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动物学 李雪玲 绪论 第一节动物学及其分支学科 一 动物学的概念 1 自然界的构成 非生物生物 2 生物学的定义 研究生物及其生命存在形式和发展规律的科学 3 动物学概念 研究动物界物质运动的形式及其规律的科学 研究的主要内容 各类群动物的形态 结构 生理功能 分类 生态 分布 演化发展以及与人类的关系等 动物学 Zoology 是研究动物各类群的形态结构和有关生命活动规律的科学 动物生物学 AnimalBiology 是以生物学观点和技术来研究动物生命规律的科学 它研究的动物生命系统涵盖基因 细胞 器官 个体 种群 群落等多个层次 涉及的研究领域包括形态 解剖 生理 分类 发育 生态 地理 行为 进化 遗传 动物资源保护等 动物与动物学生物学的内容差别 动物学动物生物学结构与机能结构与机能生物多样性与保护动物类群动物类群发育与分化动物进化遗传与进化动物行为动物地理动物地理动物生态动物生态 二 主要分支学科及其与人的关系 1 根据研究动物的类群分 原生动物学 昆虫学 鸟类学 蠕虫学 贝类学 鱼类学 哺乳动物学 寄生虫学等 2 根据研究动物的内容分 形态学 细胞学 组织学 生理学 神经学 胚胎学 遗传学 生态学 古生物学 动物地理学 动物分类学等 3 与其他各门学科之间的关系 相互促进 相互渗透 共同发展 仿生学 生物化学 生物地理学 生物物理学 生物统计学 第二节研究动物学的目的任务和方法 一 目的和任务 1 目的 揭示动物界生命活动规律 2 任务 发展本门学科充分利用动物资源 动物学的研究任务 了解自然界的动物 认识其生命活动的规律 包括分布 数量 生理 遗传 发育 生态 行为 进化等 动物资源的合理利用与保护 动物新品种培育 禽畜饲养 水产养殖 野生动物保护等 有害动物的防治 农业 林业的有害动物控制 畜牧业 水产养殖业的寄生虫病防治等 促进医学生物学的发展 人也是一种有智慧的高等动物 动物生命活动的基本规律也同样适用于人类 动物生物学研究有利于改善人类的膳食营养 疾病防治 促进健康长寿 探索人类起源等 改善人类生活质量 动物是生态系统的组成成分 动物生态学研究有利于解决人口膨胀 环境污染 资源短缺等重大社会问题 改善人类生活环境 3 研究方法指导思想 基本方法 学科的发展有赖于其研究技术的进步 综观生物科学的发展史 其基本研究方法主要经过4次跨越 观察描述 形态结构描述 物种分类鉴定等 综合比较 比较解剖 比较生理等 实验论证 将数 理 化等各种实验技术运用于研究 多学科技术交叉 分子生物学技术 系统分析 计算机技术等交叉运用 第三节动物的发展史 动物学的发展历史大体上可以划分为四个阶段 描述性动物学阶段 19世纪前实验生物学阶段 19世纪 20世纪30年代分子生物学阶段 20世纪30 60年代生物学多学科交叉阶段 20世纪70年代以来 一 西方动物学的发展简史 二 我国动物学的发展 中国的动物学研究现状 20世纪20年代开始建立动物学的研究机构 同时在大学开设生物学系培养动物学研究人才 1928年在北京建立北平研究院动物研究所 1934年成立中国动物学会 新中国成立后 动物生物学的教学和研究有了迅速的发展 1 50 60年代期间 各高校和有关研究机构培养了大批的动物学人才 2 80年代以来 众多学者出国合作研究和深造 不少人带回学术新思想 新理论和新技术 3 经过多年的努力 高校和研究所配备了部分的先进仪器设备 逐步开展一些动物生物学的基础 前沿以及学科交叉性的研究 但就总体而言 我国的动物生物学基础仍然薄弱 人才 设备 经费与发达国家仍无法相比 尚须努力赶超世界先进水平 动物学的发展趋势 动物学由于分子生物学 生态学及相关研究方法和技术的渗透和应用 而使研究的范围向微观和宏观两个方向展开 形成了从基因 细胞 组织 器官系统 个体 种群 群落与生态系统等多个层次的分支学科 学科的渗透和研究工作在不同层次的展开 使传统动物生物学的界限变的模糊 动物分类学 taxonomy 或系统分类学 systematicbiology 动物学的研究离不开对研究对象 物种 的正确鉴定 此外地球上还有众多物种未被认识和鉴定 哪些物种是特定生态系统的关键种 需要加以保护 动物之间的演化关系如何 各国的发展趋势是 分类鉴定工作结合生物多样性或生物进化研究 并趋向于使用多种方法 数值分类 分子系统学 加快建立物种库 生物多样性 biodiversity 从宏观和微观两个方向 了解现在生存的生物多样性 遗传多样性 物种多样性 生态系统多样性和景观多样性 和分布格局 解释其在生物进化过程中是如何形成的 需要从生态学 遗传学 细胞学 分子生物学 古生物学 动物地理学 地质学等多学科的广泛介入 最终目的是保护生物多样性 生物多样性保护是各国政府和科学家关注的一个重要课题 动物的功能生物学 functionalbiology 即动物的解剖学 生理学和行为学等特点在整体功能上的相互一致 动物的生存及其基因能够得以传递 取决于它们具有一套适应环境变化的功能系统 在自然选择过程中 不同类群的动物产生出特定的功能系统 具有不同的身体结构 行为方式和栖息环境等 进化设计或称为生活对策 解决它们所面临的生存和繁衍问题 功能生物学所研究的问题已不再是停留在回答 what 一般性的描述 而是要解答 why 或 how 例如 研究动物的取食已不再停留在回答某种动物取食什么 而是更侧重于回答为什么该动物要取食这些食物 其食性为什么比其它动物广或窄 其取食对策在进化过程中是如何产生或得以保留 动物学工作者的必备条件 要作为一个动物生物学工作者 首先必须对动物有兴趣 对动物的生命活动感兴趣 动物生物学工作者的兴趣必须与实践活动相结合 经常到大自然 生产实际中观察 研究动物 发现新问题 能够将不同层次或领域的思想 理论 技术综合起来 用于探索动物的整体结构和机能等问题 第四节生物的分界和动物的分类系统 一 种 species 的概念 种的标准 形态学标准遗传学标准地理学标准 是自然地分布在一定的区域 具有共同基因组成 由此具有共同的祖先 相似的外形 内部结构 生理 行为 发育等生物学特性 以及能够自然繁殖出有生殖力的后代的所有生物个体 物种是客观存在于自然界的生命形式 生殖隔离 在自然情况下 不同物种的个体不发生杂交或杂交不育 生殖隔离的形式 1 不发生交配 由于性行为不同 雌雄性器官不相配合等 2 配子不亲和 即使发生交配 但雌雄配子不能完成受精或受精后杂种胚胎不能正常发育 3 杂种不育 杂种即使能够生长和发育 但不能繁殖后代 亚种 subspecies 物种内部由于地理上充分隔离后所形成的形态上有一定差别的群体 如东北虎和华南虎 丰富的亚种保证了物种能够适应于各种不同的生态环境 如果消除了地理隔离 亚种可互相交配和繁衍 品种 varietyorbreed 经过人工选择 物种内部所产生的具有特定经济性状或形态的群体 如 家鸭可分为肉用型 如 北京鸭 卵用型 金定鸭 和卵肉兼用型 土北鸭 等不同品种 动物的命名法 国际上对生物的学名 scientificname 统一规定了命名方法 物种的命名法 双名法 亚种的命名法 三名法 物种的命名法 双名法 即由拉丁字或拉丁化的文字的属名和种名合写而成 属名在前 第一个字母要大写 种名在后 第一个字母不大写 用斜体字表示 或者在学名下面划横线标注 分类等级 按照动物之间的异同程度 亲缘关系的远近 根据动物的相似特征 将动物划分为界 门 纲 目 科 属 种等7个分类等级 在分类等级中 物种是分类的基本单元 几个相近的物种归并为同一属 几个相近的属归并为同一科 依此类推 一直到分类的最高等级 界 有时为了更精确地表示动物间的相似程度 在纲 目 科 属 种之前加上总 Super 在门 纲 目 科 属 种之后加上亚 Sub 于是就有了总纲 亚纲之类的名称 生物的分界及动物界的分门 生物的分界两界系统 植物界和动物界 三界系统 原生生物界 植物界和动物界 Haeckel 1886 四界系统 原核生物界 植物界 真菌界 动物界 Leedale 1974 五界系统 原核生物界 原生生物界 真菌界 植物界和动物界 1969 Whittaker 六界系统 病毒界 细菌界 蓝藻界 植物界 真菌界和动物界 1979 陈世骧 五界系统被比较多的学者所接受 动物界的分门 动物类群 单细胞动物多细胞动物 侧生动物中生代物真后生动物 原口动物后口动物 表1全球主要生物类群的物种数 生物类群已描述的物种数 万种 估计存在的物种数 万种 病毒0 440细菌0 4100真菌7 2150原生动物4 020藻类4 040高等植物27 032线虫2 540甲壳动物4 015蜘蛛类7 575昆虫95 0800软体动物7 050脊椎动物4 55其他11 525总计175 0 其中动物约125万 1362 第一章动物体的基本结构和机能 第一节细胞 一 细胞的基本特征 二 细胞的化学组成 较小 1 m 10 m 较大 10 m 100 没有成形的细胞核 组成核的物质集中在拟核 无核膜 无核仁 有成形的 真正的细胞核 有核膜 有核仁 含纤维素 果胶 主要含糖类和蛋白质 由蛋白质和DNA分子组成 只是丝状DNA分子 原核细胞与真核细胞的比较 只有分散的核糖体 有各种复杂的细胞器 细胞膜 细胞质 细胞核 线粒体 三 细胞的结构 动物细胞亚显微结构模式图 一 细胞膜 细胞膜的化学组成成分 磷脂和蛋白质 细胞膜的分子结构 流动镶嵌模型结构特点 功能 二 细胞质 细胞质基质的成分和功能 细胞器的基本结构与主要功能 1 内质网2 核糖体3 高尔基体4 溶酶体5 过氧化物酶体6 线粒体 三 细胞核 细胞核的结构细胞核的主要功能原核细胞与真核细胞的比较 立体结构 平面结构 细胞核的结构 核膜 有内外两层膜 上有核孔 核仁 折光性强 在有丝分裂的过程中 周期的消失和重建 染色质 细长的丝状并交织成网状 染色质与染色体 染色质和染色体 染色质 DNA 蛋白质细胞中同一种物质在不同时期的两种形态 DNA 染色体 蛋白质 脱氧核糖核酸 DNA的双螺旋结构 真核细胞 细胞膜 细胞质 基质 细胞器 内质网核糖体高尔基体线粒体溶酶体中心粒鞭毛 纤毛液泡微体细胞骨架 细胞核 核膜染色质核仁核基质 植物细胞与动物细胞的比较 四 动物细胞的周期与细胞分化 细胞周期 细胞从上一次分裂结束时开始 到下一次分裂结束时为止的过程 分为有丝分裂期和分裂间期 间期 前期 前中期 中期 后期 早末期 晚末期 间期 M期 前期 中期 后期 末期 染色质凝集成染色体 二分体 核仁解体 核膜消失 形成纺锤体 染色体排列在赤道板上 染色单体分离形成子染色体 分别向两极移动 染色体到达两极解聚为染色质 核膜逐渐形成 核仁再现 细胞质横缢 形成两个子细胞 G1期S期G2期 减数分裂 第二节组织和器官系统的基本概念 一 组织 概念 由形态相似的细胞和细胞间质组合而成的 具有一定的形态 结构和生理功能的基本结构 种类 上皮组织结缔组织肌组织神经组织 一 上皮组织 位置 覆盖于动物体的外表面或衬在体内各种管 腔及囊的内表面 组成 由大量细胞和少量细胞间质组成 特点 细胞形状规则 排列整齐 紧密 细胞间质少 功能 保护 吸收 排泄 分泌 呼吸 感觉等 种类 被覆上皮 腺上皮 感觉上皮 被覆上皮 coverepithelium 单层上皮复层上皮 单层扁平上皮 心腔 血管 淋巴管等 单层立方上皮 某些腺体的小输出管 单层柱状上皮 腺体导管 胃肠粘膜 单层纤毛上皮 子宫 输卵管 小支气管 假复层上皮 复层扁平上皮 身体与外界接触部位 复层柱状上皮 肛门黏膜等 变移上皮 排泄器官 腺上皮 glandularepitheliun 感觉上皮 sensoryepithelium 嗅觉上皮味觉上皮视觉上皮听觉上皮触觉上皮 二 结缔组织 connectivetissue 组成 由少量细胞和大量细胞间质组成 特点 细胞连接不紧密 细胞间质多 含组织液 功能 连接 支持 营养 修复 保护 防御 物质运输 种类 疏松结缔组织致密结缔组织脂肪组织网状结缔组织骨软骨血液 多种细胞分散在排列疏松的纤维之中 存在于各器官和组织间 含大量的胶原纤维和弹力纤维 细胞和基质较少 在疏松结缔组织中充满了大量的脂肪细胞 分布在器官和皮肤之下 由软骨细胞和纤维 基质构成 骨细胞 纤维和基质构成 基质中含大量的无机盐 具有流动性 由血浆和血细胞组成 三 肌肉组织 组成 肌细胞 种类 平滑肌心肌骨骼肌 长圆柱形 多核 短柱状 有分支横纹不明显 一个核 梭形无横纹 四 神经组织 组成 神经元和神经胶质细胞 神经元 胞体突起 树突轴突 二 器官和系统 第二章原生动物门 Protozoa 原生动物门的进化地位 最原始 最低等的动物类群 分子生物学 古生物学的研究 原生生物是目前已知的最原始的真核生物 包括一切单细胞 多细胞群体的单细胞生物 多细胞群体的单细胞生物 一般未出现细胞分化 某些种类也仅仅是体细胞和生殖细胞的区别 体细胞在群体内各自独立 明显属于植物界 衣藻 团藻等绿藻 明显属于动物界 草履虫 变形虫等 介于动物界 植物界 真菌界之间的眼虫 粘菌等 第一节原生动物门的主要特征 一 原生动物的生物学特征 原生动物是动物界里最原始 最低等的动物 1 单细胞或单细胞群体 细胞内具完成各种生理功能的胞器 2 具备生物的各种营养类型 光合自养性营养 植物性营养 吞噬性营养 动物性营养 腐生性营养 3 具无性生殖 有性生殖两种生殖方式 4 包囊形成很普遍 5 除包囊外 均生活在含水或潮湿的环境中 二 代表动物 大草履虫 一 生活习性生活于富含腐败物质的池沼 生活排水沟等淡水水域中 二 形态结构 草履虫的结构 大核 致密核 与细胞代谢有关 小核 通常是泡状核 与生殖有关 1 表膜 pellicle 原生动物的细胞膜的统称 表膜具有保护和帮助虫体运动等功能 2 细胞质 在光学显微镜下 通常可将胞质分为内质 ectoplasm 外质 endoplasm 外质相对透明 质地较密 内含刺丝泡 据防御和暂时固着功能 内质具有很多颗粒 比外质易于流动 3 细胞核 一般只有一个核 但有的种类 多核变形虫 蛙片虫 有多个核 泡状核 染色质较少 分布不均 或聚集或分散 或相连成疏松的网状等 致密核 染色质甚多 均匀而致密地散布在核内 1 外形 2 运动器 纤毛 纤毛 flagellum 是以微管为主要成分的细胞表面特化结构 是从位于质膜下的基体上发出 数目较多较短 着生于体表各个部位 长5 10um 直径200um左右 微细构造为 9 2 2 除纤毛外 原生动物的运动胞器还有鞭毛和伪足 典型的鞭毛 cilium 长200um 数目较少 多着生于细胞的某一部位 伪足 pseudopodium 是临时性的细胞质突起 分为叶状伪足 丝状伪足 网状伪足和有轴伪足 伪足的运动现象又称为变形运动 伪足不仅是运动器 有摄食作用原生动物的表膜外有的具有纤毛或鞭毛 有的能变形伸出伪足 鞭毛 纤毛打动时弯曲是微管彼此滑动的结果 由ATP供应能量 变形运动的实质是肌动蛋白丝在肌球蛋白丝上滑动形成的 3 取食与营养 食物主要为细菌 还有有机碎屑和其他小生物 鞭毛虫和酵母 原生动物的营养方式有 1 光合营养 即植物性营养 2 渗透性营养 即腐生性营养 3 吞噬性营养 即动物性营养 3 呼吸和排泄 靠体表的渗透作用进行 用伸缩泡排出多余的水分 每小时排除相当于身体93倍的水 伸缩泡有节律的膨大 收缩 排出体内过多水分 调节水平衡 同时溶解在水中的代谢废物也被排出 但是可溶性的含氮废物主要经体表排出 4 感应性 原生动物对刺激的反应产生两类行为方式 一是运动性 二是向性 无感觉器官 但对外界刺激常表现一定的反应 对食物和温度呈正趋性 对重力 水流和食盐呈负趋性 对光一般无反应 但避紫外光 5 繁殖 无性繁殖 横二分裂 温度适宜时 每天分裂1 2次 整个过程30分至1个小时 小核行有丝分裂 大核行无丝分裂 有性生殖 接合生殖 无性生殖 asexualreproduction 有性生殖 sexualreproduction 二分裂复分裂出芽生殖质裂 配子生殖接合生殖 配子生殖 存在于多数原生动物中 虫体经减数分裂形成两性配子 配子融合发育为新个体 同配生殖 融合的两性配子的形状 大小相同 异配生殖 融合的两性配子的大小 形状不同 第二节原生动物门的分类 已知现存原生动物3万多种 共分4个纲 鞭毛纲 肉足纲 孢子纲 纤毛纲 一 鞭毛纲 一 代表动物 绿眼虫1 生活习性 生活在有机质丰富 不大流动的池塘 水沟 临时积水坑等淡水中 春夏大量繁殖时使水呈绿色 喜弱光 避强光 孑孓和水蚤为其天敌 2 外形 体绿色 梭形 前端钝圆 后端尖 体表覆以具弹性 带斜纹的表膜 三分质膜 作用 保持虫体形状 作收缩变形运动 体前端有胞口 储蓄泡和鞭毛 3 结构和功能 胞口 储蓄泡 伸缩泡 眼点 鞭毛 叶绿体 4 生理 营养方式 光和营养 自养 渗透营养吞噬营养 异养 呼吸与排泄 靠体表进行 生殖 纵二分裂形成包囊 应用 作为重度污染指标 净化水的放射物质 二 鞭毛纲的重要类群 约2000种 1 植鞭亚纲特点 通常有色素体 能进行光合作用 重要类群 盘藻 团藻 夜光虫 在自然界中作用 a鱼的天然饵料 浮游生物的组成部分 b形成赤潮 群体的形成对了解多细胞动物的起源有意义 衣藻 单个 盘藻 4 16 实球藻 16 32 空球藻 16 32 杂球藻 64 128 团藻 最多达5万个 2 动鞭亚纲特点 无色素体 寄生或自由生活 常见种类 利什曼原虫 热带利什曼原虫巴西利什曼原虫杜氏利什曼原虫 我国流行 在人体内 在白蛉子体内 五大寄生虫病 黑热病 疟疾 钩虫病 丝虫病 血吸虫病 三 鞭毛纲的主要特征 1 一鞭毛为运动器 2 营养方式有自养 异养和混合营养 3 生殖方式有无性生殖 纵二分裂 出芽生殖 包囊 和有性生殖 同配生殖和异配生殖 二 肉足纲 一 代表动物 大变形虫1 生活习性 生活在清水池塘或水流缓慢的浅水中 2 形态特征 变形虫的结构 A质膜 薄 体形不固定 B细胞质 外质 紧贴质膜 无颗粒 均匀透明 内质 凝胶质溶胶质 C伪足和变形运动D营养 吞噬作用胞饮作用 E呼吸与排泄 体表渗透 伸缩泡 细胞核 内质 外质 伪足 食物泡 F感觉 无感觉器 有趋光性 但避强光照射 G繁殖 二分裂和形成包囊 二 重要类群痢疾内变形虫 形态 大滋养体 个大 运动活泼 能分泌蛋白分解酶 溶解肠壁组织 吞噬红血细胞 不直接形成包囊 小滋养体 个小 运动迟缓 寄生肠腔 不侵蚀肠壁 以细菌霉菌为食 能直接形成包囊 胞囊 原虫不摄食营养阶段 4核胞囊为感染阶段 滋养体 指寄生原虫的寄生阶段 能活动 摄食 生长和繁殖 胞囊 滋养体 生活史 4核胞囊 肠腔 小滋养体胞囊排出 侵蚀肠壁 大滋养体 随肠壁崩溃物进入肠腔 人抵抗力下降时 三 肉足纲的主要特征1 以伪足为运动胞器 2 质膜薄 胞质分内质和外质 内质又分溶胶制和凝胶质 3 虫体多裸露 有的具石灰质和几丁质外壳 4 繁殖方式 二分裂和形成包囊5 生活于淡水或海水中 少数营寄生生活 三 孢子纲 一 代表动物 间日疟原虫1 疟原虫的种类和疟疾寄生于人体的疟原虫有四种 间日疟原虫 我国的东北 西北 华北 三日疟原虫恶性疟原虫卵圆疟原虫 疟疾 又叫打摆子 由疟原虫寄生引起的疾病 50年代 世界50亿人口中 18亿居住在疟疾流行区 每年有2 5亿患者 其中有250万死亡 不治死亡率达90 以上 被列为我国五大寄生虫病之一 2 间日疟原虫的生活史 两个寄主 人和按蚊 红外期 在人的肝细胞内发育繁殖三个时期 裂体生殖 在人体内 红内期 在血细胞内发育繁殖配子生殖 人体内开始 蚊胃内完成孢子生殖 在蚊体内进行 几个名词 裂殖体裂殖子环状体动合子 1 在人体内进行裂体生殖裂体生殖 营养体长成后 细胞核首先分裂成多个 随后细胞质分裂 包围着细胞核 形成多个子体的生殖方式 红血细胞前期是病理上的潜伏期 在肝细胞内发育 8 9天 红血细胞外期一部分裂殖子侵入红血细胞 另一部分留在肝细胞内 继续侵入其他肝细胞 是复发病的根源 红血细胞内期裂殖子侵入红血细胞 在其中发育 是发病期 二 孢子纲主要特征1 全部寄生生活 且多为细胞内寄生 2 靠体表吸收宿主的有机物质为营养 并具顶复合器结构 极环 类锥体 棒状体 微孔 微管等 3 生活史复杂 具无性和有性两种生殖方式 四 纤毛纲1 重要类群 共6000多种 营自由生活或寄生生活 棘尾虫游仆虫钟虫小瓜虫2 主要特征 1 以纤毛为运动胞器 2 结构复杂 3 无性生殖为横二分裂 有性生殖为接合生殖 第三节原生动物门主要特征一 原生动物是最原始的 最低等的单细胞动物 1 结构简单2 功能齐全 由细胞起来完成 二 营养方式 光和营养 植物性营养或自养 动物性营养渗透营养三 呼吸和排泄主要靠体表的渗透作用来完成 四 都具激应性 五 生殖方式 1 无性生殖 二分裂 出芽生殖 复分裂生殖 裂体和孢子生殖 2 有性生殖 配子生殖 同配生殖和异配生殖 接合生殖六 个体小 分布广 原生动物的身体由一个细胞构成 组成原生动物的细胞 在形态上都由细胞膜 细胞质和细胞核组成 有的种类的细胞膜很薄 质膜 多数厚而有弹性 表膜 有的体表形成坚固的外壳 几丁质 硅质 钙质或纤维质等 细胞质多分化为外质和内质两层 外质在质膜下 均匀而透明 致密而无颗粒 内质在外质里面 多颗粒而易流动 各种不同的细胞器由细胞质分化形成 细胞核一个或多个 核可分为泡状核和致密核两种 组成原生动物的细胞 在生理功能上是一个独立的 完整的 具有一切生物特性的有机体 如对刺激的反应 运动取食 生长及繁殖等 如司运动胞器 伪足 鞭毛 纤毛 营养胞器 胞口 胞咽 食物泡 孢肛 排泄胞器 伸缩泡 系统发展 生物种族的发生发展历史称为系统发展 一 生命的起源无机物 CO2 H2O 小分子有机物 甲烷 高分子有机物 如尿素 高分子体系 蛋白质 核酸等 非细胞结构的生命物质原始鞭毛虫原生动物 系统发展 生物种族的发生发展历史称为系统发展 一 生命的起源无机物 CO2 H2O 小分子有机物 甲烷 高分子有机物 如尿素 高分子体系 蛋白质 核酸等 非细胞结构的生命物质原始鞭毛虫原生动物 二 原生动物门各纲的演化关系1 鞭毛纲最原始理由 生命出现以前已有无机物 有些鞭毛虫能用渗透营养获得养料 大多数动物在生活史中出现娩毛阶段 2 肉足纲由鞭毛纲演化而来理由 有孔虫和太阳虫在形成配子时有鞭毛 变形鞭毛虫具有鞭毛虫和肉足虫的特点 3 孢子纲是鞭毛纲和肉足纲适应寄生生活的结果理由 配子有鞭毛 疟原虫的大滋养体和粘孢子虫与变形虫相似 4 纤毛纲是鞭毛纲的另一个演化分支理由 纤毛的结构与鞭毛相似 第二章多细胞动物的起源 第一节多细胞动物起源于当细胞动物的证据 一 古生物学方面古生物学 研究化石生物的科学称为古生物学 化石 埋藏在地层中的古代生物的遗体或遗迹 二 形态学方面现有动物有单细胞动物和多细胞动物 单细胞动物中有群体 推测团藻是中间类群 三 胚胎学方面胚胎学 研究生物体从受精卵开始到幼体长成的科学称为胚胎学 第二节多细胞动物的系统发展 多细胞动物又叫后生动物 一般分为中生 侧生和真后生动物 中生动物门 Mesozoa 中生动物的主要特征 1 两侧对称 2 身体由少数细胞组成 外层是具有纤毛的体细胞 内层是生殖细胞 无任何器官 3 无体腔 也无消化腔 4 生活史复杂 包括有性生殖期和无性生殖期 5 寄生生活 为海栖无脊椎动物的体内寄生虫 动物的体形 不对称球形对称辐射对称两辐射对称两侧对称次生性辐射对称 如一些原生动物和海绵动物 通过机体中心的任何平面都可以把动物体分成相等的两部分 如原生动物的太阳虫和放射虫 适应漂浮和滚动式生活 通过身体的纵轴有许多个切面可以把身体分成相等的两部分 如大多数腔肠动物 固着或漂浮生活 通过身体的纵轴有2个切面可以把身体分成相等的两部分 如海葵和节水母 固着生活或缓慢移动 通过身体的纵轴有1个切面可以把身体分成相等的两部分 从扁形动物开始出现 如棘皮动物 退行性进化 第三节多细胞动物的个体发育 一 个体发育的概念 从受精卵或合子起到个体死亡的全过程 二 三个阶段 1 性细胞的形成 增殖期 生长期 成熟期 精原细胞和卵原细胞数量不断的增多时期 精原细胞 初级精母细胞 卵原细胞 初级卵母细胞 一个初级精母细胞 4个精子 一个初级卵母细胞 一个卵细胞和三个极体 2 胚胎发育 从受精到幼体的产生主要分以下阶段 1 受精 精卵结合形成合子的过程 受精方式有体内和体外两种 动物的发育从受精开始 受精时雌雄生殖细胞 精子和卵子融合形成合子即受精卵 受精卵通过连续的分裂 产生大量细胞 细胞迁移 聚集 分化 共同构建新生命的基本结构 卵细胞的极性 各种动物卵内的卵黄物质含量与分布不同 均黄卵 isolecithal 文昌鱼 中黄卵 centro 昆虫 端黄卵 telolethal 如鸟类 2 卵裂 定义 从受精卵经过多次的重复分裂 形成多个分裂球或胚泡的过程 包括细胞的分裂 增殖和移位 特点 分列的次数愈多 形成的分裂球愈小 前两次卵裂通过动植物轴 沿经线进行 经裂 第3次卵裂沿赤道方向进行 垂直于动植物轴 纬裂 卵裂类型 完全卵裂和不完全卵裂 完全卵裂 totalcleavage 整个卵参加分裂 多见于少黄卵 包括 1 等裂 卵黄分布均匀的均黄卵 形成分裂球大小相等 如海胆 文昌鱼 2 不等裂 卵黄分布不均匀 形成的分裂球大小不等 如软体动物 蛙类等 不完全卵裂 partialcleavage 多见于多黄卵 卵黄多 细胞分裂受阻 卵裂只在不含卵黄的部位进行 包括 1 盘裂 分裂局限于胚盘处 如乌贼 鸡卵 2 表裂 分裂只限于卵的表面者 如昆虫卵 完全卵裂 螺旋卵裂辐射卵裂 Spiralcleavage 是不等的全裂 第三次分裂时 分裂轴不与赤道面垂直 而成45 角倾斜 则每一个小胚泡排在两个大胚泡之间的上方 成螺旋形 称为螺旋卵裂 存在于原口动物 radialcleavage 为全裂 全裂一般是均黄卵或少黄卵 在正常卵裂的情况下 第一 二次为经裂 且相互垂直 第三次为纬裂 将四个分裂球分为上面四个和下面四个的八细胞分裂球 以后陆续分裂 每一层的分裂球都较整齐的排在下一层的上面 并呈辐射状排列 称为辐射卵裂 存在于后口动物 完全不均等卵裂 囊胚期 中空囊状的球状胚 囊胚的形成 卵裂的后期 分裂球排列在一个中空的球形表面 形成一层 囊胚 囊胚外面的一层细胞为囊胚层 中央的空腔称为囊胚腔 里面充满液体或者液化的卵黄 囊胚的类型 1 腔囊胚 凡全裂又等裂的类型 都形成腔囊胚 2 实心囊胚 如水螅 水母 某些环节动物和软体动物的囊胚 3 表面囊胚 如昆虫的囊胚 4 盘状囊胚 硬骨鱼类 爬行类 鸟类等典型的端黄卵进行盘状卵裂 形成盘状的囊胚 盖于卵黄上 称为盘状囊胚 囊胚腔的出现使胚体细胞的活动有了充分的空间 从动物的进化来看 实心囊胚和原始的腔囊胚为较低等的类型 在海绵动物 腔肠动物 扁形动物和一些低等的环形动物中出现 两侧对称型的腔囊胚见于低等脊椎动物和某些无脊椎动物 两栖类是更高等的端黄卵型的腔囊胚 由于卵黄的集中 从腔囊胚发展成为无脊椎动物中黄卵的表面囊胚和脊椎动物及某些无脊椎动物端黄卵的盘状囊胚 高等哺乳动物的腔囊胚是次生均黄卵形成的更高级的腔囊胚 原肠胚的形成 继囊胚期之后 胚胎开始形成原肠腔 将来的消化腔 原肠胚约含有1000个细胞 一般而言 原肠期间RNA的迅速转录恢复了个体丰富的遗传信息 标志着在分子水平上出现了个体特征 也标志着胚胎决定已经无法回复 自此胚胎发育中的细胞沿着不同的途径发育下去 这一阶段的胚胎称为原肠胚 胚胎发育期为原肠期 原肠形成方式 原肠胚的细胞移动过程 称为原肠形成或原肠作用 原肠形成的方式各类动物不同 主要的方式有 内陷内移外包分层内转 以上原肠形成的几种形式往往不是单一进行 常常二种或二种以上同时进行 最常见的是内陷与外包同时进行 分层和内移相伴进行 中胚层的形成 端细胞法 在胚孔的两侧 内外胚层交界处各有一个细胞分裂成细胞团 形成索状 并向内外胚层之间伸展 形成为中胚层 由于中胚层之间的真体腔是中胚层细胞向内和向外裂开形成的 故称裂体腔 端细胞法又称为裂体腔法 原口动物均以裂体腔法形成中胚层和体腔 体腔囊法 在原肠背部两侧 内胚层向外突出成对的囊状突起 称体腔囊 体腔囊逐渐发育增大并与内胚层脱离 在内外胚层之间逐步扩展成为中胚层 中胚层包围的腔为体腔 由于体腔囊来源于原肠 故又称肠体腔 此法又名肠体腔法 后口动物 棘皮 毛颚 半索 原索 脊索动物 由肠体腔法形成中胚层和真体腔 体腔 无体腔假体腔真体腔 体腔的形成 裂体腔法 肠体腔法 扁形动物及其以下的动物 线形动物 消化管和体壁之间 也称原体腔或初生体腔 自环节动物以上 又称裂体腔 次生体腔 是在中胚层内的体腔 内外都有中胚层产生的体腔上皮包裹 体壁 肠壁 胚层分化三胚层形成之后 动物体的组织和器官开始分化 脊椎动物器官发生的第一阶段是神经胚形成 最终导致中枢神经系统形成 胚胎发育中三个胚层的变化以内胚层最为简单 中胚层最为复杂 而外胚层则最为特异 内胚层 变化大部分涉及膜的外凸和内凹 分化为消化管的大部分上皮 肝 胰 呼吸器官 排泄器官和生殖器官的一部分 中胚层 分化为肌肉 结缔组织 生殖和排泄器官的大部分 中胚层变化最大 形成的器官也最多 骨胳 肌肉 结缔和上皮四种基本组织没有一样不是由中胚层参与形成的 中胚层介于内 外胚层之间 与内胚层结合形成脏壁 与外胚层结合形成体壁 中胚层的生骨节和生肌节 又形成骨骼和骨肉组织 外胚层 细胞分化是多种多样的 分化为皮肤上皮 包括皮肤腺和其他皮肤衍生物 神经组织 感觉器官和消化管的两端 外胚层分化形成 表皮 羽毛 皮肤腺及衍生物 中央神经系统 眼网膜 内耳上皮 消化道两端 中胚层分化形成 真皮 骨骼 肌肉 血液 循环排泄生殖系统的大部分及脂肪组织结缔组织和体腔膜 内胚层分化形成 消化道上皮 肝 胰 肺 呼吸道上皮 甲状腺 膀胱大部分 原口动物 Prolostomia 和后口动物 Deuterostomia 原口动物 是指胚胎发育过程中 原肠胚时期的原口成为成体的口的一类动物 主要类群包括扁形动物 线形动物 环节动物 软体动物 节肢动物 后口动物 是指胚胎发育过程中 原肠胚时期的原口成为成体的肛门 或原口封闭了 成体的口是后来产生的一类动物 主要类群包括棘皮动物 半索动物 脊索动物 原口动物和后口动物的主要区别 原生动物亚界 单细胞 原生动物门 单细胞 变形虫 草履虫等 后生动物亚界 多细胞 分为三支 中生动物 中生动物门 有实体原肠胚 有外层的体细胞和内层的生殖细胞组成 如二胚虫侧生动物 多孔动物门 有细胞构成组织 内部的各种不同细胞不形成器官系统 消化道和口 体壁为领细胞 有一至数腔并多孔 如海绵 真后生动物 有组织和器官系统的动物 有口和消化道 内部细胞部分司生殖 无孔及领细胞 分为两级 第一级为辐射对称 有由各种组织构成的初生的器官系统 原始中胚层 大都起源于 外胚层消化腔无肛门 包括腔肠动物门和木节水母动物门 第二级为左右对称 有器官系统 大多有起源于内胚层的中胚层 除消化腔外大都还有体腔 一般具肛门 包括两部分 第一部分 原口动物 左右对称 口即原口 囊胚孔 多数为螺旋卵裂 有体腔 典型地由中胚层裂开而来 裂体腔 幼虫为担轮幼虫 其第一群为无体腔动物 消化管与体壁之间的部分充填着实质 排泄器官为具有焰细胞的原肾管 不分节 或者分节则幼节近头部 包括扁形 无肛门 无颚 纽形 有肛门 有吻 齿颚 无肛门 有颚 动物门 第二群为假体腔动物 消化管与体壁之间有假体腔 具肛门 有或缺原肾管 包括棘头 袋形 内肛动物门 第三群为真体腔动物 有一个真体腔和一般有相当发达的内胚层起源的中胚层 一般有肛门 其中无触手冠 裂体腔类型 大多数不分节的四个门 软体 曳鳃 星虫 嗌虫动物门 身体分节 无分节附肢的五门 环节 须腕 有爪 缓步 舌形动物门 有分节附肢的一门 节肢动物门 有触手冠 其上具有纤毛的触手 肠曲折而肛门近口部 包括外肛 帚虫 腕足动物门 第二部为后口动物 左右对称的具体腔动物 肛门来源于胚孔 螺旋卵裂 中胚层与体腔同样来源于原肠的外伸囊突 对称幼体 包括棘皮 毛颚 半索和脊索动物门 胚后发育幼体自卵孵化或从母体产出后至个体死亡的全过程 1 幼体的产出方式 卵生 胎生 卵胎生 2 胚后发育的类型 直接发育 无变态发育 间接发育 变态发育 第四节生物发生律 个体发育 生物从受精卵开始到成体的整个发育过程称为个体发育 系统发展 生物种族的发生发展历史称为系统发展 生物发生律概念 生物的个体发育简单而迅速地重演了其系统发展的主要过程 这个规律称为生物发生律 根据 胚胎学证据 达尔文主义 2 研究生物发生律的意义对了解各动物类群的亲缘关系及其发展线索极为重要 当动物的亲缘关系和分类位置不能确定时 常由胚胎发育得到解决 第五节关于多细胞动物起源的学说 一 群体学说1 赫克尔的原肠虫学说论点 起源于原肠虫 论据 团藻是群体单细胞动物向多细胞动物过渡的类群 2 梅契尼柯夫的吞噬虫学说论点 起源于吞噬虫 论据 在低等的多细胞动物中 多数是由内移方法形成原肠胚 机能与结构相统一 先有机能 后有适应该机能的结构 3 Grell Butschli的扁囊胚虫学说论点 起源于扁囊胚虫 论据 丝盘虫是扁囊胚虫现存种类 二 合胞体学说论点 起源于多核纤毛虫 论据不足 此外还有共生学说 但存在一系列遗传学问题 多孔动物门 Porifera 海绵动物门Spongia 一 进化地位 为多细胞动物 身体由皮层和领鞭毛细胞的胃层组成 有独特的水沟系统 胚胎发育与其他多细胞动物显著不同 具胚层逆转现象 一般认为海绵动物是多细胞动物进化中的一个侧支 因此又称侧生动物 Parazoa 侧生动物 领细胞无消化腔和口无神经系统胚层逆转现象 二 生物学特征 体制不对称 辐射对称 细胞没有组织分化 身体由皮层 胃层两层细胞构成 皮层单层扁平细胞胃层领鞭毛细胞 通过出芽或芽球行无性生殖 通过卵和精子行有性生殖 胚胎发育有逆转现象 具有独特的水沟系统 没有神经系统 细胞内消化 通过扩散作用进行排泄和呼吸 具有骨针和 或 有机纤维组成的内骨骼 海绵动物固着生活在水中物体上 而且看不出它们的运动 1857年以前 被视为植物 三 形态结构 皮层细胞 领细胞 中胶层 体壁 皮层 clermalepithlium 中胶层 mesoglea 胃层 choanocytelayar 孔细胞 孔 骨针 中央腔 出水孔 海绵动物 体壁 捕获的食物颗粒 食物泡 领 鞭毛 外层又称皮层 由单层扁平细胞组成 无基膜 细胞的边缘能收缩 皮层部分细胞特化为管状 孔细胞 广泛分散在体表 故名多孔动物 孔细胞可收缩 能调节孔的大小 从而控制水流 内层又称胃层 由特殊的领细胞构成 领细胞具一透明的细胞质突起形成的领 领的中央有一鞭毛 鞭毛打动引起水流 水中的食物颗粒和氧主要由领携入细胞内营细胞内消化 中胶层为胶状 其间散布有钙质 硅质骨针和类蛋白质的海绵丝 几种变形细胞 骨针和海绵丝起支持作用 骨针形状多种 有单轴 三轴 四轴等 一部分变形细胞能分泌形成骨针 称造骨细胞 部分能分泌海绵丝 称成海绵丝细胞 还有部分变形细胞有排泄作用 或细胞内消化 有的还能形成精子和卵子 中胶层中还有一些星芒细胞 认为具有神经传导作用 钙质骨针 硅质骨针 海绵丝 四 骨骼形态 五 水沟系统 水沟系是海绵动物的主要特征之一 它对海绵动物的固着生活有重大的适应意义 海绵动物的摄食 呼吸 排泄及其他生理活动都要借水流的穿行来维持 水沟系可分为单沟型 ascontype 双沟型 sycontype 复沟型 leucontype 水流途径 单沟型 外界 进水小孔 中央腔 出水口 外界 双沟型 外界 流入孔 流入管 前幽门孔 辐射管 后幽门孔 中央腔 出水口 外界 复沟型 外界 流入孔 流入管 前幽门孔 鞭毛室 后幽门孔 流出管 中央腔 出水口 外界 六 生殖与胚胎发育 无性繁殖 1 出芽生殖 budding 体壁局部向外突出形成芽体 成熟后脱落长成新个体 2 形成芽球 gemmule 芽球由中胶层生成 由若干原细胞 即变形细胞 聚成堆 外包几丁质膜或骨针 一个海绵可形成许多芽球 成体死后芽球能耐恶劣环境 一旦环境改善 芽球内的细胞便释放出来形成新个体 3 再生能力 白枝海绵只要碎片超过0 4mm 带有若干领细胞就能再生 重新长成新个体 有性繁殖 七 海绵动物的分类 1 钙质海绵纲 Calcarea 骨针钙质 水沟系简单 个体较小 多生活于浅海 如白枝海绵 毛壶 2 六放海绵纲 Hexactinellida 骨针六放 硅质 或由硅质丝联成网状 体较大 单体 常对称 主要生活于450 900m水深或更深海底 偕老同穴 Euplectella 体花瓶状或柱状 中央腔内有 对俪虾 Spongicola 寄生 佛子介 Hyalonema 3 寻常海绵纲 Demospongiae 硅质骨针或海绵丝 或两者联合 骨针单轴或四射型 或两种骨针均存在 埋在海绵丝中 非六放型 海绵属此纲 生活于海洋或淡水 如穿贝海绵 Cliona 淡水海绵 Spongilla 沐浴海绵 Euspongia 小结 体制不对称或辐射对称 在水中营固着生活 身体由两层细胞及其间的中胶层构成 胚胎发育中有逆转的现象 具特殊的水沟系统 细胞没有组织分化 通常具有钙质 硅质或角质的骨骼 没有消化腔 只行细胞内消化 没有神经系统 海绵动物仍保留了领细胞 综上所述海绵动物是一类极为原始的多细胞动物 是多细胞动物进化中的一个侧支 第四章腔肠动物门 Coelenterata 一 腔肠动物的进化地位 身体出现了固定的辐射对称 radialsymmetry 或两侧辐射对称 biradialsymmetry 通过身体中轴 只有两个平面能把身体分成相等的两部分 体制 具有两个胚层 开始出现组织分化和简单的器官 腔肠动物是多细胞动物中最为原始的一类 第一节腔肠动物门的主要特征 二 腔肠动物的主要特征 1 辐射对称 2 二胚层 原始消化循环腔 有口无肛门 细胞内消化和细胞外消化 3 组织分化 特点 上皮组织占优势 皮肌细胞兼有上皮和肌肉的功能 4 原始的神经系统 网状神经系统 5 体壁有刺细胞 6 海水或淡水中固着或漂浮生活 身体能够自由运动 7 多数雌雄异体 8 有两种不同的体型 水螅型和水母型 第一节代表动物 水螅 一 生活习性和外部形态1 生活习性 生活于池沼 水田 沟溪等清洁 缓流 富含水草 含氧量多的淡水水域中 常附着和漂浮生活 习弱光 适宜水温18 22度 多以活的甲壳动物 小昆虫 小蠕虫等为食 有时捕获小鱼和小蝌蚪 二 外部形态辐射对称 圆筒状 长0 5 2cm 一端为基盘 另一端有触手和口 垂唇 中央有口 平时关闭触手 5 12条 扑食器官基盘 附着和滑行 三 内部结构和功能 触手 外胚层epidermis 内胚层gastrodermis 中胶层mesoglea 基盘 口 消化循环腔 卵巢 卵 精巢 精子 芽 口 垂唇 外胚层 内胚层 精子 卵 营养细胞 一 体制与基本体型 体制 辐射对称 基本体型 二 体壁与消化循环腔1 外胚层 外皮肌细胞感觉细胞神经细胞刺细胞腺细胞间细胞 2 中胶层 由内外胚层分泌的胶状物质组成 对身体起支持作用 3 内胚层 内皮肌细胞 具鞭毛 营养 收缩运动腺细胞 分泌液有润滑和消化作用感觉细胞 较少 间细胞 是组成内外胚层的主要细胞 即是上皮细胞又是原始的肌肉细胞 特有结构 遍布于体表 触手上特别多 内部有一个刺丝囊 囊内贮有毒液及一盘旋的丝状管 一般认为是未分化的胚胎性细胞 可分化为刺细胞和生殖细胞等 分散在皮肌细胞之间 在口周围 触手和基盘上较多 断部有感觉毛 基部与神经纤维连接 神经细胞的突起彼此连接成网状 传导刺激向四周扩散 即内皮肌细胞 具营养和收缩机能 相当于高等动物的消化道 是食物进行初步消化的场所 通过内胚层腺细胞分泌消化液 使食物在消化腔内进行初步消化 是动物进化过程中最早出现细胞外消化 消化腔内水的流动 可把消化后的营养物质输送到身体各部分 兼有循环作用 故也称为消化循环腔 消化腔只有一个对外开口 是原肠期的原口形成的 兼有口和肛门两种功能 4 消化循环腔 由体壁围成的腔 消化和运输营养 三 觅食和营养 不完全的消化系统腔肠动物以刺细胞和触手捕获食物 分布在垂唇部位的腺细胞能分泌黏液 帮助摄食 有消化循环腔 具有消化和循环的功能 可行细胞外及细胞内消化 有口无肛门 摄食 利用触手上的剌细胞放出剌丝麻庳捕获物 用触手将食物送入口中 消化 腺细胞分泌消化酶对食物进行细胞外消化 经消化后的小分子物质由消化细胞吞噬后进行细胞内消化 不能消化的食物残渣经口排出体外 四 排泄 没有专门的排泄器官 废物由细胞直接排到体外或消化循环腔中 五 运动水螅 翻筋斗式运动水母 垂直方向主动运动 水平方向被动运动 六 神经系统 中胶层靠近皮层的一侧 分布有很多神经细胞 主要为多极神经细胞 一般有多个树突 彼此联络成网状 网状神经系统 神经传导不定向 无神经中枢 神经传递速度很慢 刺细胞等少数细胞仍然具有独立反应的能力 1 组成 由分散的神经元组成 2 特点 无神经中枢 传导不定向 传导速度慢 七 呼吸 八 繁殖和生活史 无性繁殖 群体生活的种类 芽体不离开母体而形成一个复杂的群体 水螅 薮枝螅 有性生殖 为异配生殖 且多为雌雄异体 生殖腺可由内胚层或外胚层的间细胞产生 外层间细胞分化形成卵巢 精巢受精卵发育成实心原肠胚后包上粘性厚膜形成休眠体 从母体脱落下来次年春末环境条件适宜时 胚胎脱膜而出 继续发育成小水螅 受精卵裂囊胚原肠胚卵囊小水螅 腔肠动物的生活史中 水螅型个体和水母型个体相互交替出现 适应固着生活的水螅型个体行无性出芽生殖产生水母型个体 适应漂浮生活的水母型个体行有性生殖 受精卵发育为浮浪幼虫 在发育成水螅型个体 这种有性世代和无性世代交替出现的现象 称为世代交替 第三节腔肠动物门分纲共9000多种 根据形态和有无世代交替现象 将腔肠动物门分为3个纲 水螅纲 钵水母纲 珊瑚纲 一 水螅纲有水螅型水母型世代交替现象水螅型有垂唇水母型有缘膜 小型生殖细胞由外胚层产生 钩手水母 缘膜 一 代表动物 薮枝虫 Obelia 1 生活习性及形态螅根 螅茎水螅型围鞘 共肉及共肉腔基本形态水螅体生殖体 生殖鞘和子茎 水母型体形 伞形 边缘有触手和缘膜消化循环系统 口 胃 辐管 环管2 生活史 一 水螅纲 Hydrozoa 群体多态现象 群体内出现二种以上不同体型的个员 有不同的结构和生理上的分工 完成不同的生理机能使群体成为一个完整的整体 二 钵水母纲水螅世代不发达水螅型有垂唇 水母型无缘膜 大型生殖细胞由内胚层产生 海月水母生活史 精子 卵受精卵囊胚原肠胚浮浪幼虫成体碟状体横裂体钵口幼体螅状幼体 海蜇与海月水母不同的是 伞半球形 中胶层厚 海蜇皮 口腕愈合成口柄 海蜇头 大型口消失 在口柄的边缘形成吸口 三 珊瑚纲 只有水螅型 无水母型有口 隔膜生殖细胞由内胚层产生代表动物 绿海葵体形 圆柱状 有口 口道 口道沟