地方都有动物栖居,其多样性让人眼花缭乱。我们将从动物界中最简单的成员一一海绵、水母和最简单的蠕虫讲起。这些动物没有真体腔(coelom),所以叫做无体腔动物(noncoelomates)(图44.1)。动物身体的主要结构最初就是由这些动物身上进化来的,而这些结构又为以后的进化奠定了基础。在第45一48章里我们会讨论一些更复杂的动物。尽管动物千差万别,但所有的动物还是有许多共同点。44.1动物是没有细胞壁的多细胞异养生物动物的一般特征动物是地球上的食客或消费者。它们营异养生活,直接或间接依靠植物、可进行光合作用的原生生物(如藻类)、自养型细菌获得营养。动物能从一个地方移动到另一个地方觅食。大部分动物摄食后是在消化道内消化食物。多细胞的异养生物。所有的动物都是多细胞异养生物。单细胞的异养生物称为原生生物,曾被划分入动物界,但现在认为它属于原生生物界,就是我们在第35章里讨论的那庞大而种类繁多的一类。形态多样。动物界中几乎所有动物都是无脊椎动物(invertebrate)(99%),它们没有脊柱。在估计的一千万种动物中,脊椎动物(vertebrate)只有42,500种。动物的形态各不相同,从小到肉眼无法看见到大如鲸鱼或巨型乌贼都有。动物界包括约35个门,其中大多数门的动物生活在海里。只有很少几个门的动物生活在淡水里,生活在陆地上的则更少。有三个门的动物的生命的大部分时间在陆地上度过,它们是节肢动物门(像蜘蛛和昆虫)、软体动物门(像蜗牛)和脊索动物门(像脊椎动物)。无细胞壁。动物细胞与其它多细胞生物不同,它没有坚硬的细胞壁,因而通常伸缩性很好。除了海绵动物以外,所有动物的细胞都构成了一种结构和功能单位,叫做组织(tissue)。组织是能够行使特定功能的细胞聚集体,例如肌肉和神经都是一种组织。自主运动。动物有别于其它生物的最显著的特点也许就是,它们能运动得比其它生物更快速,而运动形式也更加复杂,这与动物细胞的可伸缩性及神经和肌肉组织的进化有直接联系。动物独有的一种非凡的运动形式就是飞行。一些昆虫和脊稚动物的飞行能力都是高度发达。在脊稚动物里,鸟类、蝙蝠和飞龙(一种
地方都有动物栖居,其多样性让人眼花缭乱。我们将从动物界中最简单的成员— —海绵、水母和最简单的蠕虫讲起。这些动物没有真体腔(coelom),所以叫做无 体腔动物(noncoelomates)(图 44.1)。动物身体的主要结构最初就是由这些动 物身上进化来的,而这些结构又为以后的进化奠定了基础。在第 45-48 章里我们 会讨论一些更复杂的动物。尽管动物千差万别,但所有的动物还是有许多共同点。 44.1 动物是没有细胞壁的多细胞异养生物 44.1 动物是没有细胞壁的多细胞异养生物 动物的一般特征 动物是地球上的食客或消费者。它们营异养生活,直接或间接依靠植物、可 进行光合作用的原生生物(如藻类)、自养型细菌获得营养。动物能从一个地方移 动到另一个地方觅食。大部分动物摄食后是在消化道内消化食物。 多细胞的异养生物。所有的动物都是多细胞异养生物 。 。单细胞的异养生物称 为原生生物,曾被划分入动物界,但现在认为它属于原生生物界,就是我们在第 35 章里讨论的那庞大而种类繁多的一类。 形态多样。动物界中几乎所有动物都是 。 无脊椎动物(invertebrate)(99%), (invertebrate) 它们没有脊柱。在估计的一千万种动物中,脊椎动物(vertebrate)只有 (vertebrate) 42,500 种。 动物的形态各不相同,从小到肉眼无法看见到大如鲸鱼或巨型乌贼都有。动物界 包括约 35 个门,其中大多数门的动物生活在海里。只有很少几个门的动物生活在 淡水里,生活在陆地上的则更少。有三个门的动物的生命的大部分时间在陆地上 度过,它们是节肢动物门(像蜘蛛和昆虫)、软体动物门(像蜗牛)和脊索动物门 (像脊椎动物)。 无细胞壁。动物细胞与其它多细胞生物不同 。 ,它没有坚硬的细胞壁,因而通 常伸缩性很好。除了海绵动物以外,所有动物的细胞都构成了一种结构和功能单 位,叫做组织(tissue)。组织是能够行使特定功能的细胞聚集体 (tissue) ,例如肌肉和神 经都是一种组织。 自主运动。动物有别于其它生物的最显著的特点也许就是 。 ,它们能运动得比 其它生物更快速,而运动形式也更加复杂,这与动物细胞的可伸缩性及神经和肌 肉组织的进化有直接联系。动物独有的一种非凡的运动形式就是飞行。一些昆虫 和脊椎动物的飞行能力都是高度发达。在脊椎动物里,鸟类、蝙蝠和飞龙(一种
现在已经灭绝的爬行动物)都是飞行好手。唯一没有会飞行种类的陆生脊椎动物是两栖类。有性生殖。大部分动物进行的是有性生殖。动物的卵细胞不能自由运动,通常要比借鞭毛运动的微小的精细胞大得多。在动物体内,经减数分裂形成的细胞直接发挥配子的功能。这些单倍体的细胞不像植物和真菌那样需要首先进行有丝分裂,而是直接与另一个单倍体的细胞结合形成合子。因此除了少数例外,动物不像植物那样有单倍体(配子体)和多倍体(孢子体)交替的世代交替现象(见32章)。胚胎发育。大部分动物的胚胎发育过程很相似。合子首先经历一系列有丝分裂,称为卵裂(cleavage),形成一个实心的胚,叫桑椹胚(morula),桑椹胚继续发育成一个中空的胚,叫做囊胚(blastula)。在大部分动物的胚胎发育过程中,囊胚外面的细胞会内陷形成一个中空的囊,囊的一端有一个开口叫胚孔(blastopore)。这时的胚胎称为原肠胚(gastrula)。接下来原肠胚细胞的生长发育会形成消化系统,也称为消化道或肠道。不同门的动物胚胎发育的具体过程差别很大,这常常能为确定它们之间的进化关系提供重要线索。动物的分类一般把动物界划分为两个亚界:侧生动物亚界(Parazoa)一一身体的绝大部分不对称,既无组织分化,也无器官分化,主要包括海绵动物即多孔动物门;真后生动物亚界(Eumetazoa)一一身体具有固定形状和对称性,大多数情况下各组织构成器官和系统。尽管两个亚界的动物在结构上很不一样,它们都起源于同一个祖先,有许多的基本的共同特点
现在已经灭绝的爬行动物)都是飞行好手。唯一没有会飞行种类的陆生脊椎动物 是两栖类。 有性生殖。大部分动物进行的是有性生殖 。 。动物的卵细胞不能自由运动,通 常要比借鞭毛运动的微小的精细胞大得多。在动物体内,经减数分裂形成的细胞 直接发挥配子的功能。这些单倍体的细胞不像植物和真菌那样需要首先进行有丝 分裂,而是直接与另一个单倍体的细胞结合形成合子。因此除了少数例外,动物 不像植物那样有单倍体(配子体)和多倍体(孢子体)交替的世代交替现象(见 32 章)。 胚胎发育。大部分动物的胚胎发育过程很相似 。 。合子首先经历一系列有丝分 裂,称为卵裂(cleavage),形成一个实心的胚,叫桑椹胚(morula),桑椹胚继续 (morula) 发育成一个中空的胚,叫做囊胚(blastula)。在大部分动物的胚胎发育过程中 (blastula) , 囊胚外面的细胞会内陷形成一个中空的囊,囊的一端有一个开口叫胚孔 (blastopore)。这时的胚胎称为原 (blastopore) 肠胚(gastrula)。接下来原肠胚细胞的生长发 (gastrula) 育会形成消化系统,也称为消化道或肠道。不同门的动物胚胎发育的具体过程差 别很大,这常常能为确定它们之间的进化关系提供重要线索。 动物的分类 一般把动物界划分为两个亚界:侧生动物亚界(Parazoa)—— (Parazoa) 身体的绝大部分 不对称,既无组织分化,也无器官分化,主要包括海绵动物即多孔动物门;真后 生动物亚界(Eumetazoa)—— (Eumetazoa) 身体具有固定形状和对称性,大多数情况下各组织构 成器官和系统。尽管两个亚界的动物在结构上很不一样,它们都起源于同一个祖 先,有许多的基本的共同特点
所有的真后生动物在胚胎发育过程中形成了显著不同的胚层,进而分化形成了成年动物的组织。真后生动物中的辐射动物亚门(身体呈辐射对称)有两个胚ParazoaEumetazoa2BadiataBilateria?AcoelomatesPseudocoelomatesCoelomates?ProtostomesDeuterastomes?SegmentedSegmented.U0Jointed01NotochordRappendages,.9SegmentationExoskeletonJointed appendagesSSegmentationDeuterostomedevelopment,1Protostomedevelopment信EndoskeletonoCoelomPseudocoelBody cavityNo body cavityRadial symmetry②Bilateral symmetrytrue tissues①TissueaMuticellularityAncestralprotist图44.2动物界主要类群的系统进化史。动物身体结构的演变沿着树的分支标出,其中最关键的五步是:进化出组织,两侧对称的出现,体腔的出现,原口动物和后口动物的发展和分节化。①侧生动物(Parazoa)真后生动物(Eumetazoa)②辐射对称动物Radiata两侧对称动物(Bilateria)③无体腔动物(Acoelomates)假体腔动物(Pseudocoelomates)真体腔动物(Coelomate)④原口动物(Protostomes)后口动物(Deuterostomes)③分节(segmented)Porifera(sponges)多孔动物门(海绵)Radiata(CnidariaandCtenophora)辐射对称动物(刺胞动物和栉水母类)Platvhelminthes(flatworm)扁形动物门(扁虫)Nematoda(roundworm)线形动物门(圆虫)Rotifera(rotifers)轮形动物门(轮虫)Mollusca软体动物门Annelida环节动物门,Anthropoda节肢动物门Lophophorates触手冠动物Echinodermate棘皮动物门Chordata脊索动物[1]组织(Tissue)[2]两侧对称(Bilateralsymmetry)[3]体腔(Bodycavity)[4]后口动物的发育,内骨(Deuterostomedevelopment,Endoskeleton)[5]身体分节(segmentation)原生动物始祖(Ancestralprotist)多细胞生物(Multicellularity)无真正的组织(Notruetissues),辐射对称(Radialsymmetry),无体腔(Nobodycavity)假体腔(Pseudocoel),原口动物的发育(Prostomedevelopment)有关节的附肢,外骨胳(Jointedappendage,Exoskeleton)脊索分节有关节的附肢(Notochord,Segmentation,Jointedappendages)
图 44.2 动物界主要类群的系统进化史 动物界主要类群的系统进化史。动物身体结构的演变沿着树的分支标出 。 ,其中最关键的五步 是:进化出组织,两侧对称的出现,体腔的出现,原口动物和后口动物的发展和分节化。 ①侧生动物(Parazoa) 真后生动物( Eumetazoa) ②辐射对称动物 Radiata 两侧对称动物(Bilateria) ③无体腔动物(Acoelomates) 假体腔动物(Pseudocoelomates) 真体腔动物(Coelomate) ④原口动物(Protostomes) 后口动物(Deuterostomes) ⑤分节(segmented) Porifera(sponges)多孔动物门(海绵) Radiata(Cnidaria and Ctenophora) 辐射对称动物(刺胞动物和栉水母类) Platyhelminthes(flatworm) 扁形动物门(扁虫) Nematoda(roundworm) 线形动物门(圆虫) Rotifera(rotifers)轮形动物门(轮虫)Mollusca 软体动物门 Annelida 环节动物门, Anthropoda 节肢动物门 Lophophorates 触手冠动物 Echinodermate 棘皮动物门 Chordata 脊索动物 [1]组织(Tissue)[2]两侧对称(Bilateral symmetry)[3]体腔(Body cavity) [4]后口动物的发育,内骨胳(Deuterostome development,Endoskeleton) [5]身体分节(segmentation)原生动物始祖(Ancestral protist)多细胞生物(Multicellularity) 无真正的组织(No true tissues),辐射对称(Radial symmetry), 无体腔(No body cavity) 假体腔(Pseudocoel),原口动物的发育(Prostome development) 有关节的附肢,外骨胳(Jointed appendage,Exoskeleton) 脊索 分节 有关节的附肢 (Notochord,Segmentation, Jointed appendages)。 所有的真后生动物在胚胎发育过程中形成了显著不同的胚层,进而分化形成 了成年动物的组织。真后生动物中的辐射动物亚门(身体呈辐射对称)有两个胚
层:外胚层(ectoderm)和内胚层(endoderm),所以被称为两胚层动物(diploblastic)。而其它的真后生动物,即两侧对称动物(身体呈两侧对称)则还有第三个胚层:中胚层(mesoderm),中胚层位于内外胚层之间,因而称为三胚层动物(triploblastic)。海绵动物没有胚层的分化。表44.1列出了动物界的主要门。最简单的无脊椎动物占了14门,本章将讨论其中的8个门,并将以下4个门作为重点:多孔动物门(海绵),这一门没有组织的分化;刺胞动物门(身体呈辐射对称的水母、水螂、海葵和珊瑚虫);扁形动物门(两侧对称的扁虫);线性动物门(虫),这一门的动物有营自由生活的也有营寄生生活的。动物是复杂的多细胞生物,其显著特点是高度的活动能力和异养的营养方式。大多数动物有组织和器官的分化,进行有性繁殖
层 : 外 胚 层 ( ectoderm ) 和 内 胚 层 (endoderm) , 所 以 被 称 为 两 胚 层 动 物 (diploblastic)。而其它的真后生动物 (diploblastic) ,即两侧对称动物(身体呈两侧对称)则 还有第三个胚层:中胚层(mesoderm),中胚层位于内外胚层之间 (mesoderm) ,因而称为三胚 层动物(triploblastic (triploblastic triploblastic)。海绵动物没有胚层的分化。 表 44.1 列出了动物界的主要门。最简单的无脊椎动物占了 14 门,本章将讨 论其中的 8 个门,并将以下 4 个门作为重点:多孔动物门(海绵),这一门没有组 织的分化;刺胞动物门(身体呈辐射对称的水母、水螅、海葵和珊瑚虫);扁形动 物门(两侧对称的扁虫);线性动物门(蛔虫),这一门的动物有营自由生活的, 也有营寄生生活的。 动物是复杂的多细胞生物,其显著特点是高 ,其显著特点是高度的活动能力和异养的营养方式。大 多数动物有组织和器官的分化,进行有性繁殖 ,进行有性繁殖
表44.1动物界的主要几个门已命名门典型动物主要特征的大致种类数节甲虫,螃肢所有动物中最成功的一门:身体分节,外1,000,000动物蟹,蜘蛛覆几丁质外骨骼,有成对的分节的附肢;门其它昆许多昆虫有翅。虫,软体蜗牛,牡身体柔软的真体腔动物,其身体分为三部110,000动蛎,物裸鳃分:头足部,内脏团和外套膜;许多种类门动物有壳;几乎所有种类都有一种独特的锉状的舌头,叫齿舌(radula);有35,000种是陆生的。脊索哺乳动身体分节的真体腔动物,有脊索;有背神42,500动物物,鱼类,经索,咽鳃裂,生命的某个阶段有尾:在门爬行类,脊椎动物的发育过程中,脊索被脊椎代替:鸟类,两有20,000种是陆生的。栖类扁形涡虫,缘实心的,身体两侧对称,不分节,无体腔:20,000动物虫,肝吸消化腔只有一端开口。门虫线虫帼虫,晓假体腔,身体两侧对称,不分节的虫:12,000动物虫,钩虫,管状的消化道由口连接到肛门:体形细小;门丝虫无纤毛:在土壤或水的沉积物中有大量种类分布:有一些种类是重要的动物寄生虫。环节蚯蚓,多真体腔,身体呈两侧对称,由一系列体节12,000动物毛虫,沙组成;有完整的消化道:大多种类在每一门蚕,水蛭体节都有刚毛(setae),爬行时用于支撑身体。刺胞水母,水身体柔软,呈凝胶状,辐射对称;消化腔10,000动物,珊瑚,只有一个开口:有触手,触手周围有能放门海葵出刺丝囊的刺细胞:几乎全部是生活在海水里。棘皮海星,海后口动物,身体呈辐射对称:有钙板组成的6,000动物胆,沙币,内骨骼:身体分为五部分,有独特的具管足门海参的水管系统:有再生能力;生活在海水里。多孔桶状海绵身体不对称,无明显的组织与器官的分化:5,150动物穿孔海绵囊状的身体由两层组成,上面有许多贯穿两门篮式海绵层的孔:内腔排列着许多叫领细胞的过滤食瓶状海绵物的细胞:大多数种类生活在海里(有150种生活在淡水里)苔藓微小的水生后口动物,会形成分支状的群4,000鲍克苔虫动物落:有一圈环形或U形的捕食用的带纤毛羽苔虫门的触手,叫触手冠,触手冠通常从坚硬的藻苔虫外骨骼上的孔中穿出:由于该门动物的肛苔藓虫门或直肠在触手冠外部,所以也叫外肛动物:生活在海水或淡水里
表 44.1 动物界的主要几个门 动物界的主要几个门 门 典型动物 主要特征 已命名 的大致 种类数 节 肢 动 物 门 甲虫,螃 蟹,蜘蛛, 其 它 昆 虫, 所有动物中最成功的一门;身体分节,外 覆几丁质外骨骼,有成对的分节的附肢; 许多昆虫有翅。 1,000,000 软 体 动 物 门 蜗牛,牡 蛎,裸鳃 动物 身体柔软的真体腔动物,其身体分为三部 分 :头足部,内脏团和外套膜;许多种类 有壳;几乎所有种类都有一种独特的锉状 的舌头,叫齿舌(radula);有 35,000 种 是陆生的。 110,000 脊 索 动 物 门 哺 乳 动 物,鱼类, 爬行类, 鸟类,两 栖类 身体分节的真体腔动物,有脊索;有背神 经索,咽鳃裂,生命的某个阶段有尾;在 脊椎动物的发育过程中,脊索被脊椎代替; 有 20,000 种是陆生的。 42,500 扁 形 动 物 门 涡虫,绦 虫,肝吸 虫 实心的,身体两侧对称,不分节,无体腔; 消化腔只有一端开口。 20,000 线 虫 动 物 门 蛔虫,蛲 虫,钩虫, 丝虫 假体腔,身体两侧对称,不分节的蠕虫; 管状的消化道由口连接到肛门;体形细小; 无纤毛;在土壤或水的沉积物中有大量种 类分布;有一些种类是重要的动物寄生虫。 12,000 环 节 动 物 门 蚯蚓,多 毛虫,沙 蚕,水蛭 真体腔,身体呈两侧对称,由一系列体节 组成;有完整的消化道;大多种类在每一 体节都有刚毛(setae),爬行时用于支撑身 体。 12,000 刺 胞 动 物 门 水母,水 螅,珊瑚, 海葵 身体柔软,呈凝胶状,辐射对称;消化腔 只有一个开口;有触手,触手周围有能放 出刺丝囊的刺细胞;几乎全部是生活在海 水里。 10,000 棘 皮 动 物 门 海星,海 胆,沙币, 海参 后口动物,身体呈辐射对称;有钙板组成的 内骨骼;身体分为五部分,有独特的具管足 的水管系统;有再生能力;生活在海水里。 6,000 多 孔 动 物 门 桶状海绵 穿孔海绵 篮式海绵 瓶状海绵 身体不对称,无明显的组织与器官的分化; 囊状的身体由两层组成,上面有许多贯穿两 层的孔:内腔排列着许多叫领细胞的过滤食 物的细胞;大多数种类生活在海里(有 150 种生活在淡水里) 5,150 苔 藓 动 物 门 鲍克苔虫 羽苔虫 藻苔虫 苔藓虫 微小的水生后口动物,会形成分支状的群 落:有一圈环形或 U 形的捕食用的带纤毛 的触手,叫触手冠,触手冠通常从坚硬的 外骨骼上的孔中穿出;由于该门动物的肛 门或直肠在触手冠外部,所以也叫外肛动 物;生活在海水或淡水里。 4,000