坚韧的韧带,对关节起加固作用。

  ③关节腔:是由关节囊和关节面共同围成的密闭腔隙,内有关节囊内壁分泌的滑液,可减少骨与骨之间的摩擦,使关节活动灵活。

  (3)骨骼肌:包括肌腹和肌腱。

2、骨、关节和肌肉的协调配合

  在神经系统支配下——肌群(屈伸肌群)舒缩协作——准确完成动作。屈肘时,肱二头肌收缩,肱三头肌舒张;伸肘时,肱二头肌舒张,肱三头肌收缩。

  3、运动由运动系统、神经系统、消化系统、呼吸系统、循环系统相互配合,共同完成。运动能力发达,有利于觅食和避敌,以适应复杂多变的环境。

  思考1:人体都有哪些部位有关节?进行体育运动时,哪些关节容易受伤?应当怎样保护?

  人体有关节的部位很多,主要分布在四肢上,如上肢的肩关节、肘关节、腕关节、指关节等;下肢的髋关节、膝关节、踝关节、趾关节等。进行体育运动时,上肢的肘关节、腕关节,下肢的膝关节、踝关节等都容易受伤。保护措施包括充分做好运动前的准备活动,运动强度应当适当,以及佩带护腕、护膝等。

  思考2:有人把肌肉比喻成拉车的绳子,因为靠绳子只能向前拉而不能向后推。如果让车倒退,还需要在车后面另拴绳子。你认为这个比喻有道理吗?

  比喻有一定道理。因为任何一个关节的运动都需要两块以上的肌肉协同作用,这好比是拉车时,当车前的绳子被拉紧时,车后的绳子需呈松弛状态;而当向相反方向拉车时,绳子的紧与弛则相反。关节的运动方式越复杂,构成关节的肌肉数也就越多,肌肉间的协同作用也体现得越充分。

(二)先天性行为和学习行为

1、区分先天性行为和学习行为

  (1)先天性行为:是动物生来就有的,由动物体内的遗传物质所决定的行为。又称为本能行为。如刚出生的小袋鼠爬到母袋鼠腹部的育儿袋中吃奶、失去雏鸟的红雀喂鱼等。

  思考:先天性行为有哪些局限性?

  先天性行为有着很大的局限性。虽然美国红雀喂养金鱼的行为是出于本能,但这对于美国红雀来说,是一种浪费,因为它喂养的金鱼对本物种的延续没有任何意义;从另一个角度说,任何动物都不可能靠父母喂养一生,如果一种生物一生只具备先天性行为而没有学习行为,这种生物就会因找不到食物或不能逃避敌害等而被大自然淘汰。研究发现,就连动物界最低等的原生动物草履虫,也是有学习能力的。

  (2)学习行为:在遗传因素的基础上,通过环境因素的作用,由生活经验和学习而获得的行为,又称后天行为。如蚯蚓走迷宫、大山雀偷喝牛奶、黑猩猩钓取食物、黑猩猩摘取食物等。

2、研究一种动物行为

  ①菜青虫的取食行为——先天性行为

  莱青虫喜欢把十字花科植物作为食物,是因为这类植物具有特定的“芥籽油”气味,菜青虫喜欢这种“芥籽油”气味,所以喜欢取食白菜、卷心菜、小白菜、萝卜、油菜等植物的叶片。是一种先天行为。菜青虫是菜粉蝶的幼虫。菜粉蝶(成虫)对“芥籽油”有正趋化性,喜欢产卵于十字花科植物上。阻止雌雄菜粉蝶交配的方法:释放“芥籽油”气味,进行化学方法诱捕;释放性外激素进行诱杀。

  ②动物的绕道取食——学习行为

  “尝试与错误”,是低等动物解决“绕道问题”的途径,蚯蚓走迷宫的实验中,蚯蚓大约经过200多次失败“遭电击”后,“才会”直接爬向潮湿的暗室。动物越高等学习能力就越强。“绕道问题”:指用阻隔(如用玻璃)或其它方法,使动物直接看到或嗅到食物。但是它只能绕道,先远离食物,才能绕回到食物处得到食物的一类问题。解决绕道问题是动物的“顿悟”,即一下子明白了阻隔的存在与解决的办法。

  黑猩猩摘取食物:黑猩猩摘取挂在天花板上的香蕉时,搬去箱子垫高支撑身体,或用竹竿击落香蕉,是学习过程中最复杂的“推理”过程。包括弄清什么问题,思考并解答它,找出解决的办法三个步骤。到了人类,“推理”行为真正发达起来。

  思考1:先天性行为和学习行为对动物维持生存的意义有什么不同?

  动物的先天性行为往往是一些简单的、出生时就必不可少的行为。如初生的小袋鼠发育很不完全,如果它不具备爬向母亲育儿袋的本能,就不可能生存下来。而学习行为则是动物不断适应多变环境,得以更好地生存和繁衍的重要保证。动物的生存环境越复杂多变,需要学习的行为也就越多。动物就是在适应环境的过程中,通过生活经验和学习不断地获得新的行为的。所以说,动物的学习行为是比先天性行为更高级的一种行为。

  思考2:从“狼孩”的故事中,你对人类的学习行为有什么新的认识?这对你树立良好的学习态度有什么启示?

  学习行为是在遗传因素的基础上,通过环境因素的作用,由生活经验和学习而获得的行为。狼孩并不是狼,他具备人的遗传素质,但是由于生存环境的改变,他没能像其他孩子那样适时接受人的生活经验,因此没能获得人的许多重要的学习行为。这一事实也说明,人类大脑的发育,人类语言的发展和通过语言文字等信息符号的学习是有关键时期的,如果错过了这一时期就很难进行补偿。所以,对一个人来说技能的训练和知识的学习,应该与大脑发育的阶段相适应。这样,一个人才能得到更健全的发展。“少壮不努力,老大徒伤悲”,同学们应当珍惜学生时代的大好时光,努力学习,增长才干。

(三)社会行为

  (1)社会行为的特征

  社会行为是指同一种群动物相互作用所表现的各种行为方式。具有社会行为的动物,群体内部往往形成一定的组织,成员间有明确的分工,有的群体中还形成等级。

  (2)社会行为的意义

  动物的社会行为对动物的生存和繁衍有非常重要的意义。例如,许多弱小的动物和性情温和的草食动物均是集群生活的,比如蜜蜂、蚂蚁、野牛、羚牛等,靠群体的力量往往更易获得食物和战胜天敌的侵袭,有效的保证物种的繁衍。

  (3)蚂蚁的通讯

  通讯是指一个群体中的个体向其他个体发出某种信息,接受信息的个体产生某种行为反应的现象。蚂蚁的通讯方式之一是依靠气味,即利用了嗅觉。嗅觉感受器的分布在触角上。此外蚂蚁也会利用触角的触觉功能相互沟通,可设计实验探究之。没有信息的交流,动物的个体间就无法取得联系。对群体生活的动物而言,孤立的个体取食和抵御敌害均很困难,不同性别的交配繁殖也将受到影响。

  (4)信息交流的重要性及方式

  动物的个体之间的信息交流是分工合作的需要,动物之间信息交流方式有:动作、声音和气味等。信息交流在保证动物个体和整个种群生存繁衍中起着重要的作用。

(四)动物在自然界中的作用

1、动物在生态平衡中的作用

  生态平衡:在生态系统中各种生物数量和所占的比例总是维持在相对稳定的状态,这种现象叫生态平衡。动物在维持生态平衡、促进生态系统的物质循环和帮助植物传粉、传播种子等方面有重要作用。有些动物数量过多时也会对植物造成危害。

  生态系统是在一定空间范围内,各生物成分(包括人类在内)和非生物成分(环境中物理、化学因子),通过能量流动和物质循环而相互作用,相互依存所形成的一个生态学单位。生物的部分包括生产者(进行光合作用的绿色植物和化能合成细菌),消费者(各类动物和某些腐生寄生菌类)、分解者(细菌、真菌、霉菌、放线菌、土壤原生动物以及一些小型土壤无脊椎动物等)。

  生态系统中物质和能量流动的渠道——食物链。食物链是生态系统中不同生物之间通过一系列的取食和被取食关系而形成的能量传递关系;许多食物链相互交织成复杂的网状,叫食物网。若随意杀灭某种动物,会造成整个食物链的破坏,就会影响到整个生态系统的破坏,平衡失调,导致生态灾难。动物在生态平衡中起着重要作用,从生态平衡角度讲,地球上的任何一种生物都有其存在的意义和价值。

2、促进生态系统的物质循环

  对自然界中二氧化碳、水、氮的循环起到很重要作用。通过呼吸作用产生二氧化碳、尿液等可被植物重新利用。遗体被分解后,释放二氧化碳、含氮无机盐等也可被重新利用。

3、动物帮助植物传粉、传播种子

  动物在取食花粉、花蜜,或取食果实种子时,而无意起到帮助植物传粉、传播种子的作用。

  ①靠动物传粉的花叫虫媒花,它有一系列吸引媒介动物的特点(花冠大而鲜艳、有芳香的气味或甜美的花蜜),媒介动物多为媒介昆虫,如蜂、蝶、蛾等。

  ②某些植物的果实上带有小刺,适于钩挂在动物和人体上,如苍耳、鬼针草、虎尾草的种子等,可以靠动物帮助传播种子。当然种子的传播还可以靠风力(柳絮、葡公英)、靠水(椰子)等多种方式,这是植物长期进化对环境的适应。

(五)动物与人类生活的关系

1、人类的衣食住行、畜牧业和渔业生产、我国经济的发展等都离不开动物。

2、生物反应器

  利用生物反应器生产人类所需的物质,具有生产成本低,效率高,设备简单,产品作用效果显著(或活性高),减少工业污染等优点。如转基因动物的乳汁能够治疗相应的人类疾病。利用生物反应器除了能生产药品外,还能生产人类所需的营养品如无乳糖奶、含有人的转铁蛋白的牛奶、人牛混合奶等。科学家还利用蚯蚓生物反应器处理有机废物,生产营养价值较高的生物肥料等。

3、仿生

  (1)长颈鹿与宇航员失重现象

  长颈鹿之所以能将血液通过长长的颈输送到头部,是由于长颈鹿的血压很高。据测定,长颈鹿的血压比人的正常血压高出2倍。这样高的血压为什么不会使长颈鹿患脑溢血而死亡呢?这与长颈鹿身体的结构有关。首先,长颈鹿血管周围的肌肉非常发达,能压缩血管,控制血流量;同时长颈鹿腿部及全身的皮肤和筋膜绷得很紧,利于下肢的血液向上回流。科学家由此受到启示,在训练宇航员时,设置一种特殊器械,让宇航员利用这种器械每天锻炼几小时,以防止宇航员血管周围肌肉退化;在宇宙飞船升空时,科学家根据长颈鹿利用紧绷的皮肤可控制血管压力的原理,研制了飞行服──“抗荷服”。抗荷服上安有充气装置,随着飞船速度的增高,抗荷服可以充入一定量的气体,从而对血管产生一定的压力,使宇航员的血压保持正常。同时,宇航员腹部以下部位是套入抽去空气的密封装置中的,这样可以减小宇航员腿部的血压,利于身体上部的血液向下肢输送。

  (2)蝙蝠的回声定位与雷达

  蝙蝠在飞行时,不断从喉咙中发出超声波脉冲,声波碰到障碍物后被反射回来,蝙蝠再用耳朵接受回声,就可以判断前边物体的大小、方向和距离。科学家根据蝙蝠发出超声波探测目标的“回波原理”发明了雷达,用以及时探测飞机的方位和距离。

  (3)乌龟的龟壳与薄壳建筑

  龟壳的背甲呈拱形,跨度大,包括许多力学原理。虽然它只有2 mm的厚度,但使用铁锤敲砸也很难破坏它。建筑学家模仿它进行了薄壳建筑设计。这类建筑有许多优点:用料少,跨度大,坚固耐用。薄壳建筑也并非都是拱形,举世闻名的悉尼歌剧院则像一组泊港的群帆。

  (4)萤火虫与冷光

  萤火虫所发出的光是化学光,它通过一定反应将化学能几乎百分之百地转变成了光能。人们由此得到启发,模拟萤火虫发光原理制造了由电能转变为光能的荧光灯。但目前普通的荧光灯泡只能将所消耗的电能的6%~25%变成光能。如果萤火虫发光原理模拟得充分,荧光灯消耗的电能就会几乎百分之百地转换成光能,可以大量节约能源。

  除了上述应用外,仿生还广泛地应用于以下几个方面:①生物体与人造器官。如模仿蛙眼的结构原理制造的电子蛙眼应用于雷达系统、机场和交通要道上,起监视、防止事故发生的作用。②模拟人的大脑,制造“人工智能”计算机,它是会看、会听、会说、会写的计算机。③制造仿生材料。用仿生材料作为涂层和包裹材料,它能提高人体对移植器官的接受能力;仿生材料还可用来代替受损伤的韧带和动脉血管等。

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