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第三讲 丰富多彩的生命世界.ppt.Convertor


第三讲丰富多彩的生命世界
4.1 生物的分界 两界系统:动物界(Animalia)和植物界(Plantae) 三界系统:霍格(J.Hogg,1860)和赫克尔(E.H.Haeckel,1866)又提出原生生物界(Protista) 四界系统:考柏兰(H.F.Copeland,1938)原始有核界(Protocista) 五界系统:惠特克(R.H.Whittaker,19

69)在三界系统之上又提出原核生物界(Monera)和真菌 界(Fungi) 六界系统:陈世骧,1979 年提出:非生物总界(病毒界)、原核生物总界(细菌界、蓝藻界)、真 核生物总界(真菌界、动物界、植物界) 八界系统 4.2 神奇的微生物 4.2.1 微生物的概念(Microorganism,microbe) 一类形体微小、 单细胞的或个体结构较为简单的多细胞的, 甚至没有细胞结构的低 等生物的总称。 三个要点: 小、简、低 微生物小的意义 同样的问题:为什么会有细胞分裂? ◇ 大象与小鼠的身体体积相差悬殊,是体内的细胞数目多,还是细胞体积大? 细胞是生物体与环境进行信息、 能量与物质交换的基本单位, 细胞靠表面接受外界信息及与 外界进行物质交换。 随着细胞生长,细胞体积增大,而细胞表面积和体积之比(表面积/体积)却在变小。活 细胞不断进行新陈代谢,细胞表面担负着输入养分,排出废物的重任。表面积/体积 比值的 下降, 意味着代谢速率的受限和下降。所以,细胞分裂是细胞生长过程中保持足够表面积, 维持一定的生长速率的重要措施。 微生物的特点 生物学之最:形态最简、代谢能力最强、食谱最杂、繁殖最快、数量最多、分布最广、种类 最多、变异最易 4.2.2 微生物类群与形态结构 原核生物 细菌、放线菌、衣原体 支原体、立克次氏体、 蓝细菌; 真核生物 真菌(霉菌、酵母菌等) 、 原生动物、单细胞藻类; 非细胞生物 病毒、类病毒、拟病毒、朊病毒等; 1、蓝细菌 在地球上已存在 28~32 亿年,是年代最久的放氧生物,对地球表面从无氧变为有氧环境起了

巨大作用。 一些种类可作为农作物的氮肥源、鱼和家禽等的饲料以及直接供人类食用。 蓝藻过量繁殖会形成水华,导致水质败坏,从而对水产养殖业和环境造成有害影响。 先锋植物(原核自养生物,可进行光合作用) 形态特点 比一般原核细胞大很多,直径在 10um 左右,甚至可达 70um (如颤藻)。蓝细菌虽然属单细 胞生物,但有些蓝细菌经常以丝状的细胞群体存在(如发菜)。 结构特点 胶质鞘 酸性粘多糖、果胶 细胞壁 纤维素、肽聚糖(G-) DNA 环状,信息量大,无蛋白与之结合 核糖体 70S 光合片层 单膜片状结构上有藻蛋白体 螺旋藻 因其呈螺旋形状而取名螺旋藻 螺旋藻是迄今为止发现的营养最丰富、最均衡的物种之一。 1 克螺旋藻的营养价值相当于 1 千克各种蔬菜和水果的营养总和 2、极端环境微生物 细菌的现代分类 真细菌原界(eubacteria) : 包括蓝细菌和各种除古细菌以外的其他原核生物 古细菌原界(archaebacteria) : 产甲烷菌、极端嗜盐菌和嗜酸嗜热菌 古细菌原界主要特点(不同于真细菌) 1)生态环境不同; 2)核糖体的 16S rRNA 核苷酸序列和类脂组分不同; 3)亲缘关系不同(DNA 和 RNA); 4)细胞壁组成和结构不同; 古细菌的种类 极端嗜热菌:能生长在 90℃以上的高温环境。 极端嗜盐菌:高盐度环境,盐度可达 25%,死海和盐湖。 极端嗜酸菌:能生活在 pH 值 1 以下的环境中,往往也是嗜高温菌,生活在火山地区的酸性 热水中,能氧化硫,硫酸作为代谢产物排出体外。 极端嗜碱菌:多数生活在盐碱湖或碱湖、碱池中,生活环境 pH 值可达 11.5 以上,最适 pH 值 8~10。 产甲烷菌:严格厌氧生物,能利用 CO2 使 H2 氧化,生成甲烷,同时释放能量。 4.2.3 微生物的生长与死亡

纯培养的概念 是指从一个细胞得到的后代。 获得微生物纯培养的方法: 稀释倒平板法 划线法 单细胞挑取法 利用选择培养基培养法 灭菌与消毒的概念: 灭菌是指采用强烈的理化因素杀灭或清除传播媒介上的所有微生物(包括芽胞) ,使之 达到无菌程度。经过灭菌的物品称“无菌物品” 。用于需进入人体内部,包括进入血液、组 织、体腔的医用器材,如手术器械、注射用具、一切置入体腔的引流管等,要求绝对无菌。 消毒是指杀灭或清除传播媒介上的病原微生物,使之达到无害化的处理。 灭菌可包括消毒,而消毒却不能代替灭菌。 控制影响消毒效果的因素 1. 微生物的种类 (1)细菌繁殖体 对消毒剂较敏感,氏阴性杆菌则常有较强的抵抗力。繁殖体对热敏感,消毒方法以热力 消毒为主。 (2)细菌芽胞 芽胞对消毒因子耐力最强, 杀灭细菌芽胞最可靠的方法是热力灭菌, 电离辐射和环氧乙 烷熏蒸法。 (3)病毒 亲水病毒的耐力较亲脂病毒强。 (4)真菌 对干燥、日光、紫外线以及多数化学药物耐力较强,但不耐热(60℃1 小时杀灭) 。 2.微生物的数量 数量越多消毒时间越长,剂量越大。 3.有机物的存在 ①有机物妨碍消毒剂与微生物的接触或延迟消毒剂的作用, 以致于微生物逐渐产生对药 物的适应性。 ②有机物和消毒剂作用,形成溶解度比原来更低或杀菌作用比原来更弱的化合物。 ③一部分消毒剂与有机物发生了作用,则对微生物的作用浓度降低。 ④有机物可中和一部分消毒剂。消毒剂中重金属类、表面活化剂等受有机物影响较大, 对戊二醛影响较小。 4.温度 温度升高,杀菌作用增强,但温度的变化对各种消毒剂影响不同。酚类和酒精受温度影 响小。 5.PH 值 ①改变消毒剂溶解度和分子结构。 ②pH 过高或过低对微生物的生长均有影响。 6.处理剂量与监测 保证剂量,加强效果监测,防止再污染。

酸碱添加剂的抑菌机理 无机酸可增加氢离子的浓度,引起菌体表面蛋白的变性和核酸的水解,并破坏酶类的活性 作为食品防腐剂的有机酸如苯甲酸和水杨酸可与微生物细胞中的成分发生氧化作用, 从而抑 制微生物的生长 防腐:利用理化因素完全抑制霉腐微生物生长繁殖的措施 碱类物质可引起细胞物质的水解或凝结,以杀死或抑制微生物,食品工业中常用石灰水、 NaOH、Na2CO3 等作为机器、工具以及冷藏库的消毒剂 4.3 聪明的植物愚蠢的虫 —绿色植物界的进化 4.2.1 海洋中的植物—藻类 多数生物学家认为,植物从多细胞绿藻进化而来。植物学家认为藻类和植物关系密切,是一 个很自然的类群,主张将藻类划入植物界,并将它们称为低等植物。 4.2.2 登陆植物—藓类 缺乏维管束,根、茎、叶的分化,个体矮小。 受精过程仍需水媒介,两栖植物,水陆过渡类型。 生活史有明显的世代交替现象。配子体显著,可进行光合作用独立生活,孢子体退化,需由 配子体获得养分。 苔藓植物适应陆地生活的特点 有性生殖器官外有不孕性细胞构成的壁保护; 受精卵在颈卵器的保护下吸取母体营养,发育成胚; 孢子细胞小,适于随风散布。 4.2.3 繁盛一时的维管植物-蕨类 蕨类植物有时称为羊齿植物或无种子维管植物,其特征: ⑴孢子体有根、茎、叶分化,有维管组织,比较简单 ⑵长见到的是孢子体,配子体为原叶体,有性生殖; ⑶一般为陆生,世代交替明显,孢子体、配子体均能独立生活。 蕨的生活史 陆地环境在许多方面对生命都是严酷的。 在陆生环境中, 植物体只能用它们伸入土壤中的根 来吸收水分,并将所吸收的水分和水中溶解的物质运送到植物体的茎、叶等部分,而将光合 作用的产物运送到不能进行光合作用的地下部分去。 维管植物解决了以下问题,适应陆生环境: 第一,暴露于空气中的体表覆盖有角质层和蜡质,可防止水分的丢失; 第二, 生殖细胞都有一层或多层没有生殖功能的细胞包围, 受到很好保护, 不至干枯而死; 第三, 合子停留在亲本植物体内, 从亲本植物获得水分和营养而发育成多细胞的二倍体胚 胎; 第四,维管植物有维管系统,有支持的功能,还有远距离运输的功能。 蕨类植物中的鳞木、芦木都很高大,后来绝灭了,埋在地层中形成了煤。现代生存的蕨类植 物,除了世界上唯一幸存的桫椤(佛家的神圣之树)是木本外,其他都是草本,如木贼。

4.2.4 裸子植物 由于胚珠及种子裸露,没有真正的花和果实,因此被称为裸子植物: ⑴ 孢子体发达,多年生乔木、灌木或木质藤本植物,具有形成层和次生生长,有粗大的 茎干和主根,更加适应陆地生活; ⑵ 配子体十分退化,不能脱离孢子体而独立生活; ⑶ 具有颈卵器构造,但结构简单; ⑷ 有花粉管的产生,受精作用摆脱了对水的依赖,在胚珠中进行,受精卵发育形成为种 子,更加适应陆地生活。

第一节
裸子植物单性的孢子叶聚集成球花或球果,雌雄同株或异株;小孢子叶球为雄球花,着生有 小孢子囊(即花粉囊) ,大孢子叶球就是雌花,每片大孢子叶基部着生两个裸露的胚珠,胚 珠不被大孢子叶包被。裸子植物的生活史为异形世代交替,与蕨类植物相比,其孢子体更加 发达,配子体非常退化,配子体只能寄生于孢子体上胚珠的珠心里而不能独立生活。裸子植 物的颈卵器结构简单,也比蕨类植物退化。当裸子植物的小孢子囊(花粉囊)成熟后,其花 粉可借助于风力传播, 花粉粒发育出的花粉管将精子送至颈卵器。 除了苏铁和银杏等极少数 种类外,精子都不具有鞭毛,受精过程完全摆脱了水的限制。因此,裸子植物是一类保留有 颈卵器,具有维管束和次生生长,能产生裸露的种子,适应于陆地生活,介于蕨类植物和被 子植物之间的一类高等植物。 松柏、银杏、苏铁、麻黄 4.2.5 当今植物进化最高级—被子植物 约 25 万种,占植物界半数,与人类的关系最为密切; 孢子体高度发展,具典型的根、茎、叶、花、果实和种子等 生殖器官特化成为花的构造,有特殊的双受精现象 果实的形成是植物进一步适应陆地生活,更加进化的体现。 被子植物具有典型的根、茎、叶、花、果实和种子等器官。 被子植物区别于其他植物最显著的特征是形成花与果实。 根据胚中子叶的数量差异,被子植物被分为单子叶植物纲和双子叶植物纲。 被子植物具有典型的根、茎、叶、花、果实和种子等器官。所谓器官就是为了实现生物体的 某一重要生理功能,由不同的组织按一定规律和空间布局形成的生物体局部的特定形态结 构。 被子植物区别于裸子植物或其他植物最显著的特征是形成花与果实。 根据胚中子叶的数 量差异,被子植物被分为单子叶植物纲和双子叶植物纲。例如,棕榈、墨兰、百合、水稻、 小麦、玉米等都是单子叶植物,木兰、山毛榉、蔷薇、仙人掌、柑橘、苹果、向日葵等都是 双子叶植物。 被子植物的陆生适应性 陆生适应性进化导致被子植物形成了生长在土壤中的根系和生活在空气中的茎 (枝条) 系统 两部分, 贯穿整个植物体的维管束组织在内部将地上和地下两部分连接起来。 双子叶植物的 根系包含主根和多级侧根,茎干系统包含茎、叶、花等器官。植物的根、茎、叶被称为营养 器官,花、果实与种子统称为生殖器官。 植物的基本形态与其功能紧密相关联, 还反映在它们的进化历史及其对环境的适应性上。 被

子植物最早起源于生活在水中的藻类, 藻类生长与光合作用所需要的全部营养, 包括矿质营 养和 CO2 等都来源于水中,决定了藻类适应于水生环境的简单形态为浮游在水中的单细胞 体、多细胞体或扁平的叶状体。但是,被子植物是典型的陆生植物,需要从土壤中获取水分 和矿质营养,从空气中获取 CO2。因此,陆生适应性进化导致被子植物形成了生长在土壤 中的根系和生活在空气中的茎(枝条)系统两部分(图 8-7) ,贯穿整个植物体的维管束组 织在内部将地上和地下两部分连接起来。 双子叶植物的根系包含主根和多级侧根, 茎干系统 包含茎、叶、花等器官。生长在黑暗中缺乏叶绿体的根系依赖于茎干系统部分的光合作用提 供有机营养;同样,生长在地上部分的茎系统依赖于根系提供水分和矿物营养。植物的根、 茎、叶与植物营养物质的吸收、合成、运输和贮藏密切相关,被称为营养器官。植物各部分 器官在功能上相互依赖与配合,各器官结构的特点体现了为功能服务和对陆生环境的适应。 一些植物的主根可以贮存糖类等有机营养物质。 大部分单子叶植物和一些草本双子叶植物的根为须根系。 对水分和矿物质的吸收仅发生在根尖的部位,在根尖处分布了大量的根毛。 少数植物从茎或叶上生长的根称为不定根,这些不定根增加了植物的固着或吸收作用。 1、 特定功能的细胞群——组织 常见的植物细胞类型包括薄壁细胞、厚角细胞、厚壁细胞、管胞与导管分子、筛管分子等 薄壁细胞:壁薄,大多缺少次生壁,常有中央大液泡。是植物进行光合、呼吸、贮藏、分泌 等作用的场所。具有很强的分生潜能。 厚角细胞:壁不均匀增厚,不含木质素。通常成束重叠排列,具有较强的机械强度,在茎和 叶柄中主要起机械支持作用。 厚壁细胞:具有均匀加厚的次生壁。木质化,对植物的机械支持作用更强,多为缺少原生质 体的死细胞。 管胞与导管分子、筛管细胞:运送水分和有机物质。 被子植物三大组织系统:表皮组织系统、维管组织系统和基本组织系统。 根据结构和功能的特点,植物的组织还可分为分生组织、薄壁组织、保护组织、输导组织、 机械组织和分泌组织 6 类。其中,分生组织具有进行细胞分裂的能力,通常位于植物体的生 长部位。其他 5 类组织是在器官发育过程中,由分生组织衍生的细胞分化发展而成,又称为 成熟组织。 把具有相同来源的同一类型或不同类型细胞群所组成的结构和功能单位称为组织。 每一植物 的各种器官都包含着一定种类的组织。 尽管被子植物形态各异、 细胞类型多、 组织结构复杂, 但组成被子植物的三大组织系统, 即表皮组织系统、 维管组织系统和基本组织系统却连续地 贯穿在整个植物体中。表皮组织系统是覆盖和保护着植物各部分的一层排列紧密的表皮细 胞。除了保护功能外,根毛的表皮细胞还具有吸收水分和养分的功能,茎和叶的表皮覆盖着 一层蜡质,有利于这些暴露在空气中的器官保持水分。因此,表皮组织系统的功能体现了其 对陆地生活的适应。 贯穿于植物体的两种输导组织即木质部和韧皮部共同构成了植物的维管 组织系统, 维管组织系统具有输导水分及养分和机械支持的功能。 基本组织系统填充在表皮 组织系统和维管组织系统之间,占据了植物体的绝大部分。基本组织系统主要由具同化(如 光合作用) 、贮藏、通气和吸收功能的薄壁细胞组成,还包括具机械支持功能的厚壁细胞和 厚角细胞。 2、植物营养器官的生长和结构特征

大多数植物可保持连续生长, 生长方式取决于分生组织所处的位置: 顶端分生组织位于根尖 和茎芽,使植物体纵向生长(初生生长) 。侧生分生组织靠近根、茎等器官表面、细胞通过 径向分裂,使根、茎进行加粗生长(次生生长) 。 大多数植物在一生中都可保持连续地生长, 或称为无限生长。 尽管整个植物体具有无限生长 的特性,但某些植物的器官,如叶片和花,生长也是有限的。植物无限生长并不意味其长生 不老,各种植物都有一定的生活期。在一年之内完成从种子萌发到开花、结果、形成种子然 后死亡的植物称为一年生植物, 大部分农作物都是一年生植物。 两年生植物是指那些在第一 年完成营养生长, 第二年开花结果然后死亡的植物。 大多数树木、 草本植物都是多年生植物。 植物之所以能够无限生长是因为在植物体的生长部位具有分生组织。 在成熟的植物体内, 总 保留一部分不分化并具有分裂能力的细胞, 从分生组织分裂产生的细胞中, 有的能持续分裂, 保持着很强的分裂能力,它们被称为原生分生组织;有的生长并初步分化,形成初生分生组 织,这些初生分生组织以后逐渐失去分裂能力,形成植物器官中的成熟组织。 维管束中木质部与韧皮部内外排列。 茎中的每一个维管束都被基本组织所包围。 双子叶植物 中维管束环状,单子叶植物中维管束散生。单子叶植物没有次生生长。 维管组织在茎的内部通常成束分布,又称为维管束。维管束中木质部与韧皮部内外排列。茎 中的每一个维管束都被基本组织所包围。在大多数双子叶植物的茎中,维管束排列成环状, 环的内部为髓,外部为皮层,在维管束间为细的髓射线将髓和皮层连接起来。植物茎中的髓 和皮层都属于基本组织系统。在每一个维管束中,木质部通常都面向髓排列在内侧,而韧皮 部通常面向皮层排列在维管束的外侧。 与双子叶植物不同, 单子叶植物茎中的维管束通常散 生在基本组织系统中(图 8-19) 。茎的基本组织大部分为薄壁细胞,但在紧贴表皮处可以有 厚角细胞,主要起加强机械支持作用。茎的表皮由一层紧密排列的细胞组成,外壁较厚,具 有角质层或蜡质,以加强表皮的保护功能。 多年生木本植物,春季形成层细胞分裂快,生长快,形成材质疏松的早材;秋季,形成层活 动减弱,形成少量材质致密的晚材。在茎的横切面上,每一年的次生木质部都从早材渐变到 晚材,如此形成若干同心纹轮,称为年轮。 在被子植物中,大部分单子叶植物仅有初生生长,没有次生结构。双子叶植物的茎除了初生 生长外,还具有次生生长。由于两种形成层的细胞分裂活动,使茎不断加粗,产生茎的次生 结构。当需要加粗生长时,茎的维管束内木质部与韧皮部间的形成层(又称束中形成层)开 始分裂, 同时维管束之间的部分髓射线薄壁细胞恢复分生能力形成束间形成层。 束中形成层 与束间形成层衔接成环,构成维管形成层。它向外分裂出的细胞产生次生韧皮部,向内分裂 的细胞产生次生木质部,使茎不断加粗(图 8-20) 。分析植物的年轮可以推算植物的生长年 龄。 茎中维管形成层开始活动的同时,部分皮层细胞也恢复分裂机能,形成一圈木栓形成层。木 栓形成层进行平周分裂,向外产生木栓层,向内形成栓内层,它们共同组成周皮。 越靠近茎中心部分, 木质部形成的时间越早, 称为心材; 外部木质部则形成较晚, 称为边材。 心材部分的木质部全部为死细胞, 导管丧失了输导功能。 只有边材中的导管和管胞具有输导 功能。 4、植物的繁殖 植物生活史中(无性与有性)世代交替现象 植物由种子萌发形成幼苗及根、茎、叶的生长是植物的营养生长,根、茎、叶属于植物的营

养器官。当植物的营养生长发展到一定时期,为了繁殖后代、延续种族,植物体进入到生殖 生长阶段,产生具生殖功能的细胞和器官。在被子植物中,花、种子与果实属于植物的繁殖 器官。繁殖是植物产生新个体的全过程。植物的繁殖方式包括营养繁殖、无性生殖和有性生 殖 3 种方式。植物营养体的一部分从母体分离开直接形成新个体的繁殖方式称为营养繁殖。 也有的学者将营养繁殖归入无性生殖。 植物的无性生殖是指一些具有生殖功能的细胞不经过 两性的结合,直接发育成新个体的过程。无性生殖中具有生殖功能的细胞称为孢子。藻类、 苔藓和蕨类植物的孢子生殖很发达, 它们又称为孢子植物。 有性生殖是指通过两性细胞的结 合形成新个体的过程。这些性细胞称为配子,为单倍体。两个配子结合形成二倍体的合子, 由合子再发育形成新的个体。被子植物代表了植物中最高级的类群,其繁殖器官的结构、功 能、繁殖的方式与全过程是生物长期进化并适应陆地生活的结果。 5、植物生长发育的调控 温度: 除了对植物营养生长阶段器官的生长发育具有很大影响外, 对于植物的生殖生长也具 有调控作用。 如一些植物需要经过一定时间的低温处理才能诱导开花(春化作用) 。 光:是植物生长发育过程中的重要环境信号,可以调控组织的分化和器官的发育。根据植物 开花的光周期反应可把植物分为 3 种类型:长日植物、短日植物、日中性植物。 其他外部因素:触摸、生物钟的节律变化、激素等。引起植物体某些特殊运动细胞中钾离子 浓度发生变化,造成运动细胞膨胀或失水,从而导致叶片或复叶等的收缩、合拢、卷曲或伸 展。含羞草的害羞、捕虫草能包卷捕捉昆虫、豆科等植物的叶片白天水平舒展,以利于光合 作用,夜晚便下垂处于“睡眠”状态、向性生长等。 4.3 意外的工具箱—动物进化的机遇及限制 最原始的多细胞动物—海绵 无脊椎动物与昆虫进化 鲨鱼的第六感 —鱼类与两栖类进化 乌鸦究竟有多聪明 —鸟类进化 哺乳类进化 动物的再生机制与潜能 4.3.1 最原始的多细胞动物—海绵 多生活于海水中,幼体自由生活,成体则为固着生活。 体壁由两层细胞构成,外层为管细胞和扁细胞,内层为领细胞。 内外层细胞之间为中胶层, 其中具有支持功能的针骨和海绵丝 (成分为硬蛋白, 可用于洗涤、 手术及隔音等用途) 。体表有入水孔,海水由此进海绵腔,海绵腔顶端具有一出水孔。 4.3.2 无脊椎动物与昆虫进化 分节 躯体由不分节(腔肠动物、多孔动物)到分节,分节又分为原始分节(扁形动物、假 体腔动物) 、同律分节(环节动物)和异律分节(节肢动物) 。 体腔 从腔肠动物开始出现由外胚层组成的体壁,其中空的腔叫消化循环腔。扁形动物无体 腔,线形动物具原体腔,环节动物始见真体腔,节肢动物属混合体腔。 呼吸 低等无脊椎动物:从原生到环节无专门呼吸器官,常以体表通过渗透作用进行气体交 换;高等无脊椎动物:水生种类用鳃、书鳃呼吸;陆生种类用气管、书肺呼吸。 神经系统 原生、多孔动物无神经系统;腔肠动物有散漫神经系统;扁形动物的神经系统为 梯形;线形动物为筒形;环节、节肢动物成链状;软体动物的神经系统由脑神经节、脏神经

节、足神经节和其间的神经索相连;棘皮动物由下、内、外三个环系统组成,不形成集中的 脑,并与上皮还没有分开,是一类特殊的现象。 感觉器官 原生动物眼虫有眼点(感光) ;腔肠动物有触手囊(内有平衡石) ,囊上有眼点: 平衡、感觉作用;扁形动物涡虫有耳突:嗅觉、触觉作用;环节动物有刚毛、眼(多毛累) 、 感觉细胞;软体动物有眼、平衡囊、嗅检器;节肢动物的感觉器官相当发达:触角、单眼、 复眼、唇瓣(蝇类) 、跗节(蜜蜂、家蝇) 、腹听器(蝗虫) 、鳌肢的平衡囊(第一触角原肢 节内) 。 生殖系统 原生动物无生殖系统,多数营无性生殖;多孔动物的生殖细胞分散在中胶层;腔 肠动物有生殖腺,由外胚层或内胚层产生,有世代交替现象;扁形动物有生殖腺、生殖导管 和附属腺,多数为雌雄同体;线形动物出现了雌雄异体,且异形;环节动物以后所有生殖腺 均是由体腔上皮产生,一般由体腔管通于外界。 4.3.3 鲨鱼的第六感 —鱼类与两栖类进化 鱼类:最古老的脊椎动物。 生物学特征 具上下颌及成对的附肢(偶鳍) ;骨骼为软骨或硬骨;脊索功能由脊柱替代;头骨更 完整;脑和感觉器官更发达;身体分为头、躯干和尾,体被骨质鳞片或盾鳞,体表具侧线; 鳃为呼吸器官;单循环;具调节体内渗透压机制。 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。 由于软骨鱼类化石保留较硬骨鱼少。软骨鱼分为二大线系,即全头类与鲨鳐类。鲨鳐类向两 个方向演化,即鲨类和鳐类。 约有百余种鱼具有发电器官,发电器官所在位置因种而异。 发电器官是由肌细胞特化成的电细胞(电板)构成的。每个电细胞的电位差约 0.1v,发电器 官的动作电位是每个电细胞的电位差之和。 鲨鱼的第六感 人类的第六感在进化中已经消退, 但鲨鱼的第六感却仍然灵敏。 鲨鱼可以感知及其微弱 (10-6 伏)的电场,这种电感觉可以帮助鲨鱼寻找食物,即便在浑浊、黑暗、泥沙之下,海洋动物 仍然逃不过电感觉的追踪。 鲨鱼猎食过程中会运用它们所有的感觉,但在攻击猎物的最后时刻,更相信自己的电感觉。 可以解释鲨鱼伤人后出现的怪事:在伤者被救到安全地带前,鲨鱼会反复攻击伤者,却对救 援者 “视而不见” ,尽管伤者留出的血会扰乱鲨鱼的嗅觉、模糊鲨鱼的视线,但血液中的盐 分会产生强电场,鲨鱼似乎可以通过点感觉牢牢的锁定伤者。 硬骨鱼类的 2 个大类群——肉鳍鱼类(包括肺鱼类和总鳍鱼类)和辐鳍鱼类 肺鱼类是一群种类不多的特化淡水鱼,现存只有 3 个属。 古总鳍鱼类具有内鼻孔、 能作肺用的鳔和能上陆地运动的肉叶状偶鳍, 这就使它们能够爬越 干涸的泥洼进入新的水域去生活。有的种类经常这样爬越陆地、呼吸空气,结果发展成为最 初的陆生脊椎动物,即两栖动物。 辐鳍鱼类是所有脊椎动物中最成功的水生类群,化石由泥盆纪开始,发展至今天,大致经历 了 3 个阶段:早期阶段为软骨硬鳞,以古鳕鱼类为代表,泥盆纪开始出现,石炭纪是它的全 盛时期,到三叠纪渐渐被全骨类代替,到白垩纪绝迹。 4 亿年前的泥盆纪世界各地海陆分布发生了巨大的变化:

通过自然选择,鱼类产生了两种适应方式,得以保存下来:一是由陆地淡水水域迁居海中; 二是体内长出能行气呼吸的“肺脏” ,必要时可以代替鳃的功能。 两栖类是首次登陆的脊椎动物,四足类中的低等类群,初步完成了水生向陆生转变,基本具 备陆生脊椎动物的结构模式, 但仍不能完全脱离水环境。 被认为是水生向陆生转变的过渡动 物。 支撑体重,陆上运动:前肢短,后肢强大,5 趾型附肢支撑身体完成运动。在空气中呼吸: 肺呼吸+皮肤呼吸,不完全双循环。防止体内水分散失:皮肤较薄、裸露、轻微角质化。 在陆地上繁殖:雌性、雄性生殖系统,体外受精。维持一定的体内温度:保温、散热能力差。 与之适应的感官、神经系统:中枢和外周神经系统,感官上有视、听、嗅觉,适应复杂的陆 生环境。 4.3.4 乌鸦究竟有多聪明——鸟类的进化 鸟类比哺乳动物类稍晚,是由爬行动物中分化出来,向空中发展的脊椎动物,是脊椎动物的 一个分支。 进步性特征 脑进一步分化,大脑,视叶和小脑都很发达。 意义:控制和调节飞行、以及整体水平大大提高。 心脏有分隔完全的四室和体动脉弓。 意义:心脏内的血液不再是混合血, 保证新鲜血液对机体的供应。 产生了特有的羽毛。意义:不但可以飞翔还可以保温。 身体呈流线型的体形。意义:飞行时有利于减少阻力。 乌鸦究竟有多聪明 逻辑推理来解决问题: 预测其他个体的行为: 鹦鹉的天赋有多高 不只是模仿: 知道“不同”的含义: 创造新词: 4.3.5 哺乳类进化 进化的特征主要有: 神经和感官高度发达,能协调复杂的机能活动和适应多变的环境条件 体温相对较高和相对稳定,减少了对环境的依赖 具有在陆地上快速运动的能力 口腔可咀嚼和消化食物,大大提高了对能量的摄取 胎生和哺乳保证后代较高的成活率 具高度智慧与周密的育幼习性 哺乳类分为三个纲:原兽亚纲(针鼹、鸭嘴兽) 、后兽亚纲(袋鼠、袋熊) 、真兽亚纲(18 个目) 蝠翼上的进化谜题 蝙蝠是唯一会飞的哺乳动物 奇妙的翼 回声定位 其他不能回声定位的蝙蝠都属于一个科,俗称飞狐。

先有回声定位,还是先有飞行?那个适应性在先? 假说 1:飞行在先:为了提高运动灵活性,减少捕食消耗的时间和能量,先进化形成了动力 飞行。 假说 2:定位在先:有助于蝙蝠跟踪更远的猎物,并容易返回原来的捕食地点。 假说 3:并行进化:蝙蝠在静止时发出回声定位声波需要消耗大量能量,而在飞行过程中, 此能耗可忽略不计。 填补空白:新出土蝙蝠化石的解剖特征表明,这种蝙蝠没有回声定位能力,因为它们似乎不 具备与回声定位能力想适应的三种特化骨骼,它们耳蜗较小、锤骨隆起也相对较小,茎舌骨 的顶部没有延伸;但能够动力飞行,有翼膜、有力的锁骨、较宽的胸腔等。化石证据的答案 是:飞行在先,回声定位在后。另外,证明了蝙蝠可能由具有相似运动方式的树栖祖先进化 而来。 4.3.6 动物的再生机制与潜能 脊椎动物中,蝾螈是唯一终身具有再生能力的动物,它能反复再生被切断的四肢。为何具 有如此强大的再生能力? 蝾螈的肢体被切断后,损伤部位的血管迅速收缩,减少血液流失量,一层表皮细胞随即覆盖 伤口。受伤后的最初几天,这些细胞会转变成信号细胞层,在再生过程中起着不可替代的作 用。与此同时,成纤维细胞从结缔组织中游离出来,迁移至损伤部位并聚集。然后成纤维细 胞开始增殖,形成干细胞样细胞的集合体-原基,这就是新生肢体的“起点” 。相当于重演动 物胚胎期的肢体发育过程。 目前可以确定,成纤维细胞生长因子能刺激肢芽细胞分泌其他类型的成纤维细胞生长因子, 再来影响顶端外胚层嵴,形成正反馈信号通路。 在胚胎期,很多基因都与肢体细胞的定位有关,最关键的当属 Hox 基因家族。蝾螈体内的 Hox 基因终身可指导成纤维细胞迁移到断肢处,促使原基的形成。进入原基后,细胞们便互 相交流、评估肢体受损程度,然后利用位置信息,逐步填补缺失的肢体部分,再生成完整肢 体。 再生领域,科学家还发现蝾螈的断肢时,来源于肌肉组织的干细胞可形成大量增殖细胞,进 而产生原基。另外原基细胞的成纤维细胞去分化成硬骨和软骨细胞,进而形成骨骼组织,也 可以再分化为成纤维细胞,给新的肢体提供内部框架。 另外,蝾螈的表皮细胞去分化过程的特定基因重新激活。 小蝌蚪在刚开始长肢体时,也具有再生能力,但成年后这种能力就消失了,可能是肌体调控 过程出现了重大失误。 人的再生潜能 深度创伤的研究表明,在损伤修复中,成纤维细胞开始大量增殖,分泌细胞外基质。但成纤 维细胞的行为差异却导致了两种截然不同的结果: 哺乳动物的成纤维细胞过量分泌细胞外基 质,导致基质异常交联,最终只能形成疤痕;相反,蝾螈的成纤维细胞只会分泌适量的细胞 外基质,为再生新的肢体打下基础。不过,婴儿是哺乳动物中的特例,他们皮肤上的伤口愈 合时不会形成疤痕, 而是再生出新的皮肤。 这就说明伤口的纤维化过程转变成了皮肤的发育 过程,但断肢也无法再生。 令人兴奋的发现: 人的成纤维细胞与蝾螈类似, 都会保留胚胎时期身体构建所需的空间定位 信息, 如果这些信息确实对蝾螈的再生有指导意义, 人类成纤维细胞中保留的信息也有肯能 激活再生四肢所必需的发育程序。


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