动物呼吸系统的演化

我们知道 几乎所有的动物都要从 水环境或直接从空气中获取 O2 同时释 放生物氧化代谢产生的 CO2 整个过程 就是呼吸 那么这一节 我们要讲的是动物呼 吸系统的演化 也就是从单细胞的原生 动物到高等的哺乳动物 它们的整个呼 吸系统是如何演变的 首先 我们来看原生动物 它是单 细胞生物 所以只能靠细胞膜的表膜通 过扩散作用得到 O2 排除 CO2 然后到 多细胞海绵动物 2 胚层腔肠动物 最 原始的 3 胚层扁形动物 再到线虫动物 环节动物 由于这些动物个体小 扩散 距离短 通过扩散就能满足气体交换的 需要 因此 它们都是在体表进行呼吸 即皮肤呼吸 从软体动物开始出现了真 正的鳃 水生种类用鳃呼吸 陆生种类 用肺直接摄取空气中的氧 这个肺是外 套膜内一定区域微血管密集形成的网 节肢动物的呼吸器官就形式多样了 小 型节肢动物是靠体表进行气体交换 如 水生剑水蚤 zao 陆生蚜虫 水生种 类用鳃 虾 蟹 或书鳃 鲎 hou 陆 生种类用书肺 蜘蛛 或气管 昆虫 昆虫的气管是体壁的内陷物 它的外端 有气门和外界相通 内端在动物体内不 断延伸 一再分支 直接与细胞接触 从而把氧气直接供应给组织 棘皮动物 的呼吸系统不是很发达 主要通过皮鳃 和管足完成 那么软体动物的鳃结构 肺结构也 好 昆虫的气管结构也好 它们都没有 呼吸的动力 气体交换都是靠扩散作用 进行 接下来 我们再来看脊椎动物呼吸 系统的情况 首先是水生动物 先来看 圆口纲的七鳃鳗 顾名思义 即体表有 七个外鳃孔 到软骨鱼一般有五对鳃裂 直接裸露在外面 然后到硬骨鱼 出现 了覆在鳃裂外面的鳃盖 它只有一个外 鳃孔 即水从口进来 然后从外鳃孔出 去 而软骨鱼呢 水从口进来 再从每 一个鳃裂出去 这是他们的区别之一 那么另外一个区别呢 就是软骨鱼的鳃 间隔很发达 尤其是板鳃亚纲 可以直 接达到体表 那么到了硬骨鱼 鳃间隔 退化 鳃丝直接着生在鳃弓上面 为了更直观地认识鳃的演化 我们 画个简单的模式图 这里是消化道 外 面是皮肤 中间是肌肉层 中胚层 消 化道向外突起 一直到皮肤这里打通 这就是七鳃鳗的一个鳃了 然后再打通 一个 类似地 它就有七个鳃囊形 这 是它的内鳃孔 鳃囊 外鳃孔 鳃丝着 生在这上面 那中间这个部分叫什么呢 对 是鳃间隔 然后到了硬骨鱼呢 鳃 间隔退化 鳃丝直接着生在鳃弓上 为了看得更清楚一些 我们画另一 个侧面的图 这是鳃弓 这是鳃间隔 上面着生鳃丝 中华鲟呢 鳃间隔退化 不完全 还残余一点鳃间隔 鳃丝是这 样着生的 然后到硬骨鱼 鳃间隔完全 退化 鳃丝直接着生在鳃弓上面 这就 是水生动物鳃的演变情况 到了陆生脊椎动物 都是用肺进行 气体交换 我们从四个方面来看一下肺 的演变 第一 肺的吸氧面积逐渐扩大 两栖动物的肺是囊状的肺 里面分 隔很少 它皮肤的表面积比肺的表面积 要大 比例约为 3 2 也就是说 皮肤 呼吸的氧占了很大一部分 爬行动物的 肺呈海绵状 呼吸面积进一步扩大 鸟 类的肺是通透的气管系统 有复杂的支 气管和微支气管 因此 鸟类的肺的吸 氧面积是非常大的 到了哺乳动物 气 管系统不再是通透的 它的盲端是肺泡 肺泡有上亿个 所以哺乳动物肺的吸氧 面积充分扩大 吸氧面积的逐渐扩大和 动物新陈代谢的逐渐提高有关系 第二 呼吸结构 功能日趋完善 两栖动物是靠口咽腔底部升降来决 定空气进出 这种呼吸方式为咽式呼吸 到爬行动物出现了胸廓 通过肋间肌的 收缩改变胸腔体积 从而产生呼吸运动 称为胸式呼吸 鸟类出现了双重呼吸 这是鸟类适应飞翔生活的一种特有呼吸 方式 它是由于薄 bao 膜气囊的出 现 使鸟类飞行过程中 吸气和呼气的 时候都能进行气体交换 然后到了哺乳 动物 胸廓出现了横膈膜 膈肌 膈肌 收缩产生的呼吸运动为腹式呼吸 静止 时 主要进行的是腹式呼吸 运动时 肋间肌也会收缩 从而呼吸加强 所以 哺乳动物是胸腹式呼吸 第三 呼吸道和消化道逐渐分开 我们知道 鱼类 它的呼吸道和消 化道是没有分开的 它只有外鼻孔 到 了两栖类 呼吸道和消化道在口腔处交 叉 并且有了内鼻孔 接着爬行类 鸟 类 哺乳类形成次生腭 内鼻孔后移 呼吸道和消化道完全分开 第四 呼吸道分