Il nucleo della sezione è costituito dalla collezione che il medico Adolfo Lensi compose tra la fine dell'Ottocento e i primi del Novecento con esemplari della fauna fossile locale e della fauna contemporanea del Padule di Fucecchio. Questi ultimi furono raccolti da lui stesso ed altri se ne aggiunsero per donazioni o acquisti per un totale di circa 300 esemplari. La collezione, conservata nella Villa Lensi presso Ponte a Cappiano fino all'acquisto nel 1978 da parte del Comune di Fucecchio, dopo un accurato restauro conservativo, è esposta all'ultimo piano di Palazzo Corsini. 

Nella prima sala si trovano esemplari ordinati per i tipi di ambiente del Padule di Fucecchio e delle aree limitrofe: le acque basse e le acque profonde, il canneto, la garzaia, le aree boscate, i prati e i coltivi. Nella seconda sala gli esemplari sono invece ordinati con criterio sistematico all'interno delle vetrine originali. 

La collezione ha un notevole interesse storico e naturalistico come testimonianza della ricchezza avifaunistica del Padule di Fucecchio; fra gli uccelli acquatici esposti, troviamo infatti specie rare come il Gobbo rugginoso, ormai estinto nel nostro Paese, il Pollo sultano, sopravvissuto solo in Sardegna, e la Moretta tabaccata.

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