高中生物奥林匹克竞赛教程无脊椎动物上.docx
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1、第四章 无脊椎动物一、竞赛中涉及的问题目前,的动物约有150万种之多,如此繁多的种类,假如没有科学的分类工作,就无法进展探讨。因此,把各种动物分门别类,加以系统整理,是理解它们的一项很重要的工作。就目前中学教材的实际状况来看,间隔 国际IBO竞赛纲要的要求还有差距,特殊是学问的系统性有待加强,有必要对门类进化特征的学问和分类方面的学问进展必要的拓展。一原生动物门1原生动物的特征原生动物约30 000种,绝大多数由单细胞构成,少数种类是单细胞合成的群体。在五界分类系统中,常将原生动物单独归属于原生生物界。它主要有以下特征:1体形微小。原生动物的大小一般在几微米到几十微米之间。可是,也有少数原生动
2、物比较大。如蓝喇叭虫和玉带虫,体长可达1cm3cm,还有一种货币虫,它的外壳直径为16cm。2一般由单细胞构成,有些种类是群体性的。单细胞的原生动物整个身体就是一个细胞,作为完好有机体,它们同多细胞动物一样,有各种生命功能,诸如应激性、运动、呼吸、摄食、消化、排泄以及生殖等。单细胞的原生动物当然不行能有细胞间的分化,而是出现细胞内分化,由细胞质分化出各种细胞器来实现相应的生命功能。例如用来运动的有鞭毛、纤毛、伪足,摄食的有胞口、胞咽,防卫的有刺丝泡,调整体内浸透压的有伸缩泡等。有些原生动物是群体性的,但一般组成群体的细胞之间并不分化,各个个体保持自己的独立性。3原始性。一般讲原生动物是最低等、
3、最原始的动物,指的是它们的形态构造和生理功能在现有各类动物中是最简洁、最原始的,反映了动物界最早祖先类型的特点。从原生动物可以推想地球上最早的动物祖先的面目。如今生存的各类原生动物,是经 历了千百年进化而演化成的现代种。因此,切不行把如今的原生动物看做是其他各类动物的原始祖先。4具有3种养分方式。一是植物性养分,又称光合养分,如绿眼虫等;二是动物性养分,又称吞噬养分,如变形虫、草履虫等;三是浸透性养分,又称腐生养分,如孢子虫、疟原虫等。5当遇到不良条件时,它们形成包囊,把自己同不良的外界环境隔开,同时新陈代谢的程度降得很低,处于休眠状态。等到有相宜的环境条件,又会长出相应的构造,复原正常的生活
4、。另外,原生动物的适应性很强,它们能生存在各种自然条件下,如淡水、咸水、温泉、冰雪以致于植物的浆液,动物和人类的血液、淋巴液和体液等。2原生动物的分类在原生动物门里,根据运动胞器、细胞核以及养分方式可以分成4个纲:1鞭毛虫纲。运动胞器是一根或多根鞭毛,例如绿眼虫、衣滴虫。2肉足虫纲。运动胞器是伪足,伪足兼有摄食功能,例如大变形虫。3孢子虫纲。没有运动胞器,全部营寄生生活,例如间日疟原虫。4纤毛虫纲。运动胞器是纤毛,有两种细胞核,即大核和小核,大核及养分有关,小核及生殖有关,例如尾草履虫。3代表性的原生动物尾草履虫草履虫属于纤毛虫纲,通常生活在池塘和污水沟里。尾草履央最常见并有代表性,是大家惯用
5、的教学和试验材料。草履虫的形态像倒放的草鞋,因此得名。尾草履虫形体较大,长度18280微米,前端钝,中后部较宽,后端呈圆锥形见以下图。尾草展虫的形态和构造1小核 2大核 3搜集管 4伸缩泡 5伸缩泡形成 6食物泡形成 7食物泡 8胞肛排出食物残渣 9纤毛 10刺丝泡 11内质 12外质 13表膜尾草履虫的体表被一层表膜。这层表膜构造很困难,是由典型的细胞膜、表膜泡和纤维层构成的。表膜除了维持尾草履虫的体形外,还负责内外气体交换,水中的溶解氧气通过表膜进入体内,体内代谢产生的二氧化碳通过表膜排出体外。体表上生有近万根纤毛,每一根纤毛都是从表膜下的一个毛基体上长出来的。虫体依靠纤毛而自由游泳,它游
6、得比较快,身体螺旋形地旋转前进。尾草履虫身体前半部的一侧向内凹陷,形成一条斜向的口沟。胞口在口沟的后端,内连着一个漏斗形的胞咽。在胞咽内生有一些纤毛协同运动,造成冲向胞口的水涡流,使得食物颗粒进入胞口。草履虫是异养性的,主要以细菌为食,也吃其他的微小生物和有机物碎屑。食物被摄入胞口后,在通过胞咽时被胞咽的一层膜包袱,最终在胞咽的下端形成食物泡。食物泡进入细胞质后,就被很多溶酶体附着,进入到它里面,放出酸性水解酶,随细胞质的循环流淌而流淌,在流淌时不断被消化汲取。不能消化的食物残渣,由身体后部体表上的胞肛排出体外。用少量的墨汁滴加在含草履虫的液滴中,放在显微镜下视察。特别钟之内就能见到黑色的碎屑
7、进入胞口,形成食物泡,在细胞质里挪动。最终因不能被消化而由胞肛排出去。这个试验有助于理解草履虫整个摄食、消化和排泄的过程。草履虫的细胞质格外质和内质两个部分。外质紧贴表膜,薄薄一层,比较透亮,里面布满垂直于表膜排列的刺丝泡;内质是颗粒性的,可以流淌并不停地在虫体内作循环运动。尾草履虫前部和后部的内质里各有一个伸缩泡,及围围着它呈放射状排列的搜集管连在一起。在显微镜下细致视察,可见伸缩泡和搜集管有节奏地交替收缩和舒张,既有排出体内多余水分、维持肯定的浸透压的作用,也有排泄代谢废物的作用。尾草履虫内质里有一个豆形的大核和一个圆球形的小核。大核是多倍体的细胞核,小核是二倍体的细胞核。任何纤毛虫都同尾
8、草履虫一样,均有这两种细胞核,这是纤毛虫纲的一个重要特征。一切生物都有对外界刺激产生反响的实力,生物的这种本能叫做应激性。赐予草履虫各种刺激如食物、光线、温度、电流、化学物质等,可以看到由刺激引起的趋向或回避反响。草履虫的生殖方式有无性生殖和有性生殖两种。其无性生殖是横向的二分裂,这一点不同于鞭毛虫纲。有性生殖是接合生殖。二腔肠动物门1腔肠动物的主要特征1体制呈辐射对称。辐射对称是一种原始的对称形式,即通过身体的中轴,有多个切面能把身体分成相等的部分。腔肠动物中有些种类,外表看起来身体好像是辐射对称,其实不然。例如,海葵受触手和内部构造的限制,通过身体的中轴只有两个切面能把身体分成两个相等的部
9、分。这种体制的形式叫做两侧辐射对称两辐对称。两侧辐射对称是由辐射对称向两侧对称开展的中间形式。2身体由两个胚层构成。这两层细胞是胚胎发育到原肠胚时期所形成的外胚层和内胚层。中胶层是内、外胚层细胞的分泌物所形成的非细胞构造。腔肠动物体内的空腔,是胚胎时期的原肠腔,相当于高等动物的消化道,有消化的功能,可以进展细胞外消化和细胞内消化,还能将消化后的养分物质输送到身体各个部分去,所以又叫做消化循环腔或消化腔。消化腔有个开口,就是腔肠动物的口,通向体外,这个开口是原肠胚时期所形成的原口。腔肠动物有口无肛门,它的口既是摄食的口,又是消化后的食物残渣排出的地方。3有原始的组织分化。动物身体内、外胚层上的细
10、胞有了分化,主要分化为上皮肌肉细胞、腺细胞、间细胞、刺细胞、感觉细胞和神经细胞。同时还开始有了原始性的组织分化,例如分散在外胚层基部的神经细胞,互相间以突起相连接,形成一个弥散式的神经网,可看成是原始的神经组织。4根本形态有两种。就个体的形态来看,腔肠动物的根本形态有两种:一种叫水螅型,身体呈圆筒状,一端是用来固着于其他物体上的基盘,另一端是摄食的口,口的四周分布有触手,水螅型适应于固着生活;另一种叫水母型,身体呈圆伞状,凸出的一面叫外伞,凹入的一面叫下伞,下伞的中央挂着一条垂管,管的末端是口,水母型适应于漂移生活。在腔肠动物中,有的种类生活史中有水螅型和水母型的世代交替现象;有的种类终生只呈
11、一种形态,为水螅型或水母型。2腔肠动物的分类根据腔肠动物的形态特征和生活史上的世代交替现象,一般把腔肠动物门分成3个纲:1水螅纲。绝大多数生活在海洋里,少数生活在淡水里。有单体或群体的类型。生活史上多数有水螅型和水母型两个阶段,即有世代交替现象。生殖细胞来源于外胚层。如水螅、薮枝螅、桃花水母、僧帽水母等等。2钵水母纲。这个纲的种类全部生活在海洋里,且多数是大、中型水母。生活史上有水螅型和水母型的世代交替现象,但是,水母型兴盛,中胶层厚,构造困难,水螅型特别退化,经常以幼虫形式出现,小而不明显。生殖细胞来源于内胚层。如海蜇、海月水母和霞水母等。3珊瑚纲。本纲全部生活在海洋里。生活史上只有水螅型。
12、大多数有兴盛的石灰质骨骼,并且组成群体。生殖细胞来源于内胚层。如海葵、柳珊瑚等。3代表性的腔肠动物水螅水螅属于水螅纲,有好多种,分布比较广泛,常被用作试验材料。1采集和培育。夏秋两季,在20左右的静水池塘或水流很慢的小河里,时常可以找到水螅。它们附着在水草或其他物体上,伸展时体色较淡,收缩时为褐色小粒。采集时,应连同水草一起带回来。采来的水螅应放在装有池塘水或井水的玻璃缸中培育,缸中放入一些金鱼藻类的水草,水螅喜爱吃水蚤,每周可喂食23次。2外形。身体呈圆筒形,前端的正中是口,口的四周有510条瘦长、中空的触手。身体后端是封闭的,叫做基盘。基盘能分泌粘液,使水螅能附着在水草上。水螅身体的四周经
13、常有一个或几个由无性生殖产生的小水螅芽体。在夏季和秋季,还能看到水螅体上的有性生殖器官一精巢和卵巢。精巢多数长在触手下方不远处,呈锥形。卵巢那么多数长在近基盘处,呈卵圆形。3构造。水螅身体的内部是一空腔叫消化循环腔或消化腔。消化腔跟触手的中空部分相通,并由口及外界相通如下两图所示。 水螅的纵切面 水螅体壁横切面的一部分水螅的体壁由外胚层、中胶层和内胚层构成。外胚层的细胞较薄,排列很整齐,包括以下几种细胞:上皮肌肉细胞:又称皮肌细胞,占外胚层细胞的多数,外皮肌细胞基部的肌原纤维是纵行的,当它收缩时可使水螅的触手和身体缩短变粗。感觉细胞:它分散在外皮肌细胞之间,尤其在口的四周、触手和基盘上数目较多
14、。感觉细胞的体积很小,细胞质深厚,顶端有感觉毛,基部及神经细胞相连。神经细胞:它分布在外胚层细胞的基部,接近中胶层。神经细胞向四周伸出突起,和其他神经细胞彼此连接起来,形成弥散式神经网,对兴奋的传导是不定向的。刺细胞:刺细胞在整个外胚层都比较普遍,尤其在触手上特殊多。每一刺细胞内有一个刺丝囊,有入出刺丝。水螅刺细胞内的刺丝囊有多种,有的是粘性刺丝囊,能分泌粘液;有的是穿刺性的刺丝囊,能放射中空的刺丝把毒素注射到捕获物体内;还有的是卷缠刺丝囊,放出的刺丝能缠绕捕获物。腺细胞:它分布在基盘和口的四周,能分泌粘液,使水螅附着于其他物体上,或在其他物体上滑行。腺细胞还能产生气体,由粘液裹成一个气泡,形
15、成浮力,使水螅上升。间细胞:这是一种未分化的小型细胞,常成堆地聚集在其他细胞的基部,或夹在外皮肌细胞之间。间细胞能分化成刺细胞和生殖细胞。内胚层细胞:比较厚,排列不如外胚层那么整齐。内胚层主要也是由皮肌细胞组成的,叫内皮肌细胞。内皮肌细胞:它基部的肌原纤维排列方向跟外皮肌细胞的相反,呈环状排列,收缩时使水螅的触手和身体伸展、变得瘦长。内皮肌细胞兼有收缩和养分双重功能,又叫做养分肌肉细胞。腺细胞:内胚层里的腺细胞因分布地点不同而有不同的功能。分布在消化腔里的,分泌消化酶,消化食物;分布在口旁边的,分泌粘液,有光滑作用,扶植摄食;部分腺细胞还生有鞭毛,可以形成消化腔内的水流。内胚层里也有间细胞、感
16、觉细胞和神经细胞,不过数目都比较少。中胶层是内外胚层细胞共同分泌的胶状物质所形成的非细胞构造。4消化。水螅以小型的甲壳动物水蚤和剑水蚤等、昆虫的幼虫、蠕虫和其他一些小动物为食。食物在消化腔里被腺细胞分泌的消化液消化,这种消化方式叫细胞外消化。消化后形成的微小食物颗粒,被内皮肌细胞伸出的伪足裹入细胞内,进展细胞内消化。不能消化的食物残渣仍由口排出体外。5呼吸和排泄。水螅无特地的呼吸器官。呼吸作用是干脆由体壁上的细胞,通过细胞膜的浸透、扩散作用和四周的水进展气体交换,汲取水中的溶解氧,排出二氧化碳。消化腔里的内胚层细胞同体表的外胚层细胞一样,都能进展呼吸,因为消化腔里的水是不断流淌的,也含有溶解的
17、氧。水螅也无特地的排泄器官。新陈代谢的废物由体壁细胞排到身体四周和消化腔的水里。6反射和运动。水螅身体上有由感觉细胞和神经细胞所组成的神经网。它可以感受来自身体外部和内部的刺激,并将刺激快速向四周扩散到全身,以协调全身,作出相应的反响。主要的反响方式是全身性收缩和挪动位置。像水螅这样,刺激通过神经系统所引起的困难而有规律的反响现象,叫做反射。水螅外皮肌细胞里纵向排列的肌原纤维和内皮肌细胞里横向排列的肌原纤维,互相协调收缩,使水螅身体可以进展运动。水螅的运动方式多为借助于触手和身体弯曲而进展的翻跟斗式的运动和尺蠖状运动。7生殖。水螅有无性生殖和有性生殖两种生殖方式。无性生殖表现为出芽生殖。从春末
18、到初秋,水温相宜,养分条件较好,水螅的出芽生殖特别旺盛,一个水螅上同时能出现几个芽体。芽体生长成熟到肯定时期,便由母体上脱落下来,行独立生活。有性生殖是在秋后环境条件不良时发生的。大部分种类的水螅是雌雄异体,少数为雌雄同体。卵巢常长在基盘的旁边,精巢那么长在触手下不远的地方。精、卵成熟后,结合形成受精卵,受精卵经过分裂形成一个有内、外两个胚层的原肠胚胚胎。胚胎经过一个较长的休眠期,到春末环境转好后,发育长成一个新水螅个体。三扁形动物门1扁形动物的主要特征从扁形动物开始,多细胞动物的胚胎发育过程出现了中胚层,从而引起了身体构造上的困难分化,这在动物的进化史上是个重大的开展。它的主要特征有以下3个
19、方面:1体制为两侧对称。两侧对称又叫做左右对称,是通过身体的中轴只有一个切面,能将身体分成左右相等的两个部分。这样,动物的身体就明显地分化出前、后端,左右侧和背腹面。由此又引起功能上的分化:反面主要担负爱护作用,腹面主要管运动和摄食,身体的前端为神经系统和感觉器官集中的地方,使动物对外界环境的反响更快速和精确。两侧对称也使动物的运动从不定向转为定向,既合适于游泳,又合适于在物体上爬行。总之,两侧对称具有重要的进化意义。2出现了中胚层。中胚层的发生,引起了动物身体构造上一系列组织、器官和系统的分化,为动物身体构造的开展和器官功能的进化创建了条件。例如中胚层形成肌肉,增加了动物的运动功能;运动功能
20、的加强和两侧对称的体制的形成,使动物的运动速度进步了;快速运动和感觉器官的完善,又使动物可以有效地摄取更多的食物,从而促进了消化系统的开展和排泄系统的形成。中胚层还分化形成一种松软组织,叫做间质或称为本质。间质充溢在体内各组织、器官之间,以致没有明显的空隙将肠道和体壁分隔开来,所以扇形动物又是无体腔的动物。间质有贮藏水分和养料、输送养分物和排泄物、爱护内脏器官以及再生新器官等多种功能。3产生了困难的器官系统。扁形动物的体壁由表皮和多层肌肉组成,又叫做“皮肤肌肉囊。这种体壁有爱护和运动双重功能。其中,肌肉是由中胚层起源的。由口、咽和肠道组成了不完全消化系统。神经系统中,神经细胞相对集中形成了一对
21、脑神经节和两条腹神经索,加上神经索之间连结的横神经,构成了梯状神经系统。营自由生活的种类常有眼点、平衡囊等感觉器官。排泄系统由焰细胞、排泄管和排泄孔组成,属于原肾型。生殖系统比较困难,多为雌雄同体,由生殖腺、生殖导管和前列腺、卵黄腺等附属腺体组成。2扁形动物的分类的扁形动物大约有10 000多种,根据它们的生活方式和身体构造的特点,可以分成3个纲:1涡虫纲。体表有纤毛,自由生活,肠道较兴盛。2吸虫纲。成虫体表无纤毛,寄生生活,多数为体内寄生,少数为体外寄生,肠道简洁。3绦虫纲。成虫体表无纤毛,全部营体内寄生生活,无肠道。3扁形动物的代表1自由生活的扁形动物三角真涡虫生境及外形:三角真涡虫生活在
22、澄澈溪流中的石块或其他物体下面,喜爱弱光。身体扁平而瘦长、松软。反面稍隆起,腹面密生纤毛。身体前端呈三角形,前端的反面有两个黑色的眼点,两侧各有一个耳状的突起,叫做耳突。口位于腹面近三分之一的腹中线上。咽部常从口中伸出呈一长吻状。在口的前方还有一个生殖孔。体壁:涡虫的体壁又叫皮肤肌肉囊,它有爱护和运动的功能。皮肌囊在构造上包括外胚层起源的单层表皮、基膜和中胚层起源的肌肉。涡虫利用肌肉的收缩和腹面表皮细胞上纤毛的划动,可以做游泳状的爬行运动。涡虫无体腔,各种器官都埋藏在间质里。消化:消化系统由口、咽和肠道组成。肌肉质的咽可以从口中伸出或翻出来成长吻状,肠道分成3条大支,涡虫没有肛门。涡虫可以长期
23、耐受饥饿。缘由是它可以汲取自己体内的间质细胞和各种器官作为养分。呼吸和排泄:涡虫没有特地的呼吸器官,靠体表的体壁细胞干脆跟外界进展气体交换来呼吸的。排泄和浸透压的调整是依靠原肾管系统,原肾管是由焰细胞、排泄管和排泄孔组成的。焰细胞是盲管状的,顶端有一束纤毛,依靠纤毛的摇摆,四周间质中的代谢废物和水分流入排泄管,再经虫体反面体表的很多排泄孔排出体外。神经和感觉:涡虫的神经系统是梯状神经系统,前端是一对脑神经节,由脑神经节向后伸出两条粗大的腹神经索,每条腹神经索分出很多分支伸向全身,在两条腹神经索之间有横向神经分支互相连接。感觉器官主要有眼点和耳突。眼点构造比较简洁,由杯状的色素细胞层和视觉细胞构
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