高等的脊椎动物-哺乳纲.ppt
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1、第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),第一节 哺乳纲的主要特征 哺乳动物是全身被毛、运动快速、恒温、胎生和哺乳的脊椎动物。它是脊椎动物中躯体结构、功能和行为最复杂的个高等动物类群。哺乳动物的进步性持征表现在以下几个方面:1.具有高度发达的神经系统和感官,能协调复杂的机能活动和适应多变的环境条件。2.出现口腔咀嚼和消化,大大提高了对能量的摄取。3.具有高而恒定的体温(约为25一37),减少了对环境的依赖性。4.具有在陆上快速运动的能力。5.胎生、哺乳,保证了后代有较高的成活率。以上特征在躯体结构上的生物学表现具体为:,第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),全身被毛
2、,胎生,具有胎盘(单孔类除外),哺乳(具乳腺)。四肢经扭转位于身体腹面。头骨合颞窝型,双枕髁,具有完整的次生硬腭和肌肉质软腭。下颌为单一齿骨,齿骨上着生槽生异型齿,为再生齿。具汗腺;血液完全双循环,保留左体动脉弓。肺泡是气体交换的最终场所。具有肌肉质横隔。发展了外耳壳,听小骨3块。大脑发达且机能皮层化,发展了新小脑,有迅速学习的能力和灵活可塑的行为。,第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),一、胎生、哺乳及其在动物演化史上的意义1、胎生(vivipary)受精卵(单孔类除外)在进入母体子宫后,植入子宫壁中,其绒毛膜和尿囊与母体子宫内膜结合形成胎盘,胎儿发育过程中所需营养和氧气以及
3、排泄的废物是通过胎盘来传递的。胎盘是由胎儿的绒毛膜(chorion)和尿囊(a11antois),与母体子宫壁的内膜结合起来形成的。胎儿与母体这两套血液循环系统并不通连,而是被一极薄(约2um厚)的膜所隔开,营养物质和代谢废物是透过膜弥散作用(用具高度特异选择性)来交换的(允许氧、二氧化碳、盐、糖、尿素、氨基酸、简单的脂肪以及某些维生素和激素通过,大蛋白质分子、红血细胞以及其它细胞均不能透过)。哺乳类的胎盘分为无蜕膜胎盘和蜕膜胎盘。无蜕膜胚胎的尿囊和绒毛膜与母体子宫内膜结合不紧密,易于脱离,胎儿出生时子宫壁不大出血。蜕膜胎盘的尿囊和绒毛膜与母体子宫内膜结为一体,胎儿产生时需将子宫壁内膜一起撕下
4、产出,造成大量流血。蜕膜胎盘的效能高,更有利于胚胎发育。,第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),受精卵发育至胎儿成熟产出期间称为妊娠期,是在母体子宫内进行(但胎生有袋类的胎盘不是真正的胎盘,而是卵黄囊胎盘,幼仔发育不完全即产出,需在母体腹部育儿袋中含着母兽的乳头继续发育直至成熟)。而胎儿发育完成后产出的过程即为分娩。不同类群的兽类所产仔兽数是不同的。胎生为发育的胚胎提供了保护、营养以及稳定的恒温发育条件,保证酶活动和代
5、谢活动正常进行,使外界环境条件对胚胎发育的不利影响减低到最小程度。2、哺乳母体具有乳腺(高度特化的汗腺)和乳头,乳头的个数通常与一胎所产胎儿数相当。卵生的原兽亚纲动物具乳腺但无乳头,母兽孵化出的幼兽舔食母兽腹部乳腺区分泌的乳汁。以乳汁哺育幼兽,是使后代在较优越的营养条件和安全保护下迅速成长的生物学适应。乳汁含有水、蛋白质、脂肪、糖、无机盐、酶和多种维生素。,第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),哺乳类产幼仔的生长速度因种类而异,新生儿的生长率一般与该种动物乳汁内所含蛋白质的量相关。二、哺乳纲躯体结构(一)外形 体外被毛为哺乳类外形最显著的特点。前肢的肘关节向后转、后肢的膝关节向
6、前转,从而使四肢紧贴于躯体下方,大大提高了支撑力和跳跃力,有利于步行和奔跑,结束了低等陆栖动物以腹壁贴地,用尾巴作为运动辅助器官的局面头、颈、躯干和尾等部分,在外形上颇为明显。尾为运动的平衡器官,大都趋于退化。适应于不同小活方式的哺乳类,在形态上有较大改变。,第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),飞翔种类前肢特化,具有翼膜。,穴居种类体躯粗短,前肢特化如铲状,适应掘土。,水栖种类体呈鱼形,附肢退化呈桨状。,第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),(二)皮肤及其衍生物 哺乳类的皮肤结构致密,具有敏感的感觉功能和控制体温的功能。为结构和功能最为完善的脊椎动物皮肤。致密
7、的皮肤具有良好的抗透水性,能有效地抵抗张力和阻止细菌侵入,起着重要的保护作用。哺乳类的皮肤在整个生命过程中是不断更新的。皮肤的质地、颜色、气味、温度以及其它特性,能够与环境条件相协调。哺乳类皮肤的主要特点:1表皮和真皮均加厚。表皮的角质层发达。真皮为致密的纤维性结缔组织构成,内含丰富的血管、神经和感觉末梢,能感受温、压及疼觉。表皮及真皮内有黑色素细胞(melanocytes),能产生黑色素颗粒,使皮肤呈现黄、暗红、褐及黑色。在真皮下有发达的蜂窝组织,能贮蓄丰富的脂肪,构成皮下脂肪层,起着保温和隔热作用,也是能量的贮备基地。,第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),第二十章 最高等
8、的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),小型啮齿类的表皮只有几层细胞,象、犀牛、河马及猪有几百层厚,称硬皮动物(pachyderms),第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),2被毛(hair)毛是由表皮角质化形成,与角质鳞片及羽毛为同源结构。毛由毛干和毛根组成:毛根埋在皮肤深处的毛囊内,外被毛鞘,毛根末端膨大部分为毛球。毛球基部即为真皮构成的毛乳头,内具丰富的血管,供应毛生长所需的营养物质。在毛囊内有皮脂腺的开口,所分泌的油脂能滋润毛和皮肤。毛囊基部有竖毛肌附着。毛干是由髓质、皮质和鳞片层构成,髓质疏松多孔(保温),皮质坚韧有弹性(决定毛色),鳞片层为角质细胞(具保护作用)。根据
9、毛的结构特点,可分为针毛(长而坚韧,有毛向,具保护作用)、绒毛(位针毛下层,无毛向,毛干的髓部发达,保温性强)和触毛(特化的针毛,起触觉作用)。毛在春秋季有季节性更换,称为换毛。,第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),3皮肤腺特别发达 哺乳类皮肤腺来源于表皮的生发层,为多细胞腺。常见的有:皮脂腺(sebaceous gland):泡状腺,多开口于毛囊基部。汗腺(sweat gland):管状腺,下陷入真皮深处,盘卷成团,外包以丰富的血管。体表的水分蒸发散热,是哺乳类调节体温的一种重要方式。同时,血液中所含的一部分代谢废物(如
10、尿素)也随之排出。汗腺不发达的种类(如狗),体热散发主要靠口腔、舌和鼻表面蒸发。乳腺(mammary gland):为哺乳类所特有的腺体,是一种管状腺与泡状腺复合的腺体,也可认为是特化的汗腺。乳腺乳腺常丛聚开口于躯体的特异部位,如鼠蹊部(牛、羊)、腹部(猪)和胸部(猴)。一般乳头对数与所产幼仔的数目相当,例如猪为45对、牛羊为2对、猴与蝙蝠为1对。味腺(臭腺)(secnt gland):味腺为汗腺或皮脂腺的衍生物(如麝的麝香腺、黄鼠狼的肛腺),对于哺乳类(特别是社会性集群种类)同种的识别和繁殖配对有重要作用。,第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),4、具有多种皮肤衍生物1)爪c
11、law 哺乳类的爪与爬行类的爪同源,皆为指(趾)端表皮角质化的产物,为陆栖步行时指(趾)端的保护器官。常见的类型除爪以外,尚有蹄(hoof)和指甲(nail),均为爪的变形。2)角(horn)角为头部表皮及真皮部分特化的产物,为有蹄类的防卫利器。一般分为:洞角:不分叉,终生不更换,为头骨的骨角外面套以由表皮角质化形成的角质鞘构成。如牛角。实角:分叉的骨质角,通常多为雄兽发达,且每年脱换一次。如鹿角。刚生出的鹿角外包富有血管的皮肤,此期的鹿角称鹿茸,为贵重的中药。瘤角:长颈鹿的角终生包被有皮毛,是另种特殊结构的角。表皮角:表皮角质形成,如犀牛角。,第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammali
12、a),第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),(三)骨骼 哺乳类的骨路系统十分发达,支持、保护和运动的功能进一步完善化。脊柱分区明显,结构坚实而灵活。四肢下移至腹面,出现肘(elbow)和膝(knee),将躯体撑起,适宜在陆上快速运动。哺乳动物骨骼系统的演化趋向是:骨化完全,为肌肉的附着提供充分的支持;愈合和简化,增大了坚固性并保证轻便;提高了中轴骨的韧性,使四肢得以较大的速度和范围(步幅)活动;长骨的生长限于早期,与爬行类的终生生长不同,提高了骨的坚固性并有利于骨骼肌的完
13、善。,第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),1脊柱、肋骨及胸骨脊柱分为颈、胸、腰、荐5部分。脊椎椎体为双平型,椎体间有软骨的椎间盘相隔,椎间盘内有一髓核,是脊索退化的痕迹。颈椎数目大多为7枚,是哺乳类特征之。胸椎连有肋骨,并与肋骨、胸骨形成胸廓。成体的荐椎多愈合为荐骨,在与腰带结合中增加了坚固性和后肢承重能力。尾推数目不定而且退化。,第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),2头骨全部骨化,骨块减少,愈合紧密,枕骨逐渐向腹面移动。是哺乳类的一个明显特征。双枕髁
14、,头骨合颞窝型。具发达的颧弓(由颌骨与颞骨的突起以及颧骨本体所构成),以作为强大的咀嚼肌的起点。有完整的骨质次生腭,并有肌肉质的软腭形成,使内鼻孔进一步后移至咽部,鼻腔和口腔完全分开。从而使咀嚼时能完成正常呼吸。|下颌仅由1对齿骨构成,并直接与脑颅相关。具有哺乳类特有的3块听小骨:即镫骨、砧骨和锤骨。鼻腔内出现复杂的鼻甲骨,与发达的嗅觉相关。并因鼻腔的扩大而有明显的“脸部”。,第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),3带骨及肢骨四肢经历扭转(后肢的膝关节角顶朝前,前肢的肘关节角顶朝后,且四肢转而位于躯体下方)。肩带由肩胛骨、锁骨组成,肩胛骨发达而稳定,锁骨退化。仅在攀缘(如猴)、
15、掘土(如鼹鼠)和飞翔(如蝙蝠)等类群发达。哺乳类肩带的简化与运动方式的单性有密切关系。腰带由髂骨、坐骨和耻骨组成,髂骨与荐骨牢固结合,耻骨和坐骨在腹中线结合,形成封闭式骨盆。在足型上有跖行、趾行和蹄行型3种类型。,第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),(四)肌肉:与爬行类相似,但更加发达和复杂化。四肢肌肉发达。具特有的隔肌,参与形成分隔胸腔和腹腔的横隔,其收缩舒张参与呼吸动作。皮肤肌发达;在灵长类面部出现表情肌。头部有强大的咀嚼肌附着于颧弓。腹部的腹直肌仍保留原始分节状态
16、。,第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),(五)消化 从结构和功能方面看,消化系统主要表现在消化管分化程度高、出现了口腔消化,消化腺十分发达,进一步提高了消化力。1口腔及咽部 哺乳类的咀嚼和口腔消化方式面临着一系列新的矛盾(例如口腔咀嚼与呼吸的矛盾,食物的粉碎、湿润和酵解问题等),因而引起口和咽部结构发生改变。哺乳类开始出现肉质的唇(lip),有颜面肌肉附着以控制运动,为吸乳、摄食及辅助咀嚼的重要器官。草食种类的唇尤其发达,有的在上唇还具有唇裂(如兔)。与口腔咀嚼活动相适应,口裂缩小,出现颊部(cheek),使咀嚼的食物碎屑不致掉落。树栖生活类群如松鼠、猴的颊部还发展了袋状构造
17、,称为颊囊(cheek pouch),用以暂时贮藏食物。,第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),口腔的顶壁是由骨质的硬腭(次生腭)以及从硬腭向后的延伸部分软腭(soft palate)所构成。这个顶壁把鼻腔开口(内鼻孔)与口腔分隔开。腭部常有成排的具角质上皮的棱,与咀嚼时防止食物滑脱有关。草食及肉食种类角质棱发达;鲸须(whalebone)即为此种角质棱的特化物所构成的特殊滤食器官。肌肉质的舌(tongue)在哺乳类最为发达。与摄食、搅拌及吞咽动作有密切关系。舌表面分布有味觉器官称味蕾(taste bud),为一种化学分析器。舌也是人的发音辅助器官。哺乳类的前颌骨、颌骨及下颌骨
18、(齿骨)上着生有异型齿(heterodont dentition),为槽生齿,分化为:门牙*(切牙,iincisor):切割食物的功能。犬牙(尖牙ccanine):撕裂功能。臼齿(磨牙,mmolar):具有咬、切、压、研磨等多种功能。哺乳类牙齿的形状和数目均有很大变异。齿型和齿数在同一种类是稳定的,这对于哺乳动物分类学有重要意义。通常以齿式(dentalformula)来表示一侧牙齿的数目,例如:猪为=44;牛为=32;鼠为=16;猴与人的齿式均为=32。,第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),哺乳类的牙齿有乳齿与恒齿的区别。乳齿脱落以后即代以恒齿,恒齿终生不再更换。此种生齿类
19、型称为再出齿。与低等种类的多出齿不同,后者牙齿易脱落,一生中多次替换,随掉随生。哺乳类的前臼齿(premolar)和门牙、犬牙有乳齿。臼齿无乳齿。在进化过程中,哺乳动物出现各种适应辐射,即肉食类、草食类和杂食类。齿型(特别是臼齿)上的变化能够反映哺乳动物的演化程度高低。一般认为:原始哺乳动物(以现存食虫目为代表)臼齿形态为三尖齿。在进化过程中臼齿发生“方化”现象。以干草为食者,其齿冠为高冠齿,臼齿面上的齿尖特化为各种形态,如齿尖平圆,像小丘的丘形齿(杂食性哺乳动物的猪、熊等);齿尖扩展成为新月状的新月形齿(鹿类等);一系列齿尖连成一线,成屋脊状的脊形齿(象类等)。因此,牙齿尤其是臼齿的结构既可
20、作为分类的依据,又是根据磨损程度鉴定年龄的一种手段。,第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),牙齿是真皮与表皮(齿的釉质)的衍生物。是由齿质(dentine)、釉质(珐琅质)(enemel)和齿骨质(白垩质)(cement)所构成。齿质内有髓腔,充有结缔组织、血管和神经,供应牙齿所需营养。釉质是体内最坚硬的部分,覆盖于齿冠部分。齿骨质覆于齿根外周,与颌骨的齿槽相联合,它的成分是以磷酸钙为主。象的门牙不具釉质,为艺术雕刻的优质原料。,第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),哺乳类动物口腔内有耳下腺(parotid
21、gland)、颌下腺(submaxillary gland)和舌下腺(sublingual gland)3对唾液腺(salivary gland)。其分泌物中含有大量粘液和唾液淀粉酶(ptyalin),能把淀粉分解为麦芽糖,进行口腔消化。很多哺乳类能通过唾液腺蒸发失水调节体温。口腔后方即为咽部(pharynx)。后鼻孔即开口于软腭后端而达于咽部。咽部两侧有耳咽管(欧氏管)的开口。耳咽管连通咽部与中耳腔,可调整中耳腔内的气压而保护鼓膜。咽部周围还分布有大的淋巴腺体,即扁桃体(tonsil)。吞咽反射:软腭上升、咽后壁向前封闭咽与鼻道的通路;舌骨后推、喉头上升、使会厌软骨(epiglottis)紧
22、盖喉,封闭咽与喉的通路。此时呼吸暂停,食物经咽部而进入食管,解决了咽交叉部位呼吸与吞咽的矛盾。,第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),2消化管 消化管的基本功能是传送食糜、完成机械消化和化学消化以及吸收养分。直肠直接以肛门开口于体外(泄殖腔消失)是哺乳类与低等脊椎动物的显著区别。哺乳类胃的形态与食性相关。大多数哺乳类为单胃。食草动物中的反刍类(ruminant)则具有复杂的复胃(反刍胃)。反刍胃一般由4室组成,即瘤胃(rumen)、网胃(蜂巢胃)(reticulum)、瓣胃(omasum)和皱胃(abomasum)。其中前3个胃室为食道的变形,皱胃为胃本体,具有腺上皮,能分泌胃
23、液。反刍(rumination)过程是:当混有大量唾液的纤维质食物(如干草)进人瘤胃以后,在微生物(细菌、纤毛虫和真菌)作用下发酵分解(有时也能进入网胃)。存于瘤胃和网胃内的粗糙食物上浮,刺激瘤胃前庭和食道沟,引起逆呕反射,将粗糙食物逆行经食道入口再行咀嚼。咀嚼后的细碎和比重较大的食物再经瘤胃与网胃的底部,最后达于皱胃。这种反刍过程可反复进行,直至食物充分分解为止。哺乳类小肠高度分化,小肠粘膜富有绒毛、血管和淋巴管,加强了对营养物质的吸收作用。小肠具乳糜管(1acteal),为输送脂肪的一种淋巴管,外观呈现乳白色。小肠与大肠交界处为盲肠,草食性种类特别发达,在细菌的作用下,有助于植物纤维的消化
24、。大肠分为结肠与直肠。3消化腺 哺乳类的消化腺除口腔的唾液腺以外,在小肠附近尚有肝脏和胰脏,分别分泌胆汁和胰液,注入十二指肠。,第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),(六)呼吸 呼吸道由鼻腔、咽、喉和气管组成。由于硬腭和软腭的出现,鼻腔和口腔完全分开,鼻腔内有发达的鼻甲骨,其粘膜表面满布嗅觉神经末梢。伸入到头骨骨腔内的鼻旁窦加强了鼻腔对空气的温暖、湿润和过滤作用。也是发声的共鸣器。喉部不仅是呼吸的通道,也是发音的器官,喉部软骨除环状软骨和勺状软骨外,还具有哺乳类特有的甲状软骨和会厌软骨。喉腔内有声带,声带紧张程度的改变以及呼出气流的强度可调节音调。肺是由复杂的支气管树和最盲端的
25、肺泡组成。肺泡(alveolus)是呼吸性细支气管未端的盲囊,由单层扁平上皮组成,外面密布微血管,是气体交换的场所。肺泡之间分布有弹性纤维,伴随呼气动作可使肺被动的回缩。,第二十章 最高等的脊椎动物哺乳纲(Mammalia),呼吸中枢位于延脑。血液中二氧化碳含量的改变以及肺内压力的变化,均能反射性地刺激呼吸中枢,借以调整节律性的呼吸频率。吸气运动使肺泡膨大,位于肺泡周围的牵张感受器兴奋,所产生的冲动沿迷走神经传入延脑的吸气中枢,使其抑制而产生被动的呼气运动,称为肺牵张反射。大脑皮层控制着呼吸中枢的活动,可直接调整呼吸运动和发声。横膈膜的运动可改变胸腔容积(腹式呼吸),加上肋骨的升降来扩大或缩小
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