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科学家从形态学上观察，认为鸭嘴兽应归属于鸟类，其理由是：它那扁平的鸭嘴形嘴巴是角质的，没有哺乳动物特有的肉质的口唇；成年动物与鸟类一样，没有牙齿；尾巴扁平而宽阔；脚上长蹼，善于游泳；以下蛋来繁殖后代，胚胎靠卵黄的营养发育；雌体只有一侧生殖器官发生作用。这一系列特征都和鸟类相似。另一些科学家却认为，鸭嘴兽靠乳汁来哺育幼仔，浑身密布着浓褐色的短兽毛，应该归于哺乳动物。
经过多年的争论，最后，动物学家以兽毛和哺乳作为分类的主要依据，将鸭嘴兽列入哺乳动物，称它为卵生的哺乳动物。因为在动物世界里，只有哺乳动物才有圆形的毛(鸟类的羽毛是扁的)，才分泌真正的乳汁，而这两点鸭嘴兽都具备了。此外，鸭嘴兽还有肌肉质横膈膜、左体动脉弧（鸟类只有右体动脉弧），这些也是哺乳动物的特征。至于“鸭嘴兽”一名，是在这种动物被确认为兽类以后，根据它的嘴和鸭嘴相似才取名的。
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