系统-器官-组织-细胞-进化论-脊椎动物课件.ppt
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1、脊椎动物,生物奥赛辅导,教师:林黎华,(一)脊索动物的三大主要特征,1脊索 位于消化道背面,在胚胎发育过程中由原肠背侧的一部分细胞离开肠管而形成。能起骨骼的基本作用。低等脊索动物终生具有脊索;有的类群中,脊素则仅见于幼体。高等脊索动物只在胚胎期间出现脊索,成长时由分节的脊柱取代了。2背神经管非脊索动物神经系统的中枢部分呈索状,位于消化管的腹面。脊索动物神经系统的中枢部分呈管状,位于身体的背中线上,脊索(或脊柱)就在它的下面。背神经管由外胚层下陷卷褶所形成,在高等种类中分化为脑和脊髓两部分。3咽鳃裂 位于消化道前端的两侧壁上,左右成对的裂孔直接或间接与外界相通,这是咽鳃裂。它是一种呼吸器官,在低
2、等类群中终生存在,在高等类群则只见于某些幼体和胚胎时期,随后完全消失。,(二)脊索动物门分类概况,依据形态结构、生活习性和胚胎发育等特点,一般将脊索动物门分为尾索动物、头索动物和脊椎动物三个亚门。1尾索动物亚门l 脊索和背神经管只存在于幼体。成体包围在被囊中,一般为雌雄同体,异体受精。代表动物如海鞘,海鞘的发育过程中出现逆行变态,成体失去一些重要结构,形体变得比幼体更加简单。2头索动物亚门 脊索、背神经管和咽鳃裂这三个基本特征终生保留,脊索前端超出神经管之前。代表动物是文昌鱼。3脊椎动物亚门 脊索只在胚胎发育中出现,随即为脊柱所代替。依据外形及内部特征可分为6个纲:圆口纲、鱼纲、两栖纲、爬行纳
3、、鸟纲、哺乳纲。,(三)几个常见的名称,1无头类 指脊索动物中脑和感觉器官还没有分化出来,没有明显的头部的类群。2有头类 有明显头部的脊索动物,即脊椎动物。3无颌类 没有颌的脊椎动物,现存的类群只有圆口类。4颌口类 有颌的脊椎动物,包括鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类。5无羊膜类 在胚胎发育中不具羊膜的脊椎动物,包括圆口类、鱼类和两栖类。6羊膜类 在胚胎发育中具有羊膜的脊椎动物,包括爬行类、鸟类和哺乳类。,(四)脊椎动物分类鱼纲,1鱼类的外部形态(1)体型类型纺锤形:特点是头尾轴长,背腹轴较短,左右轮最短。侧扁形:特点是头尾轴短,左右轴更短,背腹轴相对显著增加。扁平形:特点是背腹轴特别短,左
4、右轴特别长。棍棒形:其特点是头尾轴特别长,背腹轴和左右轴很短。(2)鳍的种类及功能鱼类的鳍可分为两类:一类是偶鳍,包括胸鳍和腹鳍各一对;另一类是奇鳍,包括背鳍、臀鳍和尾鳍。偶鳍的功能是维持身体平衡,改变运动方向和拨水划行的作用。背鳍和臀鳍的主要功能是防止鱼左右倾斜和摇摆。尾鳍有推进平衡和转向的作用。尾鳍类型有原形尾、歪形屋和正形尾等三种。(3)鳞片的类型及功能:鳞片是由皮肤中的真皮衍生出来的。盾鳞:软骨鱼类特有的鳞片,由表皮和真皮联合生成。从脊椎动物牙齿的发生和构造来看,它和牙齿应该是同源器官。硬鳞:这是硬骨鱼中最原始的鳞片,由真皮演化来的,见于鲟鱼和雀鳝等。骨鳞:大多数硬骨鱼的鳞片,也是由真
5、皮演化来的,覆瓦状的排列分布于体表,有利于增加躯体的灵活性。(4)侧线的结构与功能侧线鳞有规律地排列形成一条线纹就叫侧线。鱼类的侧线器官是重要的感觉装置,能感受低频振动,判断水流及周围环境情况。,(四)脊椎动物分类鱼纲,2鱼类与水中生活相适应的特征(1)身体呈纺锤形,无颈部,在游泳时大大减少阻力。(2)体表有鳞片,皮肤富有粘液腺,其分泌的粘液,能减轻游泳时皮肤与水间的摩擦力。这种粘液腺是单细胞的。(3)用鳃呼吸,浸润在水中的鳃能够完成气体交换。(4)用鳍运动,鱼类出现成对附肢提高了动物的活动能力。(5)与陆生种类不同,无眼睑、无泪腺、无唾液腺。,(四)脊椎动物分类鱼纲,3鱼类的内部结构以鲫鱼为
6、例(1)皮肤 由表皮层和真皮组成。表皮层有单细胞腺,分泌粘液于体表,减轻阻力,保护身体。(2)骨骼 鱼类出现了上下颌,是脊椎动物进化史上的重大转折点。椎体为双凹推,有了脊柱,脊柱的功能是支持身体保护脊髓和主要血管,脊柱分化程度很低,分为躯干椎和尾椎。附肢骨与脊柱不连接。(3)肌肉 肌肉分化程度不高,由肌节组成,肌节之间有肌隔联系,分节现象明显。有些种类的发电器官是由肌肉转变而来的,如电鳐、电鳗等;有些种类的发电器官由真皮腺转化来的,如电鲇。(4)鳃 鳃是鱼类适应水中生活的一个重要结构。软骨鱼类和硬骨鱼类的鳃具有不同的特点:软骨鱼类的鳃比较原始,鳃裂开口于体外,鳃隔发达,每侧具有四个全鳃、一个半
7、鳃;硬骨鱼类的鳃裂外侧有鳃盖保护,鳃隔退化,每侧有四个全鳃。(5)鳔 鳔是胚胎发育时从消化管区分出来的突起,充满气体。有一室、二室或多室之分。鳔具有辅助呼吸的功能,还有通过鳔内气体的变化改变鳔的体积,使得鱼体上浮或下沉的作用。此外还能辅助听觉,适应水中的压力。,(四)脊椎动物分类鱼纲,3鱼类的内部结构以鲫鱼为例(6)循环 循环系统主要由心脏和血管组成。鱼类循环系统的特点是:心脏具有两腔,即一心房、一心室,心脏中的血是缺氧血,血行属于单循环;心脏很小,血流的速度也很慢,这与代谢活动较低的水生生活方式有关;鱼类心脏的位置较其他脊椎动物更向前移,很接近头部,腹面有肩带保护。(7)排泄 鱼类的肾脏属于
8、中肾。肾脏除了有泌尿的功能之外,还有一个重要的特点,就是调节体内的水分,使之保持恒定。(8)神经和感觉 脑虽有明显的五部,但大脑所占的比例还很小,且硬骨鱼类的大脑背面还只是上皮组织,没有神经细胞;鱼的晶状体呈圆球形,没有弹性,其曲度又不能改变,只能靠晶体后方的镰状突起来调节晶体和视网膜之间的距离,所以鱼类是近视的;大多数鱼类没有眼睑,因此鱼眼经常张开,不能关闭;鱼类只有内耳。(9)生殖 鱼类的生殖器官主要由生殖腺和生殖导管两部分组成,生殖腺一般都成对,左右对称。都是雌、雄异体,体外受精,体外发育。,(四)脊椎动物分类鱼纲,4鱼钢的分类(1)软骨鱼系 终年保留软骨,鳃裂直接露于体外,绝大多数种类
9、鳃间隔发达;身体被盾鳞,歪形尾;雄体有特殊的交接器,体内受精。板鳃亚纲:主要特征包括口大,5个鳃裂直接通于体外,眼后有一上喷水孔。主要类群有鲨目和鳐目。全头亚纲:主要的特征是头大而侧扁,头侧有4对鳃裂,由鳃盖掩盖;无鳞,尾部尖,如黑线银鲛。(2)硬骨鱼系 硬骨鱼类具替代性硬骨和膜性硬骨;体多被骨鳞;鳃隔退化,鳃裂不直接开口体外;有鳔或肺;体外受精,雄性无鳍脚,属于正尾形。肺鱼亚纲:体呈纺锤形、硬骨不发达,终生残存有脊索,鳔能执行肺的功能,有内鼻孔。现存的种类主要有澳洲肺鱼、美洲肺鱼非洲肺鱼。总鳍亚纲:偶鳍为带鳞的肉叶,其内部骨骼的排列与陆生脊椎动物肢骨的排列极为相似。有内鼻孔,鳔能行气呼吸。这
10、也是古老的鱼类,矛尾鱼是保留到今天的总鳍鱼,是动物界珍贵的“活化石”之一。辐鳍亚纲:多数种类具骨鳞,骨骼几乎全是硬骨,各鳍由真皮性辐射鳍条支持,无内鼻孔。包括的种类很多,占现代鱼总数的90%以上。,(四)脊椎动物分类两栖纲,1两栖纲对陆生环境的初步适应(1)两栖动物皮肤轻微角质化,能防止体内水分的蒸发,较适应干燥的陆栖环境。(2)从空气中获得氧气,上陆后可直接获得氧气,用肺进行呼吸。(3)循环系统进一步完善,有体循环和肺循环,心脏由二心房一心室组成。(4)出现五趾型肢,两栖类发展了五趾型四肢,前肢活动范围增大。(5)神经系统的进一步适应,两栖类大脑体积增大,分左右两个半球,有大脑皮层雏形。2两
11、栖类对陆生环境适应的不完全性 两栖动物获得了一系列陆生生活的特征,但还不完善,具体表现在:(1)皮肤仍依赖于湿润的环境。(2)心脏只有一个心室,血液中混合血高。(3)肺发育不完善,以皮肤作辅助呼吸器官。(4)体外受精,幼体水中发育,胚胎没有羊膜。,(四)脊椎动物分类两栖纲,3两栖类的主要特征(1)皮肤 两栖动物的皮肤由表皮和真皮构成,表皮角质层不发达。皮肤含有大量的腺体和血管,有呼吸功能。粘液腺为多细胞腺体,与鱼类的单细胞腺不同,粘液腺分泌的粘液使皮肤经常保持湿润。(2)骨骼 两栖类的脊柱比鱼类的脊柱有较大的分化,由颈椎、躯干椎、荐椎和尾椎所组成。颈椎的分化与两栖类上陆后头部进行灵活转动有关。
12、荐椎的分化,使腰带与脊柱连接,从而后肢获得了牢固的支持。两栖类已具有陆栖脊椎动物附肢的结构特点。头部具有两个枕髁,具有耳柱骨。(3)呼吸 两栖类成体用肺和皮肤呼吸。两栖类具一对囊状的肺,是陆地脊椎动物的重要特征。不过结构还十分简单,肺的内壁仅有少数皱褶,呼吸表面积不大。两栖类由于不具肋骨和胸廓。肺呼吸是采用特殊的咽式呼吸完成。(4)循环 肺呼吸导致双循环出现,双循环提高了血循环的压力和速度。不完善的双循环和体动脉内含有混合血液,是两栖类的特征。心脏由静脉窦、心房、心室和动脉圆锥四部分组成。左心房接受富氧血,右心房接受缺氧血。(5)生殖 雄蛙的生殖腺有一对睾丸,产生精子;肾管有输精和输尿的功能。
13、雌性具一对输卵管、子宫。雌性的输卵管和输尿管是分开的。,(四)脊椎动物分类两栖纲,4两栖类的分类概述 全世界有两栖动物2800余种。(1)无足目 这是原始的一类,又是营钻穴居生活的特化类型。体呈蠕虫状,无四肢。鱼螈为本目代表,主要产于亚洲热带地区,近年来在我国云南省西双版纳采获。(2)有尾目 这是更适合于水中生活的较低等的一目,多数种类终生生活在水中,一部分种类变态后,离开水到潮湿地上生活。体长形,有四肢或仅有前肢,尾终生存在。幼体用鳃呼吸,成体用肺呼吸,也有一些种类终生有鳃而缺少肺。大鲵、蝾螈都属于本目。(3)无尾目 这是现代两栖类中较为高等、种类最多、分布最广的一目。成体无尾,有发达的四肢
14、,后肢强大,适于跳跃或游泳,通常营水陆两栖生活,但生殖时必须回到水中。我国发现的种类有黑斑蛙、金线蛙、林蛙、雨蛙、树蛙、蟾蜍等。,(四)脊椎动物分类爬行纲,1爬行纲的主要特征(1)羊膜卵 爬行动物都产大型的羊膜卵,羊膜卵的出现对脊椎动物完全摆脱水环境,对成功登陆产生重大影响。羊膜卵的特点是,在胚胎发育过程中,发生三层胚膜包围胚胎:外层称绒毛膜,内层称羊膜,另有尿囊膜(见右图)。羊膜腔中充满着液体,称羊水。羊膜卵外包石灰质的硬壳或不透水的韧性纤维质卵膜。能防止卵的变形、损伤和水分蒸发,防止细菌侵入。卵壳具通气性,不影响胚胎的气体交换。卵具卵黄,保证胚胎发育的养料。(2)外形 爬行类是适应于陆栖生
15、活的类群,具有四足动物的基本形态。体表被覆角质鳞片,指(趾)端具爪是其在外形上与两栖类的根本区别。蜥蜴和鳄的体型可做典型代表。四肢较两栖类强健,颈部外观明显,尾发达。某些类群适应于穴居及水栖生活,在外表上有较大的特化。(3)皮肤 皮肤角质化程度加深,被有角质鳞片或角质盾片。角质鳞(如蜥蜴、蛇)是由表皮细胞角质化形成的,骨质甲(龟、鳖)是由真皮组织形成的。体表干燥,缺少腺体,比较坚硬,能有效防止体内水分的散失。爬行类动物的真皮内含有各种色素细胞,由于色素细胞的变化,使动物的体色与周围环境适应。(4)呼吸 爬行动物既没有鳃,也不用皮肤呼吸,它的肺比两栖动物的发达。肺脏一对,外观似海绵状。具有喉头和
16、以软骨环支持的长气管。肺的内壁有复杂的间隔,把内腔分隔成蜂窝状小室,可以扩大与空气接触的面积。(5)骨骼和肌肉 爬行类骨骼系统发育良好,适应于陆生。主要表现在脊柱分区明显、颈椎有寰椎和枢椎的分化,提高了头部及躯体的运动性能。躯干部具有发达的肋骨和胸骨,加强了对内脏的保护并协同呼吸动作的完成,头骨骨化良好,很多种类具有颞窝和眶间隔。具单一枕骨踝。肌肉进一步分化,出现肋间肌,协同完成呼吸运动,皮肤肌有控制鳞片活动的作用。(6)循环和排泄 爬行类的心脏由两个心房,一个心室组成,心室内有不完全的隔膜。血液循环为不完全的双循环。后肾成为爬行类与所有羊膜动物的主要排泄器官,后肾形成的尿液经后肾导管输至泄殖
17、腔后排出。(7)神经与感觉 大脑半球比较发达,出现新脑皮,脑神经12对。听觉器官有了进一步发展,出现外耳道。,(四)脊椎动物分类爬行纲,2现存爬行纲的分类 现存的爬行动物,全世界有5700多种,主要分布于热带和亚热带,温带较少,寒带更少,它们分属于四个目:(1)喙头目 喙头目是爬行纲中最古老的类群之一,大多生存在中生代。主要特征是嘴长似鸟喙,顶眼发达,端生齿,无鼓膜、鼓室;雄性无交配器官。现今仅残存一种喙头蜥(楔齿蜥)。它的外形和大蜥蜴相似,长可达75厘米。其分布只限于新西兰东北部一些小岛上,被喻为“活化石”。(2)龟鳖目 这是爬行纲中最为特化的一类,它的身体宽短,以硬壳保护身体。壳的内层为骨
18、质板,外层为角质甲(如龟)或为软的表皮(如鳖)。一般营水栖生活(淡水或海水),少数营陆地生活,但产卵都在陆上,常见的种类有龟、鳖和海龟等。(3)有鳞目 这是现代爬行动物中数量最大、种类最多的一个目。蜥蜴亚目:大多数种类的前后肢都发达,眼发达有可动眼睑;具外耳道。例如石龙子、壁虎。非洲和马达加斯加岛产的避役,它的皮肤能随环境的变化而迅速变色,俗称变色龙。蛇亚目:是较为特化的一支,适于用腹部爬行,体呈圆筒形,无四肢和胸骨(仅蟒蛇有后肢的残余),腰带可能存留,但肩带不一定存在。蛇能吞食比它自己身体还要粗的大型食物,其原因是构成上下颌的骨骼间都是能动的关节,这是蛇类具有的结构特点。肋骨的腹端支持腹鳞,
19、靠脊柱的左右弯曲和皮下肌的作用而使肋骨移动,腹鳞也随之运动,蛇体就能以腹部贴地面而爬行。(4)鳄目 鳄目在爬行纳中结构最为高等。头骨骼具有特化的双颞窝。方骨不可动。槽生齿。四肢健壮,趾间具蹼。耻骨退化。尾侧扁。泄殖腔孔纵裂,雄体具单个交配器。我国特产的扬子鳄,是鳄类中较小型者,体长约2米,吻短而钝,属于纯吻鳄。鳄类和恐龙有共同的祖先,是恐龙的近亲。因此,在科学研究上有较高的价值。扬子鳄是世界公认的濒危种和禁运种,为我国的珍贵动物。,(四)脊椎动物分类鸟 纲,1鸟类的躯体结构概述 鸟类的躯体结构特点,在许多方面都体现了对飞翔生活的适应。(1)皮肤 鸟类的皮肤薄而软,便于肌肉的剧烈运动。皮肤衍生出
20、角质化物羽毛。表皮的角质层较薄,这是由于有鸟羽的覆盖,皮肤不与干燥空气直接接触造成的。在没有羽毛的地方,皮肤则有厚的角质鳞覆盖。(2)骨骼 骨骼多具蜂巢状,既轻又坚固,适于飞翔生活;椎体为异凹型,使关节活动的灵活性加强。最后几个胸椎、全部腰椎、荐椎和部分尾椎完全愈合在一起,称综荐骨,为腰部的坚强支柱。单一枕髁和颈椎相关节。开放式骨盆。(3)消化系统 现代鸟无牙齿;咀嚼功能通常由砂囊代替。嗉囊有贮存食物和软化食物的功能。胃分为腺胃和肌胃(砂囊),肌胃肉层发达。鸟类的直肠短,不贮存粪便。(4)循环系统 鸟类的循环系统反映了较高的代谢水平,主要表现在:动静脉血液完全分开、完全的双循环(心脏四腔,具右
21、体动脉弓),心脏容量大,心跳频率快、动脉压高、血液循环迅速,气体和营养物质运输快。(5)呼吸系统 肺呈海绵状,由大量的细支气管组成。气管分为三级:初级支气管、次级支气管、三级支气管(微支气管)。气体交换在微支气管中进行。鸟类的气囊是呼吸的辅助系统,分布于内脏器官,无气体交换功能。气囊还具有减轻身体重量、减轻器官间摩擦和散热的功能,鸟类还具有双重呼吸的特点,即在吸气及呼气时肺内均能进行气体交换。,(四)脊椎动物分类鸟 纲,1鸟类的躯体结构概述(6)排泄系统 鸟类的排泄系统胚胎经历前肾和中肾,成体的泌尿器官为后肾。肾小球的数目比哺乳类大两倍,这对于在旺盛的新陈代谢过程中,能迅速排除废物,保持盐水平
22、衡是有利的。输尿管开口于泄殖腔中。尿的主要成分为尿酸,呈半凝固的白色结晶。鸟类不具膀胱,产生的尿连同粪便排出体外。(7)生殖系统 雄性生殖系统具有成对的睾丸和输精管,输精管开口于泄殖孔。雌性生殖系统,只有左侧卵巢和输卵管。体内受精、体外发育,有筑巢、孵卵、育雏行为。幼鸟的类型有两种:一种是早成鸟,刚孵出则体被绒毛,眼已睁开,可随亲鸟觅食,如雁形目、鸡形目;另一种是晚成鸟,刚孵出时体表光裸或仅具稀绒毛,眼未睁开,需亲鸟喂食,如隼形目、雀形目等。(8)神经和感觉 鸟类的大脑、小脑、中脑都很发达。大脑半球较大,这主要是由于大脑底部纹状体的增大。在鸟类,纹状体是管理运动的高级部位,也和一些复杂的生活习
23、性相关。实验证明:切除鸟的一部分纹状体后,它的正常的兴奋和抑制就被破坏,视觉受影响,求偶、营巢等习性丧失。鸟类的大脑皮层并不发达,小脑很发达,这与鸟类飞翔运动的协调和平衡相关。中脑在背部构成一对发达的视叶。在鸟类的感觉器官中,最发达的是在空中飞翔时起重要作用的视觉器官,而嗅觉器官不发达。鸟眼依靠发达的睫状肌可以迅速地调节视力,由远视变为近视。因此,当鸟在树林中疾飞时,从未和树枝相碰,或由高空俯冲到地面觅食时,也能在一瞬间由“远视眼”调整为“近视眼”。瞬膜发达,飞行时能遮盖眼球,起保护作用。(9)恒温及其生物学意义 恒温是产热和散热的平衡,体温保持相对的稳定。其意义是:高而恒定的体温,促进体内新
24、陈代谢的速度。恒温减少了动物对外界温度条件的依赖性,获得夜间活动的能力和在极地大陆上存活的能力。,(四)脊椎动物分类鸟 纲,2鸟类的进步性特征(1)具有高而恒定的体温(约为3744.6),减少了对环境的依赖性。(2)具有迅速飞翔的能力,能借主动迁徙来适应多变的环境条件。(3)具有发达的神经系统和感官,以及与此相联系的各种复杂行为,能更好地协调体内外环境的统一。(4)具有较完善的繁殖方式(造巢、孵卵和育雏),保证了后代有较高的成活率。,(四)脊椎动物分类鸟 纲,3鸟纲的分类概述(1)平胸总目 主要特征是:后肢强大,胸扁平,无龙骨突,不具飞翔能力;羽毛分布全身,无羽区及裸区之分,羽枝不具羽小钩,因
25、而不形成羽片。常见种类有驼鸟、见雏鸟。(2)企鹅总目 潜水生活的中、大型鸟类,具有一系列适应潜水生活的特征。前肢鳍状,适于划水。具鳞片状羽毛(羽轴短而定,羽片窄),均匀分布于体表。尾短,腿短而移至躯体后方,趾间具馍,适应游泳生活。在陆上行走时躯体近于直立,左右摇摆。皮下脂肪发达,有利于在寒冷地区及水中保持体温。骨骼沉重而不充气。胸骨具有发达的龙骨突起,这与前划水有关。游泳快速。该目分布限在南半球。代表为王企鹅。(3)突胸总目 通常翼发达,善于飞翔,龙骨突发达,最后46枚尾椎愈合为一块尾综骨。一般具有充气性骨骼,正羽发达,构成羽片,体表有羽区、裸区之分。雄鸟绝大多数不具交配器官。该总目的鸟类种类
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