脊椎动物机体脊椎动物机体结构结构 和机能的演化和机能的演化蒲淑萍蒲淑萍三三 大大 特特 征征脊索：脊索：身体背部一条由泡状身体背部一条由泡状细胞组成的弹性棒状结构。细胞组成的弹性棒状结构。低等类群终生具脊索；高等低等类群终生具脊索；高等类群仅胚胎具脊索，以后由类群仅胚胎具脊索，以后由分节的脊柱取代。分节的脊柱取代。背神经管：背神经管：中空，由外胚层中空，由外胚层下陷卷成，高等类群分化出下陷卷成，高等类群分化出脑和脊髓。脑和脊髓。 咽鳃裂：咽鳃裂：消化管前端咽部两消化管前端咽部两侧成对排列的裂孔，直接或侧成对排列的裂孔，直接或间接与外界相通，为呼吸器间接与外界相通，为呼吸器官。低等类群及鱼类终生存官。低等类群及鱼类终生存在；高等类群仅见于胚胎或在；高等类群仅见于胚胎或幼体。幼体。 脊索是内胚层结构，构成了支撑躯体的主梁，还具有诱导脊索是内胚层结构，构成了支撑躯体的主梁，还具有诱导周围细胞分化的作用，如促进胚胎期由中胚层发育而来的脊椎周围细胞分化的作用，如促进胚胎期由中胚层发育而来的脊椎和由外胚层发育而来的神经系统的产生和完善。后者也是脊索和由外胚层发育而来的神经系统的产生和完善。后者也是脊索为什么仍然存在于高等脊索动物的胚胎内的一个原由。为什么仍然存在于高等脊索动物的胚胎内的一个原由。 现在脊椎已经替代了脊索成为了新的身体支持物，在灵活现在脊椎已经替代了脊索成为了新的身体支持物，在灵活性和坚固性两方面都比脊索要好。从此脊索在高等动物体内消性和坚固性两方面都比脊索要好。从此脊索在高等动物体内消退，变为退，变为痕迹器官痕迹器官。哺乳类椎间盘中间很小的髓核就是退化的。哺乳类椎间盘中间很小的髓核就是退化的脊索。脊索。 脊索的出现在动物演化史上的意义脊索的出现在动物演化史上的意义支持支持保护保护运动运动脊索动物与无脊椎动物构造模式比较脊索动物与无脊椎动物构造模式比较v次要特征次要特征： 1、闭管式循环。、闭管式循环。 2、肛后尾。、肛后尾。 v与高等无脊椎动物共有的特征：与高等无脊椎动物共有的特征： 1、三胚层；、三胚层；2、后口；、后口；3、次级体腔；、次级体腔；4、两侧对称；两侧对称；5、分节现象等。、分节现象等。 脊脊索索动动物物脊椎动物亚门脊椎动物亚门原原索索动动物物尾索动物亚门尾索动物亚门 头索动物亚门头索动物亚门圆口纲圆口纲( (Cyclostomata) ) 鱼纲鱼纲( (Pisces) ) 两栖纲两栖纲(Amphibra) 爬行纲爬行纲(Reptilia) 鸟纲鸟纲( (Aves) )哺乳纲哺乳纲(Mammala)基本分类基本分类尾索动物尾索动物亚门亚门脊索和背神经管只存在于幼体尾部，成体消失，脊索和背神经管只存在于幼体尾部，成体消失，有鳃裂。如海鞘。有鳃裂。如海鞘。头索动物头索动物亚门亚门脊索和背神经管纵贯全身，终身保留，咽鳃裂明脊索和背神经管纵贯全身，终身保留，咽鳃裂明显。如文昌鱼。显。如文昌鱼。脊椎动物脊椎动物亚门亚门脊索仅见于胚胎或幼体期，以后由脊柱取代。脊索仅见于胚胎或幼体期，以后由脊柱取代。1园口纲园口纲 鳗形，无颌，无成对附肢。鳗形，无颌，无成对附肢。2鱼纲鱼纲 皮肤被鳞，鳃呼吸，有成对附肢，一心房一心室，皮肤被鳞，鳃呼吸，有成对附肢，一心房一心室，卵生。卵生。3两栖纲两栖纲 皮肤裸露，幼体鳃呼吸，成体肺呼吸，二心房皮肤裸露，幼体鳃呼吸，成体肺呼吸，二心房一心室，卵生。一心室，卵生。4爬行纲爬行纲 皮肤被角质鳞或骨板，二心房皮肤被角质鳞或骨板，二心房“二心室二心室”。5鸟纲鸟纲 体被羽毛，前肢为翼，二心房二心室，温血，卵体被羽毛，前肢为翼，二心房二心室，温血，卵生。生。6哺乳纲哺乳纲 身体被毛，温血，胎生，哺乳。身体被毛，温血，胎生，哺乳。 尾索动物亚门尾索动物亚门 代表动物：柄海鞘代表动物：柄海鞘( (Styelc spStyelc sp.).)玻璃海鞘蓝海鞘海鞘料理海鞘幼体经过几小时的自由生海鞘幼体经过几小时的自由生活后，就用身体前端的附着突活后，就用身体前端的附着突起粘着在其它物体上，开始其起粘着在其它物体上，开始其变态。变态。变态期间：尾部连同脊索逐渐变态期间：尾部连同脊索逐渐萎缩消失，神经管退化成神经萎缩消失，神经管退化成神经节，感觉器官消失，鳃裂数增节，感觉器官消失，鳃裂数增加，体壁分泌被囊素形成被囊，加，体壁分泌被囊素形成被囊，开始营固着生活。开始营固着生活。 这种从幼体至成体失去了这种从幼体至成体失去了一些重要的构造，结构更为简一些重要的构造，结构更为简单化的变态称为单化的变态称为逆行变态或退逆行变态或退化变态化变态。成体顶端有两个开口。咽部腹侧是内柱，它聚集成体顶端有两个开口。咽部腹侧是内柱，它聚集了碘元素，是脊椎动物甲状腺的同源器官。雌雄了碘元素，是脊椎动物甲状腺的同源器官。雌雄同体，异体受精。同体，异体受精。头索动物亚门头索动物亚门代表动物：文昌鱼代表动物：文昌鱼 ( (Branchiostoma belcheri)Branchiostoma belcheri)达尔文说：这是一个最伟大的发现，它提供了揭示达尔文说：这是一个最伟大的发现，它提供了揭示脊椎动物起源的钥匙。脊椎动物起源的钥匙。列为国家二级重点保护动物。列为国家二级重点保护动物。无头，有分节无头，有分节 脊椎动物，根据不同地层中所发现的化石，以及比较解脊椎动物，根据不同地层中所发现的化石，以及比较解剖学和胚胎学方面的研究结果，都可以推断它们是由无脊椎剖学和胚胎学方面的研究结果，都可以推断它们是由无脊椎动物进化而来的。但由于缺少坚硬内骨骼的动物不易形成化动物进化而来的。但由于缺少坚硬内骨骼的动物不易形成化石保存在地层中，所以至今未能找到石保存在地层中，所以至今未能找到无脊椎动物与脊椎动物无脊椎动物与脊椎动物之间的过渡类型之间的过渡类型的化石证据。幸运的是，文昌鱼不论在生活的化石证据。幸运的是，文昌鱼不论在生活习性、胚胎发育、外部形态和内部结构等方面，都是既具有习性、胚胎发育、外部形态和内部结构等方面，都是既具有某些无脊椎动物的特征，又具有某些脊椎动物特征的雏形，某些无脊椎动物的特征，又具有某些脊椎动物特征的雏形，因而是介于两者之间的过渡类型，填补了两者之间的空白，因而是介于两者之间的过渡类型，填补了两者之间的空白，成为整个生物进化史上不可缺少的一个成为整个生物进化史上不可缺少的一个“桥梁桥梁”。肌肉集中在背部，有肌节肌肉集中在背部，有肌节生殖、排泄器官多对生殖、排泄器官多对皮肤有表皮和真皮的分化皮肤有表皮和真皮的分化无生殖管道无生殖管道无心脏无心脏运动运动感觉运动感觉运动无脑和脊髓的分化，神经管前端管腔稍膨大无脑和脊髓的分化，神经管前端管腔稍膨大为脑泡为脑泡，脑泡向前发出脑泡向前发出2对对脑脑神经，神经神经，神经管其余部分在每管其余部分在每1体节发出体节发出1对对脊脊神经。神经。头索动物是典型的桥梁动物头索动物是典型的桥梁动物 除终生具有以上脊索动物的三个主要特征外，还具有除终生具有以上脊索动物的三个主要特征外，还具有A.A.与脊椎动物相似的特征与脊椎动物相似的特征 具肌节、有奇鳍、肛后尾、闭管式循环系统，其胚胎具肌节、有奇鳍、肛后尾、闭管式循环系统，其胚胎发育和三个胚层的分化也与脊椎动物相似。发育和三个胚层的分化也与脊椎动物相似。B.B.比脊椎动物原始的特征比脊椎动物原始的特征 无头、无骨骼、无心脏、排泄器官为肾管。无头、无骨骼、无心脏、排泄器官为肾管。C.C.比无脊椎动物进化的特征比无脊椎动物进化的特征 躯体两侧有一对腹褶，为脊椎动物成对附肢的雏形。躯体两侧有一对腹褶，为脊椎动物成对附肢的雏形。脊椎动物亚门脊椎动物亚门主要特征：主要特征：胚胎期有脊索，成体则由脊椎代替胚胎期有脊索，成体则由脊椎代替头部显著，有发达的感受器，故称有头类头部显著，有发达的感受器，故称有头类背神经管分化为脑和脊髓背神经管分化为脑和脊髓咽鳃裂见于胚胎期或成年期咽鳃裂见于胚胎期或成年期有两对附肢，是运动器官有两对附肢，是运动器官圆口纲圆口纲最原始的脊椎动物最原始的脊椎动物 主要特征：主要特征：无颌类：无上、下颌，口为吸附型无颌类：无上、下颌，口为吸附型只有奇鳍只有奇鳍( (背鳍和尾鳍背鳍和尾鳍) )，无偶鳍，无偶鳍鳃囊呼吸，具单鼻孔鳃囊呼吸，具单鼻孔脊索终生存留，没有脊椎脊索终生存留，没有脊椎代表动物：七鳃鳗代表动物：七鳃鳗日本七鳃鳗日本七鳃鳗粘盲鳗粘盲鳗盲鳗盲鳗鱼纲鱼纲最适于水生的脊椎动物最适于水生的脊椎动物主要特征：主要特征：体呈纺锤形，皮肤具体呈纺锤形，皮肤具粘液、鳞片粘液、鳞片, ,有侧线有侧线终生鳃呼吸终生鳃呼吸有有成成对对附附肢肢( (除除奇奇鳍鳍外外，还有成对胸、腹鳍）还有成对胸、腹鳍）有颌类：有上、下颌有颌类：有上、下颌骨骼：脊索消失骨骼：脊索消失( (硬骨鱼硬骨鱼) )或残存或残存( (软骨鱼软骨鱼) )；软骨；软骨鱼类的鱼类的骨骼全为软骨，鳃裂直接开口体外骨骼全为软骨，鳃裂直接开口体外;硬骨鱼的硬骨鱼的骨骼一般为硬骨，鳃裂不直接开口体表骨骼一般为硬骨，鳃裂不直接开口体表；脊柱分躯椎和尾椎两部分；成对的附肢骨骼没有脊柱分躯椎和尾椎两部分；成对的附肢骨骼没有与脊柱发生联系。与脊柱发生联系。循环：静脉式心脏，单循环。循环：静脉式心脏，单循环。心房心房静脉窦静脉窦鳃鳃躯体躯体单单循循环环：一一心心房房一一心心室室神经：大脑不发达，高神经：大脑不发达，高级中枢在中脑视叶。级中枢在中脑视叶。生殖：多为雌雄异体，体外或体内受精。生殖：多为雌雄异体，体外或体内受精。 代表动物：软骨鱼类代表动物：软骨鱼类( (鲨鱼鲨鱼) ) 硬骨鱼类硬骨鱼类( (鲤鱼、草鱼鲤鱼、草鱼) ) 鱼卵鱼卵2424小时孵化的鱼卵小时孵化的鱼卵青鱼青鱼草鱼草鱼鲶鱼鲶鱼鳙鱼（花鲢、胖头鱼）鳙鱼（花鲢、胖头鱼） 四大家鱼四大家鱼中华鲟中华鲟带鱼带鱼鲨鱼鲨鱼热带鱼热带鱼鳐鱼鳐鱼大西洋鲑鱼大西洋鲑鱼两栖纲两栖纲从水生过渡到陆生的脊椎动物从水生过渡到陆生的脊椎动物 水水陆陆面临的问题面临的问题含氧量含氧量低低高高呼吸呼吸浮力浮力高高低低支撑身体，克服重力支撑身体，克服重力温度温度恒恒定定变变化化体温调节体温调节环境环境较较单单纯纯多多样样适应，繁殖，生存适应，繁殖，生存主要特征：主要特征：五趾型四肢，四肢借肩五趾型四肢，四肢借肩带和腰带与脊柱联结支撑带和腰带与脊柱联结支撑身体，并具多支点的杠杆身体，并具多支点的杠杆运动的关节；趾无爪，有运动的关节；趾无爪，有蹼。蹼。皮肢裸露而富于腺体，皮肢裸露而富于腺体，能辅助呼吸。能辅助呼吸。骨骼：头骨数减少，咽骨骼：头骨数减少，咽颅退化；脊柱分为四部颅退化；脊柱分为四部分：颈椎分：颈椎( (一个一个) )、躯椎、躯椎、尾椎和骶尾椎和骶( (荐荐) )椎椎( (一个一个) )。颈椎与头骨的枕骨髁相颈椎与头骨的枕骨髁相关节，使头部可上下运关节，使头部可上下运动。动。呼吸：幼体鳃呼吸，成体肺呼吸呼吸：幼体鳃呼吸，成体肺呼吸( (囊状肺囊状肺) )，皮肤辅助呼吸。皮肤辅助呼吸。囊状肺囊状肺咽式呼吸咽式呼吸循环：过渡式心脏，不完全双循环循环：过渡式心脏，不完全双循环。肺循环肺循环肺肺和和皮皮肤肤躯体躯体体循环体循环二二心心房房一一心心室室神经：大脑不发达，但分化较鱼类明显，神经：大脑不发达，但分化较鱼类明显，具原脑皮和旧脑皮司嗅觉，中脑视叶发具原脑皮和旧脑皮司嗅觉，中脑视叶发达，构成高级中枢。达，构成高级中枢。生殖：卵生，卵必须产在水体内，体外受生殖：卵生，卵必须产在水体内，体外受精，幼体在水中发育完成变态以后上陆。精，幼体在水中发育完成变态以后上陆。代表动物：蟾蜍、青蛙代表动物：蟾蜍、青蛙( (无尾两栖类无尾两栖类) ) 蝾螈、大鲵蝾螈、大鲵( (有尾两栖类有尾两栖类) )东方蝾螈东方蝾螈大鲵大鲵墨西哥无肺蝾螈墨西哥无肺蝾螈 竖琴蛙竖琴蛙黄黄色色毒毒蛙蛙绿树蛙绿树蛙棘胸蛙棘胸蛙美洲蟾蜍美洲蟾蜍花背蟾蜍花背蟾蜍产婆蟾（助产蟾）产婆蟾（助产蟾）加德纳岛的塞舌蛙加德纳岛的塞舌蛙 念珠状卵带念珠状卵带爬行纲爬行纲适应于陆生的脊椎动物适应于陆生的脊椎动物 主要特征：主要特征：五指型四肢，趾端具爪。五指型四肢，趾端具爪。皮肤干燥，无腺体，具角皮肤干燥，无腺体，具角质鳞片或兼有来源于真皮的质鳞片或兼有来源于真皮的骨板。骨板。骨骼：咽颅退化。脊椎分骨骼：咽颅退化。脊椎分五部分，即颈椎五部分，即颈椎( (数目增多，数目增多，第一、二枚为寰椎、枢椎第一、二枚为寰椎、枢椎) )、胸椎、腰椎、骶椎、尾椎。胸椎、腰椎、骶椎、尾椎。胸椎与肋骨、胸骨构成胸廓。胸椎与肋骨、胸骨构成胸廓。变色龙的肺变色龙的肺呼吸：完全肺呼吸呼吸：完全肺呼吸( (蜂窝状肺蜂窝状肺) )循环：过渡式心脏，不完全双循环，循环：过渡式心脏，不完全双循环，缺氧血、充氧血进一步分开。缺氧血、充氧血进一步分开。例外：鳄鱼例外：鳄鱼二二心心房房“二二心心室室”室间孔室间孔室间隔室间隔齿状瓣膜齿状瓣膜多出一条主动脉多出一条主动脉p180、181两个问题两个问题v鳄鱼在胚胎发育早期，其心脏结构与鸟、鳄鱼在胚胎发育早期，其心脏结构与鸟、哺乳类是完全相同的。之后才多出了一条哺乳类是完全相同的。之后才多出了一条主动脉，为什么？主动脉，为什么？v鳄鱼的心脏有两个分隔的心室，看上去更鳄鱼的心脏有两个分隔的心室，看上去更像鸟、哺乳类的心脏。有什么意义？像鸟、哺乳类的心脏。有什么意义？鳄鱼血压：鳄鱼血压：4040毫米汞柱毫米汞柱人：人：100100毫米汞柱毫米汞柱长颈鹿：长颈鹿：300300毫米汞柱毫米汞柱人肺动脉收缩压：人肺动脉收缩压：2222毫米汞柱毫米汞柱初龙初龙 鳄鱼祖先鳄鱼祖先现存鳄鱼现存鳄鱼恐龙恐龙恒温动物？恒温动物？奇怪的鳄鱼？奇怪的鳄鱼？v1.鳄鱼多出了的一条主动脉，提示与鳄鱼鳄鱼多出了的一条主动脉，提示与鳄鱼长久静止呆在水中的生活方式有关。长久静止呆在水中的生活方式有关。v2.鳄鱼心脏把肺循环、体循环完全分离开鳄鱼心脏把肺循环、体循环完全分离开来，推测鳄鱼祖先也有高血压问题；鳄鱼来，推测鳄鱼祖先也有高血压问题；鳄鱼祖先甚至恐龙也是恒温动物。祖先甚至恐龙也是恒温动物。神经：大脑半球显著，出现新脑皮。神经：大脑半球显著，出现新脑皮。生殖：体内受精，卵生或卵胎生，具羊膜生殖：体内受精，卵生或卵胎生，具羊膜卵，称羊膜动物卵，称羊膜动物( (爬行、鸟、哺乳类爬行、鸟、哺乳类) )。代表动物：龟、鳖、蛇、蜥蜴代表动物：龟、鳖、蛇、蜥蜴羊膜腔羊膜腔大蛇的第二大蛇的第二“胎胎”刚出生的小蛇钻破薄膜，刚出生的小蛇钻破薄膜，便可以独立生活了。便可以独立生活了。 一条即将一条即将“分娩分娩”的大蛇的大蛇 中华鳖中华鳖亚亚达达伯伯拉拉象象龟龟草龟草龟黄金蛇黄金蛇蟒蛇蟒蛇竹叶青竹叶青眼眼镜镜蛇蛇复旦大学生命科学学院 避役避役蜥蜴蜥蜴玳瑁玳瑁 惯用惯用“断尾术断尾术”的蜥蜴的蜥蜴 扬子鳄扬子鳄 宁波滑蜥宁波滑蜥 我国特有的爬行动物我国特有的爬行动物变色龙变色龙壁虎壁虎石龙子石龙子鸟纲鸟纲适应于空中飞翔的恒温脊椎动物适应于空中飞翔的恒温脊椎动物 主要特征：主要特征：体呈纺锤形，体体呈纺锤形，体表被羽，前肢变为表被羽，前肢变为翼，后肢具翼，后肢具4 4趾。趾。骨骼：骨骼： 骨骼轻而坚固，具骨骼轻而坚固，具充气性；骨块愈合充气性；骨块愈合( (如如头骨、荐骨等头骨、荐骨等) )；脊柱；脊柱分五部分。分五部分。牙、大肠、右侧卵牙、大肠、右侧卵巢、输卵管及膀胱等巢、输卵管及膀胱等退化退化( (减轻体重，适应减轻体重，适应飞翔飞翔) )。鸽的骨骼鸽的骨骼呼吸：海绵状肺，有气囊，双重呼吸。呼吸：海绵状肺，有气囊，双重呼吸。鸟的气囊模式图鸟的气囊模式图吸气吸气呼气呼气p179循环：复合式心脏，完全双循环。循环：复合式心脏，完全双循环。躯躯体体双肺双肺体体循循环环肺肺循循环环腔静脉二二心心房房二二心心室室神经：大脑、小脑发达神经：大脑、小脑发达, ,视叶发达视叶发达, ,嗅球退化。嗅球退化。恒温动物恒温动物( (鸟、哺乳类鸟、哺乳类) ) ：由于呼吸、循环系：由于呼吸、循环系统的完善和神经系统的体温调节能力的提高，统的完善和神经系统的体温调节能力的提高，新陈代谢旺盛，体温恒定。新陈代谢旺盛，体温恒定。生殖：体内受精，卵生生殖：体内受精，卵生( (羊膜卵羊膜卵) )。代表动物：鹰、鸽、孔雀、鹦鹉、红腹锦鸡代表动物：鹰、鸽、孔雀、鹦鹉、红腹锦鸡清蛋白信天翁：产卵最少的鸟，信天翁：产卵最少的鸟，每年只产一枚卵每年只产一枚卵。青海湖鸟岛上的正在孵卵的鸬鹚鸟青海湖鸟岛上的正在孵卵的鸬鹚鸟较完善的繁殖方式：造较完善的繁殖方式：造巢、孵卵、育雏，提高巢、孵卵、育雏，提高后代的成活率。后代的成活率。鹰鹰孔雀孔雀鹦鹉鹦鹉适应飞行生活的特征：适应飞行生活的特征：羽毛，前肢变为翼；骨羽毛，前肢变为翼；骨骼特化；双重呼吸。骼特化；双重呼吸。红腹锦鸡红腹锦鸡鸳鸯鸳鸯丹丹顶顶鹤鹤白篦鹭白篦鹭翠鸟翠鸟鹈鹕鹈鹕蜂鸟蜂鸟王企鹅王企鹅啄木鸟啄木鸟白天鹅白天鹅猫头鹰猫头鹰复习题复习题1.1.基本概念：基本概念：逆行变态、无头类与有头类、逆行变态、无头类与有头类、无无颌类与有颌类、羊膜动物、恒温动物、痕迹颌类与有颌类、羊膜动物、恒温动物、痕迹器官器官2.2.脊脊索索动动物物门门有有何何共共同同特特征征？与与无无脊脊椎椎动动物物比比较有何不同和进化意义？较有何不同和进化意义？3.3.头索动物为什么是典型的桥梁动物？头索动物为什么是典型的桥梁动物？4.4.试试述述脊脊索索动动物物门门中中亚亚门门和和纲纲的的分分类类及及各各类类群群的主要特征。的主要特征。5.5.总结鳄鱼心脏结构的特殊性给我们的启示。总结鳄鱼心脏结构的特殊性给我们的启示。下周主要内容下周主要内容vp166、174，哺乳动物结构与功能，哺乳动物结构与功能