第十五章脊椎动物的基本结构和功能

第十五章 脊椎动物的基本结构和功能第一节 脊椎动物亚门的主要特征脊椎动物是脊索动物门中的一个亚门，与其他两个亚门动物具有共性，即在胚胎发育早期出现脊索、背神经管和鳃裂，但它又是结构最复杂、进化最高等的一个亚门。在此将脊椎动物亚门的主要特征总结如下：·出现明显的头部。神经管前端分化出脑，并出现了集中的嗅、视、听等感觉器官，加上保护它们的头骨，形成明显的头部，脊椎动物又称为有头类(Craniata)。·脊柱(vertebralcolumn)代替了脊索。成为身体的主要支持结构。低等脊椎动物中 脊索仍为主要支持结构，但在较高等脊椎动物中脊索仅留残余或完全退化。·除圆口类外，脊椎动物出现了上下颌，能主动地捕捉食物，提高营养代谢的能力。·除圆口类外，脊椎动物出现了成对的附肢，即水生动物的偶鳍和陆生动物的附肢，大大加强动物在水中和陆地的活动能力和范围，提高了取食、求偶和避敌的能力。·鳃作为水生脊椎动物的呼吸器官进一步完善，而陆生脊椎动物仅在胚胎期或幼体阶段用鳃呼吸，成体出现了肺呼吸。·集中的肾脏代替了分节排列的肾管，更有效地排出新陈代谢产生的废物。·肌肉质的有收缩功能的心脏代替了腹大动脉，循环系统进一步完善。高等动物(鸟类和哺乳类)心脏中的缺氧血和多氧血进一步分开，代谢率进一步提高。第二节 脊椎动物躯体的基本结构和功能组成脊椎动物躯体的器官系统，一般可分为十一大类。在介绍每纲动物的详细结构之前，应先对脊椎动物各器官系统的基本功能和基本结构有一个简单而概括的了解，下面以表格的形式列出 ：器官系统 基 本 功 能 基 本 结 构 皮 肤 (1)保护身体，避免有害的机 (1)皮肤包括表皮与真皮Integumentary 械性，化学性，冷热，辐 表皮：上皮组织( 外胚层)system 射，生物等刺激因素的损 真皮：结缔组织(中胚层)伤 (2)皮肤衍生物包括外骨骼、 (2)防止体内水分的丧失或过 腺体及色素 度的吸水 外骨骼： 角质鳞、羽、毛、(3)排泄、分泌、呼吸以及感 爪、蹄、洞角 觉等功能 腺体：皮脂腺、汗腺、乳腺、香腺骨骼系统 (1)构成身体的支架，维持一 (1)从部位上来分： Skeletal 定的体形 中轴骨骼：包括头骨。脊柱、system (2)供肌肉附着，构成运动装 肋骨和胸骨 置的一部分 附肢骨骼；前肢包括肩带和 (3)保护体内柔软的器官：头 前肢骨，后肢包括腰带和后肢骨 骨保护脑，脊柱保护脊 (2)从发生上来分： 髓，胸廊保护心、肺等 软骨原骨：由间充质经过软(4)协助维持体内矿物质( 如 骨阶段然后经骨化而成为硬骨钙，磷)代谢的正常水平 膜原骨：由间充质直接骨化而成硬骨肌肉系统 (1)受刺激后进行收缩，牵动 (1)骨骼肌：多附着于骨块上。 Muscular 骨骼完成动作 骨骼、关节和肌肉三者构system (2)维持身体的一定姿势 成运动装置。能随意活动，(3)体内各种物质的运送，食 又称随意肌。显微镜下观物经过消化管，血液经过 有横纹，又称横纹肌。血皆，尿液经过输尿管， (2)平滑肌：构成内脏务器官 生殖细胞经过生殖管道， 腔壁的肌肉。细胞质中无粪便经直肠肛门排出 横纹。不能随意活动，又称不随意肌(4)维持内脏器官在一定的平 (3)心肌：构成心脏壁，系特殊衡状态，例如：孔道的括 的横纹肌。不能随意活动 约肌，血管壁的平滑肌 消化系统 (1)摄取营养物质 (1)消化道：咽 口腔 食道 Digestive (2)物理性，化学性分解这些 胃 小肠 大肠 肛门 system 物质 (2)消化腺，唾液腺 、肝，胰(3)吸收其精华 及胃腺，肠腺等 (4)排除其糟粕 呼吸系统 (1)在动物机体和环境之间进 (1)水栖类型：鳃、皮肤 Respiratory 行气体交换( 吸进氧气， (2)陆栖类型：肺、呼吸道(鼻system 排出二氧化碳 ) 腔、咽、喉、气管等)(2)某些附属功能，如发声， 鸟类气囊的多种功能 循环系统 (1)运载物质到细胞( 如营养 (1)心脏 Circulatory 物质、水、氧、激素) (2)动脉：从心室输送血液到全 system (2)将身体各部代谢产物(如 身各部的血管 CO*，乳酸，尿素等)运 (3)小动脉 送至一定器官或排出体外 (4)毛细血管：连接小动脉、静脉（3）维持有机体的内环境的稳 (5)小静脉 定性(如保持血液中水， (6)静脉：收集全身各部血液回心 氧，盐的含量，酸碱度平 房的血管 衡，体温调节等) (7)门静脉：两端都是毛细血管的 (4)制造，运输，储存和破坏 静脉血细胞。各种血细胞具有 (8)淋巴系境：淋巴管，淋巴结 运载氧，防御和免疫等功 (9)脾脏 能 （5）淋巴循环是血液循环的辅 助部分 排泄系统 (1)排出代谢废物，特别是含 (1)肾脏 Excretory 氮的代谢废物 (2)输尿管 system (2)调节水盐代谢，酸碱平 (3)膀胱(有或无) 衡，保持身体内环境的相对稳定 (4)尿道( 有或无) 神经系统 (1)调整机体内部各器官系统 (1)中枢神经系统：脑和脊髓Nervous 的动态平衡，并使机体能 (2)周围神经系统：脑神经（无羊System 动地适应外界环境 膜类 10 对，羊膜类 12 对(2)神经系统的基本活动是 (3)植物性神经：包括交感神经和反射活动 副交感神经 感觉器官 (1)感受外界环境的变化 (1)外感受器：皮肤的各种感受末梢Senseorgan (2)感受身体内部环境的变化 ，味、嗅、视、听等感觉器官(2)内感受器：内脏，血管，骨骼 肌、肌腱、关节中的神经末梢感受器内分泌系统 (1)其分泌物(激素 )经血液 (1)分散在身体各部的没有导管的Endocrine 循环运输到全身，对动物： 腺体( 又称无管腺 )，包括脑 SyStem 体的代谢，生长发育、生， 下垂体、甲状腺、甲状旁腺、殖等生理机能起着支配和 肾上腺、松果腺等 调节的作用 (2)分布在其他器官组织内，如胰 腺内的胰岛、睾丸内的间质细 胞、卵巢内的卵泡和黄体 第三节 脊椎动物的起源已知最早的脊椎动物是无颌类(agnathans)，它们的化石出现在 5 亿年前美洲和亚洲的海洋沉积中，而其中最早的种类则是牙形动物(conodonts)。多年来，它们的牙齿化石非常丰富，但仅被地质学家作为测定他们出现的地层的年代。直至 20 世纪 80 年代一个距今约 5.15 亿年前的几乎完整的牙形动物化石出现，除了部分骨骼外，还带有软组织。人们一致认为它属于脊索动物，并在系统分支系统中将它与无颌类的现存的盲鳗联系起来，为确立脊椎动物的起源提供了极为有用的证据。1999 年 11 月《Nature》Vol．402(p42—46) 报道了我国学者舒德干等人的《lower Cambrian vertebrates from south China》 》( 我国出土的早寒武纪脊椎动物)的文章：我国从约 5．5 亿年前早寒武纪出土的昆明鱼和海口鱼经研究是令人信服的早寒武纪脊椎动物，是最古老的鱼类，也是人类在脊椎动物范围内已知最古老的祖先。它们一个像七鳃鳗，另一个像较原始的盲鳗。在5．5 亿年前大多数动物门类已突然涌现，然而在这次生命大爆发中一直没有见到脊椎动物。这两条鱼形动物填补了这一空白。第四节 脊椎动物各胚层的分化在胚胎发育的原肠胚期结束后，中胚层形成。外胚层，中胚层和内胚层分别进一步分化成不同的器官系统。外胚层形成皮肤的最表层(表皮 )和所有表皮层的衍生物(各种角质构造和皮肤腺) 。此外，外胚层也分化出神经系统和威觉器官。最后，外胚层构成口腔、肠的末端(肛门附近)以及鳃裂的一部分。中胚层形成大部分的器官：真皮及共衍生物，骨骼，肌肉，循环系统，排泄系统和生殖系统以及其他一些器官的平滑肌。内胚层形成原肠的内层(除口腔和肠的末端外 )和原肠的突出物：肝脏、胰腺、鳔、肺、胸腺、甲状腺、甲状旁腺和膀胱等。现列表如下： 脊椎动物三胚层分化一览表胚层 胚胎 成体表皮皮肤衍生物（角质构造和皮肤腺）口腔和直肠末端的上皮感受器体壁外胚层脑垂体前叶鳃部骨骼神经节和感觉神经神经嵴肾上腺髓质脑和脊髓脑神经和脊神经的运动神经视网膜和视神经外胚层神经管脑垂体后叶消化道内层肝脏和胰脏呼吸系统内层膀胱和尿道内层内胚层 原肠一部分内分泌腺脊索 脊索，后被脊椎骨代替生皮节—真皮生骨节—脊柱上节生肌节—骨骼肌排泄系统中节生殖系统的一部分体壁层 腹膜脏膜系膜心血管系统，血细胞脏壁层生殖腺平滑肌中胚层下节体腔 体腔复 习 题1 脊椎动物的主要特征是什么?2 概述脊椎动物体的结构可分为哪些器官系统?各系统的基本功能和基本结构是什么? 3 脊椎动物的三胚层各演化成哪些器官?