和母体联系并取得营养,在母体内完成胚胎发育过程——妊娠而成为幼儿时始产出。产出的幼儿以母兽的乳汁哺育。哺乳类还具有一系列复杂的本能活动来保护哺育中的幼兽。胎生方式为哺乳类的生存和发展提供了广阔前景。它为发育的胚胎提供了保护、营养以及稳定的恒温发育条件,是保证酶活动和代谢活动正常进行的有利因素,使外界环境条件对胚胎发育的不利影响减低到最小程度。这是哺乳类在生存斗争中优于其他动物类群的一个重要方面。哺乳是使后代在优越的营养条件下迅速地发育成长的有利适应,加上哺乳类对幼仔有各种完善的保护行为,因而具有远比其它脊椎动物类群高得多的成活率。与之相关的是哺乳类所产幼仔数目显著减少。胎生、哺乳是生物体与环境长期斗争中的产物。鱼类、爬行类的个别种类(如鲨鱼和某些毒蛇)已具有“卵胎生”现象。低等哺乳类(如鸭嘴兽)尚遗存卵生繁殖方式,但已用乳汁哺育幼仔。高等哺乳类胎生方式复杂,哺育幼兽行为亦异。这说明现存种类是各以不同方式、通过不同途径与生存条件作斗争,并在不同程度上取得进展而保存下来的后裔。
3、哺乳类骨骼系统有哪些特征?简单归纳从水生过渡到陆生的过程中,骨骼系统的进化趋势。
答:哺乳类的骨骼系统十分发达,支持、保护和运动的功能进一步完善化。表现在脊柱分区明显,结构坚实而灵活。四肢下移至腹面,出现肘和膝,将躯体撑起,适宜在陆上快速运动。头骨因脑与嗅囊(鼻囊)的高度发达而有较大特化。从形态解剖特征来看,颈椎7枚、下颌由单一齿骨构成,头骨具2个枕骨髁和牙齿异型,都是哺乳类骨骼的鉴别性特征。
哺乳动物骨骼系统的演化趋向是:①骨化完全,为肌肉的附着提供充分的支持;②
愈合和简化,增大了坚固性并保证轻便;③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;④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善。
4、哺乳类牙齿的结构特点。齿式在分类学上的意义。
答:结构特点:牙齿是真皮与表皮(齿的釉质)的衍生物。是由齿质、釉质(珐琅质)和齿 骨质(白垩质)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。啮齿类的门牙,仅在前面覆以釉质。齿根外有齿龈包被,仅齿冠露出齿龈之外。
意义: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。通常以齿式来表示一侧牙齿的数目,例如:猪为 ;牛为 ;鼠为 。猴与人的齿式均为 。哺乳类的牙齿从发育特征看,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。此种生齿类型称为再出齿。它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。哺乳类的前臼齿和门牙、犬牙有乳齿。臼齿无乳齿。
5、试述肾的结构、功能及泌尿过程。
答:哺乳类肾的结构:肾单位由肾小体和肾小管组成。肾小管分为近曲小管、髓袢(或称亨氏袢,)以及远曲小管等部分。很多肾小管汇入一个集合管。众多集合管汇成一个肾盏,各个肾开口于肾脏髓质部内的空腔——肾盂。肾盂通过输尿管最终将尿排出体外。
肾脏的主要功能:是排泄代谢废物,参预水分和盐分调节以及酸碱平衡,以维持有机体内环境理化性质的稳定。此外肾脏肾小球附近的球旁细胞能产生肾素,有助于促进内分泌腺所分泌的血管紧张素的活性。
泌尿过程:刚刚渗透入肾球囊内的尿称为原尿,经过肾小管和集合管重吸收水分、
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无机盐(主要是钠盐)以及葡萄糖等以后的尿液称为终尿。原尿中的水分约仅有1%从终尿排出体外。
6、试述哺乳类脑的主要结构特征和各部的功能。脑神经、脊神经和植物性神经系统的主要结
构和功能。
答:大脑皮层由发达的新脑皮层构成,它接受来于全身的各种感觉器传来的冲动,通过
分析综合,并根据已建立的神经联系而产生合适的反应。低等动物的古脑皮层在哺乳类称梨状叶,为嗅觉中枢。原脑皮层萎缩,主要仍为嗅觉中枢。左右大脑半球通过许多神经纤维互相联络,神经纤维所构成的通路称胼胝体,它随着大脑皮层的发展而发展,是哺乳类特有的结构。间脑大部被大脑所覆盖。脑下垂体为重要的内分泌腺。间脑顶部尚有松果腺,也是内分泌腺,可抑制性早熟和降低血糖。间脑壁内的神经结构主要包括背方的丘脑(视丘)与腹面的丘脑下部。丘脑是低级中枢与大脑皮层分析器之间的中间站,来于全身的感觉冲动(嗅觉除外)。均集聚于此处,经更换神经元之后达于大脑。丘脑下部与内脏活动的协调有密切关系(交感神经中枢),并为体温调节中枢。哺乳类的中脑比低等脊椎动物的中脑相对地不发达,这与大脑发达、取代了很多低级中枢的作用有关。中脑背方具有四叠体,前面一对为视觉反射中枢,后面一对为听觉反射中枢。中脑底部的加厚部分构成大脑脚,为下行的运动神经纤维束所构成。后脑的顶部有极为发达的小脑,是运动协调和维持躯体正常姿势的平衡中枢。小脑皮质又称新小脑,是哺乳类所特有的结构。在延脑底部,由横行神经纤维构成的隆起,称为脑桥。它是小脑与大脑之间联络通路的中间站,而且是哺乳类所特有的结构;愈是大脑及小脑发达的种类,脑桥愈发达。延脑后连脊髓,二者的构造可互相比较。延脑除了构成脊髓与高级中枢联络的通路外,还具有一系列的脑神经核。脑神经核的神经纤维与相应的感觉和运动器官相联系。延脑还是重要的内脏活动中枢,节制呼吸、消化、循环、汗腺分泌以及各种防御反射(如咳嗽、呕吐、泪分泌、眨眼等),又称活命中枢。脑内具有脑室,与脊髓的中央管相通连。脑与脊髓外面包有硬膜、蛛网膜(或蜘蛛膜)和软膜等脑膜。在脑室、脊髓中央管以及各种脑膜之间,充满脑脊液,它对保证脑颅腔内压力的稳定、缓冲震动、维持内环境(盐分和渗透压)平衡和营养物质代谢,均具有重要作用。哺乳类的植物性神经系统十分发达,其主要机能是调节内脏活动和新陈代谢过程,保持体内环境的平衡。植物性神经系统与一般脊神经和脑神经的主要不同有以下方面:①中枢位于脑干、胸、腰、荐髓的特定部位;②传出神经不直接达于效应器,而是在外周的植物性神经节内更换神经元,再由这个更换的节后神经纤维支配有关器官;③协调内脏器官、腺体、心脏和血管以及平滑肌的感觉和运动。植物性神经系统包括交感神经系统和副交感神经系统,它们一般均共同分布到同一器官上,其功能是互相拮抗,对立统一的:交感神经兴奋引起心跳加快,血管收缩,血压升高,呼吸加深加快,瞳孔放大,竖毛肌收缩,消化道蠕动减弱,有些腺体(例如唾液腺)停止分泌,使有机体处于“应激”状态。副交感神经兴奋所引起的效果与此相反。交感神经的中枢位于胸髓至腰髓前段的侧角,所发出的节前神经纤维达于脊柱两侧的交感神经链,在其神经节上更换神经元或越过交感神经链至独立的神经节(如肠系膜上的神经节)上更换神经元,然后以节后神经纤维支配效应器。副交感神经的中枢位于脑干的一些神经核以及荐髓的侧角,它的副交感神经节位置距效应器很近或就在效应器上,因而节后神经纤维很短,这与交感神经有显著不同。 7、主要内分泌腺及其功能。
答:哺乳类的内分泌腺主要有脑垂体、甲状腺、甲状旁腺、胰岛、肾上腺、性腺和胸腺等。
①脑垂体 位于间脑腹面,由神经 垂体和腺垂体两部分组成。神经垂体分泌2 种八肽激素,即抗利尿激素和催产素。前者的主要作用是引起小动脉平滑肌收缩、
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促进肾脏对水分的重吸收。后者是分娩时促进子宫收缩及泌乳,在鸟类则刺激输卵管运动。
②甲状腺 甲状腺激素是唯一含有卤族元素的激素。其主要作用是提高新陈代谢水平、促进生长发育,它作用于肝脏、肾脏、心脏和骨骼肌,使肝糖分解,血糖升高;并促进细胞的呼吸作用,提高耗氧量和代谢率。因而对恒温动物的体温调节有重要作用。
③甲状旁腺 位于甲状腺的背侧方,通常为2对,普遍见于陆栖脊椎动物。在胚胎发育来于第Ⅲ、Ⅳ对咽囊。其所分泌的激素对血液中的钙和磷的代谢有重要作用,它作用于骨基质及肾脏,使血钙浓度升高。
④胰岛 胰岛组织含有α、β细胞。前者分泌胰高血糖素,能促进血糖升高;β细胞分泌胰岛素,能促使血液中的葡萄糖转化成糖原,提高肝脏和肌肉中的糖原贮藏量。当胰岛素分泌不足时,血糖含量就会升高并由尿排出,出现糖尿病。
⑤肾上腺 肾上腺皮质又称肾间组织,在胚胎发生时来源于生肾节与生殖节之间的中胚层;是腺组织,分泌与性腺同类的类固醇激素。肾上腺皮质激素能调节盐分(钠、钾)代谢、糖分代谢以及促进第二性征的发育。肾上腺髓质在胚胎发生上与交感神经节同源,也受交感神经支配。它所分泌的激素称肾上腺素,其作用是使动物产生“应急”反应,例如心跳加快,血管收缩、血压升高,呼吸加、血糖增加,内脏蠕动变慢等类似交感神经兴奋时的反应。
⑥性腺 睾丸的曲精细管间的间质细胞能分泌雄激素,是固醇类激素,主要是睾丸酮和雄烷二酮。雄激素促进雄性器官发育、精子发育成熟和第二性征的发育,也促进蛋白质(特别是肌原纤维蛋白层)合成和身体生长,使雄性具有较粗壮的体格和肌肉。雌激素由卵巢的卵泡产生,主要是雌二醇,能促进雌性器官发育、第二性征形成以及调节生殖活动周期。哺乳类的黄体能分泌孕酮(或称黄体酮),能使子宫粘膜增厚,为胎儿着床准备条件,并抑制卵泡的继续成熟,保进乳腺的发育等。低等脊椎动物的卵泡壁或间质组织可分泌孕酮,主要影响输卵管的发育和生理活动。 ⑦胸腺 其所分泌的胸腺素能增强免疫力。
⑧其他内分泌腺 松果体(松果腺)位于间脑顶部,分泌的激素主要是褪黑激素,可能与体色、生长和性成熟有关。消化管分泌的激素有促胃液素、促胰液素、促肠液素等,能激发有关消化液的分泌。哺乳类雄性的前列腺能分泌前列腺素,它对精子的生长、成熟以及全身的许多生理活动均有影响。 8、哺乳类各亚纲和主要目的特征及代表动物。
答:现存哺乳类可分为3个亚纲。
一、原兽亚纲 现存哺乳类中的最原始类群。具有一系列接近于爬行类和不同于高等哺乳类的特征。主要表现在:卵生,产具壳的多黄卵,雌兽具孵卵行为。乳腺仍为一种特化的汗腺,不具乳头。肩带结构似爬行类(具有乌喙骨、前乌喙骨及间锁骨)。有泄殖腔,因而本类群又称单孔类。雄兽尚不具高等哺乳类那样的交配器官(阴茎)。大脑皮层不发达、无胼胝体。成体无齿,代以角质鞘。体外被毛,能维持体温基本恒定(波动在26℃~35℃之间)。其一系列原始结构,使缺乏完善地调节体温的能力。原兽亚纲的典型代表为鸭嘴兽及针鼹。
二、后兽亚纲 比较低等的哺乳动物类群,主要特征为:胎生,但尚不具真正的胎盘,胚胎借卵黄囊(而不是尿囊)与母体的子宫壁接触,因而幼仔发育不良(妊娠期约10~40天),需继续在雌兽腹部的育儿袋中长期发育。因而本类群又称有袋类。泄殖腔已趋于退化,但尚留有残余。肩带表现有高等哺乳类的特征(前乌喙骨与乌喙骨均退化,肩胛骨增大)。具有乳腺,乳头位于育儿袋内。大脑皮层不发达,无胼胝体。异型齿,但门牙数目
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较多(常为5/3,3/2),属低等哺乳类性状。后兽亚纲的体温更接近于高等哺乳类(33℃~35C),而且能在环境温度大幅度变动的情况下维持体温恒定。典型代表有灰袋鼠。 三、真兽亚纲 真兽亚纲又称有胎盘类,是高等哺乳动物类群。种类繁多,分布广泛,
现存哺乳类中的绝大多数种类(95%)属此。本亚纲的主要特征是:具有真正的胎盘(借尿囊与母体的子宫壁接触),胎儿发育完善后再产出。不具泄殖腔。肩带为单一的肩胛骨所构成。乳腺充分发育,具乳头。大脑皮层发达,有胼胝体。异型齿,但齿数趋向于减少,门牙数目少于5枚。有良好的调节体温的机制,体温一般恒定在37℃左右。
(一)食虫目 本目为比较原始的有胎盘类。个体一般较小,吻部细尖,适于食虫。四肢多短小,指(趾)端具爪,适于掘土。牙齿结构比较原始。体被绒毛或硬刺。主要以昆虫及蠕虫为食,大多数为夜行性。常见代表种类有刺猬。
(三)翼手目 飞翔的哺乳动物。前肢特化,具特别延长的指骨。由指骨末端至肱骨、体侧、后肢及尾间,着生有薄而柔韧的翼膜,借以飞翔。前肢仅第一或第一及第二指端具爪。后肢短小,具长而弯的钩爪,适于悬挂栖息。胸骨具胸骨突起,锁骨发达,均与特殊的运动方式有关。齿尖锐,适于食虫(少数种类以果实为主食)。夜行性。常见代表为蝙蝠。
(四)灵长目 树栖生活类群。除少数种类外,拇指(趾)多能与它指(趾)相对,适于树栖攀缘及握物。锁骨发达,手掌(及跖部)裸露,并具有两行皮垫,有利于攀缘。指(趾)端部除少数种类具爪外,多具指甲。大脑半球高度发达。眼眶周缘具骨,两眼前视,视觉发达,嗅觉退化。雌兽有月经。群栖。杂食性。本目代表性种类有:猴科、长臂猿科等。 (五)贫齿目 为牙齿趋于退化的一支食虫哺乳动物。不具门牙和犬牙;若臼齿存在时亦缺釉质,且均为单根齿。大脑几无沟、回。后足5趾、前足仅有2~3个趾发达,具有利 爪以掘穴。著名的代表动物有大食蚁兽、三趾树懒和懒犰狳。
(六)鳞甲目 体外覆有角质鳞甲,鳞片间杂有稀疏硬毛。不具齿。吻尖、舌发达,前爪极长,适应于挖掘蚁穴、舐食蚁类等昆虫。本目代表动物穿山甲。 (七)兔形目 中小形草食性动物,与齿
(九)鲸目 水栖兽类。适应于游泳,在体型上及结构上有很大变异:体毛退化(胎儿头部尚具毛)、皮脂腺消失、皮下脂肪增厚(20cm~50cm),前肢鳍状、后肢消失,颈椎有愈合现象,具“背鳍”及水平的叉状“尾鳍”。鼻孔位于头顶,其边缘具有瓣膜,入水后关闭,出水呼气时声响极大,形成甚高的雾状水柱,因而又称喷水孔。肺具弹性,体内具有能贮存氧气的特殊结构,从而能在15分钟至1小时出水呼吸一次。外耳退化。齿型特殊,具齿的种类为多数同型的尖锥形牙齿。雄兽睾丸终生位于腹腔内。雌兽在生殖孔两侧有一对乳房,外为皮囊所遮蔽,授乳时借特殊肌肉的收缩能将乳汁喷入仔鲸口内。代表动物白鳍豚。
(十)食肉目 猛食性兽类。门牙小,犬牙强大而锐利,上颌最后一枚前臼齿和下颌第一枚臼齿的齿突如剪刀状相交,特化为裂齿(食肉齿)。指(趾)端常具利爪以撕捕食物。脑及感官发达。毛厚密而且多具色泽,为重要毛皮兽。我国常见代表有:狼、黑熊、虎等。 (十一)鳍脚目 海产兽类。四肢特化为鳍状,前肢鳍足大而无毛,后肢转向体后,以利于上陆爬行。不具裂齿。我国代表种类为斑海豹。
(十二)长鼻目 现存最大的陆栖动物。具长鼻,为延长的鼻与上唇所构成,受颜面肌节制,借以取食。体毛退化,具5指(趾),脚底有厚层弹性组织垫。上门牙特别发达,突 出唇外,即通称的“象牙”。臼齿咀嚼面具多行横棱,以磨碎坚韧的植物纤维。植物食性。齿式为睾丸终生留于腹腔内。我国云南南部所产的亚洲象为国家工级重点保护动物。鼻端部具有一个突起,耳较非洲象小,雌象无象牙,后足4趾。
(十三)奇蹄目(Perissodactyla) 草原奔跑兽类。主要以第三指(趾)负重,其余各趾退化或
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消失。指(趾)端具蹄,有利于奔跑。门牙适于切草,犬牙退化,臼齿咀嚼面上有复杂的棱脊。胃简单。本目代表种类有:野马、犀牛。
(十四)偶碲目 第三、四指(趾)同等发育,以次负重,其余各指(趾)退化。具偶蹄。尾短。上门牙常退化消失,臼齿结构复杂,适于草食。本目代表种类有:野猪、河马、双峰驼、长颈鹿等。
9、最早的脊椎动物是什么,它们起源于海洋还是淡水?
答:最早的脊椎动物是甲胄鱼。现代生存的圆口纲可能是甲胄鱼类的后裔。甲胄鱼是适应于向底栖生活发展的一支,而圆口类动物是适应半寄生或寄生生活的一支,这两类不一定有直接的亲缘关系,可能是来自共同的无颌类祖先。甲胄鱼到泥盆纪末即告绝灭,现生圆口类(盲鳗与七鳃鳗等)则留存至今,成为脊椎动物中特化的一群。过去一般认为海洋是脊椎动物的发源地,但根据最早的脊椎动物化石甲胄鱼所在地层进行岩相、岩性与同层的无脊椎动物化石的综合分析研究,推断5亿年前这些动物都栖息于淡水中。由河、湖移居海洋是在泥盆纪中期之后。这样脊椎动物起源于淡水的说法便为更多的人所接受。
第二十章 动物生态
1、生态因子及其与动物有机体的关系。
答:生物有机体周围所有一切有机的和无机的因子都是它的外界环境。生态因子直接地或间接地影响着动物的生命活动和生活周期。间接因子对动物的影响表面不明显,但有着同样重要的意义,例如降雨量的多寡可以通过对植物生长的影响来影响动物的食料和栖息地条件等,有时导致动物的休眠和迁徙。环境的生态因子通常可分为物理因子和生物因子,前者主要包括气候因子、环境的化学因子和土壤因子等;后者则指动、植物和微生物有机体。在自然界中的各种因子是互相联系、互相制约、综合的对动物有机体产生影响,但在不同条件下有着不同的主导因子(主要矛盾)在起作用,有人称为限制因子。分析和研究主导因子,有助于保护以及定向地控制和改造动物,使其按照我们的意向发展并加以利用。
一、气候因子 气候因子包括温度、湿度、降雨量、光照、风和雪等各种物理因子,它们直接地或间接地影响着动物的生活。(一)温度 直接影响动物的体温,从而影响着新陈代谢强度、生长和发育等。(二)湿度和降雨 湿度对于低等陆生动物的生长发育和生殖力常具有一定的影响。一般来说,低湿大气能抑制新陈代谢和延滞发育;高湿大气能加速发育。干旱是多种动物进入夏眠的主要原因。湿度对恒温动物的影响主要是通过水源以及食物中的含水量而起作用的。(三)光 生物有机体所必须的能量几乎全部直接或间接地来源于日光。由于植物依赖日光进行光合作用,它的分布对动物分布有着巨大影响。光照对于动物有机体的热能代谢、行为、生活周期和地理分布等都有直接的或间接的影响。
二、化学因子 化学因子主要包括气体(氧、二氧化碳、氢等)、盐度和酸碱度(pH值)等。气体对动物生存的影响显而易见,大气及水域中的含氧量,直接影响着动物的生存和分布。有害气体可导致动物死亡或发生畸变。盐度和酸碱度等对水生动物的影响最为直接,也间接通过对土壤及植物的影响而影响动物的生存及分布。(一)盐度盐度主要对水环境影响较大,水所溶解的盐类主要是硝酸盐、磷酸盐、盐酸和碳酸盐等。盐度主要是通过影响水的密度和渗透压而对水生生物的生活和卵的发育产生影响。(二)酸碱度(pH值) 水域中的酸碱度主要取决于水中游离二氧化碳的含量及其与碳酸盐类的关系。如果其他条件不变,水中游离二氧化碳愈多则水愈呈酸性;如果游离的二氧化碳相同,则碳酸盐愈多,水愈呈碱性。
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