海洋生物学-无脊椎动物21-.pdf
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1、-精品文档-仅供参考学习第 1 页 第 21 章 线虫动物门 Nematoda 线虫(nematode,eelworm,threadworm)是与人类关系密切的蠕形动物,其中很多种类作为人、畜、禽及其他经济动、植物的寄生虫,为人们所熟知。21.1、线虫动物的主要特征 1)、外形 线虫是典型的蠕形动物,质柔软、无骨骼、无附肢、左右对称。身体一般呈纺锤形或圆柱形,两端细削,如蛔虫、体棘线虫Echinotheristus等。有些线虫的身体特别细长,呈丝状,如毛细线虫Capillaria、丝虫、吸咽线虫Halalaimus等。也有少数线虫的身体粗短,呈豆荚状、腊肠状、甚至是球形,如项链线虫Desmos
2、colex、里克特线虫Richtersia、多毛线虫Greffiella等。自由生活的线虫大多不超过 1 mm,最小的如海生的微小多毛线虫Greeffiella minuturn,体长仅 82m。淡水和陆生的种类最大不过几个毫米。海产种类常常较大,但最长也不超过 50mm。寄生线虫的个体大小差别很大,小的和自由生活的线虫相似,很多种类的体长可达十几厘米以上,最大的是寄生于抹香鲸Physeter catodon胎盘上的巨大胎盘线虫Placentonema gigantissima,其体长可达 69m,体宽 1.52.5cm(图 21-1)。-精品文档-仅供参考学习第 2 页 图 21-1 海洋线
3、虫的外形 A.体棘线虫 Echinotheristus B.吸咽线虫Halalaimus C.项链线虫Desmoscolex D.环饰线虫Pselionema E.里克特线虫Richtersia F.多毛线虫Greeffiella G.龙跷虫Dracograllus H.Plectus的头部、唇及感觉毛 线虫的身体不分节,无附肢,横切面呈圆形(因而也称圆虫)。体表没有纤毛,覆盖着一层角皮,通常光滑,但有些线虫的角皮具有环纹,因而呈现假分节现象。很多线虫的角皮上生有鳞片、刺、刚毛、乳突等,有些是感觉器官。也有不少线虫的角皮在身体的某些部位膨大延展成为翼膜(alae),在前端的称为头翼膜或颈翼膜,
4、在后端的称为尾翼膜。-精品文档-仅供参考学习第 3 页 角皮一般透明而略显白色、淡黄色或淡红色。有些线虫因体腔液内含有血红蛋白而呈血红色,如寄生于鱼类的 嗜 子 宫 线 虫Philometra和 似 嗜 子 宫 线 虫Philometroides等。线虫的身体分部不明显,前端(即所谓的头部)中央有口,口周围或有若干唇瓣围绕,海洋线虫比较明显,唇瓣后方常具乳突和刚毛,多数种类的头部还具 1 对化感器(图 21-1 H)。线虫体壁透过角皮往往可辩出四条纵线,按位置不同分别称为背线、腹线和两条侧线,是体壁表皮索(epidermal chord)的外部表现。表皮索是表皮向内加厚形成的。线虫的排泄孔位于
5、身体的前部腹面,雌性生殖孔位于身体中部腹面,肛门(雄性又称泄殖孔)的位置靠近身体的末端腹面(图 21-2)。此外,多数海洋自由生活线虫身体的末端具有一个尾腺孔,有些种类的尾腺孔包围在一条管内,与腹毛动物粘管相似。-精品文档-仅供参考学习第 4 页 图 21-2 海洋自由生活线虫的形态结构图 A.雄虫 B.雌虫 2)、体壁、假体腔 线虫动物的体壁由角质层(角皮)、表皮层(下皮层hypodermis)和肌肉层(muscle layer)组成。角皮用于支持、保护和抵抗不良环境,因而陆生和寄生的线虫往往具有更厚的角皮。角 皮 常 由 上 角 皮(epicuticle)、外 角 皮(exocuticle
6、)、中 角 皮(mesocuticle)和 内 角 皮(endocuticle)4 层构成(图 21-3)。上角皮亦称外层(outer layer)或外皮(outer cotex),较薄,具有选择透性,可允许水分子及其他一些可溶性物质通过。这种选择透性常因种类和发育时期的不同而异,寄生的种类常具有更好的透性。外角皮也叫中层(middle layer)或-精品文档-仅供参考学习第 5 页 匀质层(homogeneous layer)。中角皮有时称为纤维层(fiber layer)。内角皮有时也叫基层(basal layer),多不发达,常与肌肉或表皮层的突出结构密切联系。图 21-3 线虫(蛔虫
7、)的角质层结构 a.成体 b.幼体 角质层是上皮细胞的分泌物,它限制了身体的生长,因此线虫在生长过程中经过数次到多次的脱皮现象。在脱皮前,角质层中有用的物质被虫体吸收,然后上皮细胞重新分泌新的表皮,使旧表皮与上皮细胞分离,并最后完全脱落,使虫体得以生长。不同线虫的角皮往往具有很大的形态差异,有的线虫角皮光滑,有的则具有突出的疣突(wart)、刚毛、鳞片等,也有些线虫的角皮具有纵向延伸的嵴(ridge)、沟(groove)等。多数线虫的角皮具环纹,有的种类环纹相当发达,产生假分节现象。很多海洋线虫的体表具有点状、棒状等各种形状的构造,这些小的装饰并不总是呈横向排列,有时是以纵向或其他方式排列。角
8、皮之内是一层扁平的表皮。表皮分别在虫体的背中线、腹中线和两侧向内加厚形成四条表皮索或称下皮索(hypodermal chord)(图 21-4 a),将线虫的肌肉层纵向分割为 4 区,在外形上与表皮索相对应。-精品文档-仅供参考学习第 6 页 图 21-4 线虫形态结构 a.咽区横切 b.肠区横切(少肌型)c.肠区横切(多肌型)在背、腹表皮索内分别具有背神经和腹神经,侧表皮索内常有排泄管和侧神经。线虫无环肌层,纵肌被表皮索分割为 4 个纵区,每区通常具有数目恒定的肌细胞,有的线虫每区的 1 个横切面只有 2 个肌细胞,有的种类则有很多。故根据线虫肌细胞的多寡可将线虫分为少肌型、多肌型和全肌型。
9、体壁之内是假体腔(pseudocoelom),也称原体腔(protocoelom),系由囊胚腔发育而来,其周围没有中胚层所形成的体腔膜包裹。线虫虽体形饱满,其假体腔并不宽阔。线虫的假体腔内充满体腔液,具有较高的静压,使虫体膨胀紧绷而具一定形状,故又称线虫的体腔液为流体骨骼(hydroskeleton)。线虫的支持主要是由角皮和具静压的假体腔来实现的。线虫没有环肌、假体腔内充满体腔液、角皮比较发达,不能进行蠕形运动,只能依赖纵肌的收缩作波样运动(undulatory locomotion)。3)、消化及营养-精品文档-仅供参考学习第 7 页 线虫的消化管由前肠、中肠和后肠 3 部分组成,是有口和
10、肛门的完全消化管。咽(pharynx)常称为食道(esophagus),位于口腔和肠之间。咽一般呈管状,有些线虫的咽在某些部位膨大为咽球(bulb),通常在咽的后端具有 1 个后咽球(endbulb),有的在咽的中部还有 1 个中咽球(median bulb)。某些海洋自由生活的线虫如珠咽线虫Belbolla gallanachmorae具有多个咽球(图 21-5 J)。线虫的咽腔横切面呈三出放射状,咽壁具发达的辐射肌肉。还有一些线虫的咽则明显分为前端的肌肉部(muscular region)和后端的腺体部(glandular region)(图 21-5 H)。此外,有些线虫咽的后端(通常是
11、在后咽球内)具有瓣膜。线虫的咽壁上具有 3 个或 58 个咽腺(pharyngeal gland),毛首目和索线目线虫的咽腺很特别,是由 1 列或 2 列包围着咽的细胞(列细胞 stichocyte)构成,称为列体(stichosome)。前肠包括口、口腔和咽。口位于虫体的前端。原始类型由呈辐射排列的 6 片唇包围,许多种类的唇有融合现象,如寄生线虫常常只有 3 片唇。口内是口腔(buccal cavity),后者的发达程度因种类不同而异(图 21-5 AD)。口腔的结构常与习性和食性有关,垫刃目Tylenchida 和滑刃目 Aphelenchida 的线虫常具中空的口针(oral styl
12、et),用以刺入植物细胞吸取汁液。有些海洋线虫的口腔内具有不能活动的齿(tooth)(图 21-5 C)或能活动的颚(mandible)(图 21-5 D)。-精品文档-仅供参考学习第 8 页 图 21-5 线虫水化消化道前部构造 中肠是是消化吸收的主要部位,自前至后具有基本一致的结构,肠壁细胞在靠近肠腔的一侧具有微绒毛(microvilla),有增加吸收面积的作用。有些线虫肠的前端具有 1 个伸向前方的肠盲囊(intestinal caecum,图 21-5 E)。很多线虫的咽、肠之间具前胃(vendriculus,cardia),但多不发达。有些线虫的胃具有 1 个伸向后方的胃盲囊或称胃垂
13、(ventricular appendix)(图 21-5 E)。后肠包括直肠(rectum)和肛门,内壁被角质层。直肠是 1 条短的直管。雄性的直肠与生殖管合并为泄殖腔。很多线虫特别是胞管肾纲的线虫常具 3 个直肠腺与之相通。自由生活的线虫直肠腺一般很小,寄生线虫(如旋尾目和丝虫目)的直肠腺往往比较发达。线虫的肛门(雄虫的泄殖孔)呈裂缝状,位置靠近虫体末端腹面。线虫的食性相当复杂,草食(herbivory)、肉食-精品文档-仅供参考学习第 9 页(carnivory)、杂食(omnivory)和腐生(saprophagy)者均有。自由生活的线虫以细菌、微藻、碎屑、溶解有机物等为食。线虫的消化
14、是细胞外消化,消化好的食物由中肠的肠壁吸收,后者能贮存糖原(glycogen)和脂类,线虫可用这些贮存物质度过饥饿、蜕皮等不能进食的时期。4)、呼吸和循环 线虫没有专门的呼吸系统和循环系统。与其他很多低等无脊椎动物一样,线虫的呼吸和循环主要是通过扩散及围脏液(perivisceral fluid)的流动来完成的。5)、排泄 线虫排泄系统(图 21-6)的最大特点是没有纤毛或鞭毛,区别于其他具原肾的后生动物。线虫的排泄系统有腺型(glandular excretory system)(图 21-6 A、B)和管型(tubular excretory system)(图 21-6 CG)两种类型。
15、腺型的排泄器官比较原始,由 1 个(如嘴刺线虫Enoplus,图 21-6 A)或两个(如小杆线虫Rhabditis,图21-6 B)腺肾细胞(renette cell)构成。腺肾细胞位于身体腹面咽肠交界处附近,呈袋状,前部是一个细长的颈,在神经环附近开口于腹中线上。管型排泄器官是由腺型的排泄器官进化而来。小杆亚纲一些线虫的排泄系统为H 形的管状结构,仍具 2 个腺肾细胞(图 21-6 C)。驼形线虫Camallanus管型排泄系统亦为 H 形,但腺肾细胞已消失(图 21-6 G)。嘴刺亚纲 Enoplia 的很多线虫既没有排泄管也没有腺肾细胞,自身体的前端至后端具很多单细胞结构,可能是与原肾
16、同源的较原始的排泄器官。-精品文档-仅供参考学习第 10 页 图 21-6 线虫的排泄系统 a.1 个腺肾细胞 b.1对腺肾细胞 c.具 1 对腺肾细胞的 H 形排泄系统 d.具 1个腺肾细胞的 H 形排泄系统 e.只单侧排泄管的排泄系统 f.倒 Y 形排泄系统 g.无腺肾细胞的 H 形排泄系统 线虫排泄系统的功能尚不完全清楚,可能在渗透压的调节和含氮废物排泄过程中均起一定的作用。有人认为腺肾细胞能分泌消化酶和抗凝物质或具有调节蜕皮的作用。6)、神经系统和感觉器官 线虫的中枢神经系统在各类群间大同小异。由 1 个围咽神经环(circumpharyngeal nerve ring)、一些与神经环
17、相连的神经节和一些纵神经组成(图 21-7)。比较大的神经节有 1 对侧神经节和 1 对(或 1 个)背神经节。在神经环的前方具有1对化感器神经节(amphidial gangion)和 1 套头神经节(cephalic ganglion),头部感器(cephalic sensilla)和化感器分别有神经与这两个神经节相连。纵神经通常具四条,其前端与神经环后面的-精品文档-仅供参考学习第 11 页 一些神经节相连,沿表皮索向后延伸到虫体后端。图21-7 线虫的神经系统 位于腹表皮索内的腹神经最发达,是线虫的主神经干,内有感觉神经和运动神经。腹神经的后端具有 1 个或 1对肛神经节(anal g
18、anglion)。位于背表皮索的 1 条背神经是主运动神经。位于侧表皮索的 1 对侧神经是主感觉神经。很多线虫的四条纵神经间具有横向的神经联系。线虫有多种类型的感觉器,因多数线虫(如土壤和水底间隙中的线虫)要与周围环境密切接触,触觉感觉器常比较发达。最常见的触觉感觉器是乳突和刚毛,后者往往有肌肉支配,能够活动,这些由角皮突出的感觉器官统称感器(sensillum)。位于身体前端的感器称为头感器(cephalic sensillum)(图 21-1H),头部除头部感器外,通常还具 1 对特殊的化感器(amphid,也译为头感器或侧感器,这是 1 对在线虫分类-精品文档-仅供参考学习第 12 页
19、学上具有重要意义的构造,位于头部侧面,左右对称。少数海洋自由生活的和昆虫寄生的线虫具眼点(ocellus)或色素点(pigmentspot),前者有透镜和色素,后者只有色素。通常位于咽壁上。眼点和色素点的功能尚不完全清楚,可能具有感光作用。此外,少数线虫神经环附近的角皮下具头器(cephalid),是一些环状或带状结构的复合体,可能是一种感受压力的器官。线虫尾部重要的感觉器官有两种,一种是尾乳突(caudal papilla),又称生殖乳突(genital papilla)或附器(supplement),只见于雄虫,位于泄殖孔附近,数目固定,是重要的分类依据。在具有尾翼膜或尾伞的种类,尾乳突常
20、常与前者结合在一起并特化为棒状的支持肋(图 21-2)。生殖乳突是一种机械或化学感受器,在交配时用于对雌性生殖孔定位。尾部的另一种感觉器官是成对的尾感器(phasmid),每个尾感器一般具有 1 个尾感器腺,由 1 条尾感器管与位于尾部两侧的尾感器孔相连。有的种类腺体消失,只留 1 孔。尾感器的功能可能是感觉、分泌、渗透压调节等。7)、生殖系统 绝大多数线虫是雌雄异体(gonochoristism),且在一定程度上两性异形。雄虫一般较雌虫为小,其后部明显向腹面卷曲,常常具有生殖乳突、尾翼膜、尾伞等(图21-2)。雄性生殖系统(图 21-8 ce)具 1 个或 1 对管状精巢,常分为生殖细胞区(
21、germinal zolle)、生长区(growth zone)和成熟区(maturation)3 段。精巢的后部与输精管-精品文档-仅供参考学习第 13 页 相 通,输 精 管 的 后 部 常 膨 大 为 贮 精 囊(seminal vesicle),与肌肉质的射精管相通。射精管的后部与直肠合并为泄殖腔(cloaca)。有的线虫具与雄性生殖系统相连的摄护腺(prostatic glands)。图 21-8 线虫的生殖系统 a.双卵巢雌性生殖系统 b.单卵巢雌性生殖系统 c.雄性生殖系统(精巢 2 个,相对排列)d.雄性生殖系统(精巢前后 2个,不相对排列)e.雄性生殖系统(精巢 1 个)多数
22、线虫的雄虫具交配器,由 1 条或 2 条硬质的交接刺(spicule)组成。雌性生殖系统(图 21-8 ab)通常具 1 对(少数种类 1个)长条形的卵巢,其后端与输卵管、子宫相通。两个子宫的末端汇合成为阴道。雌性生殖孔也称阴门(vulva),常位于身体中部腹面。线虫均体内受精。精、卵成熟后,两性个体交配时,雄虫以其卷曲的尾部环抱雌虫,靠生殖乳突等感觉器官寻找雌虫的生殖孔,交接刺插入雌性生殖孔,射精管的肌肉收缩将精子送入雌性生殖管道。受精过程一般在雌-精品文档-仅供参考学习第 14 页 虫的子宫内完成。受精后,卵子的外面常形成两层较厚的卵壳。少数线虫是雌雄同体(hermaphroditism)
23、,即同一个体既能产生精子又能产生卵子。这类个体在外形上是雌性,具有 1 个生殖腺,称为精卵巢(ovotestis)。先成熟的是精子(即雄性先熟 protandrism),精子成熟后贮存在体内,待卵子成熟后与卵子结合行自体受精(self fertilization)。现尚未发现两个雌雄同体的个体能进行交互受精(cross fertilization)的情况,虽然这种现象在其他雌雄同体的动物中并不鲜见。少数形态为雄性的线虫亦为雌雄同体,具有 1 个精巢和 1 个卵巢,能够繁殖后代,这在动物界中是极少见的。有的线虫可以进行假受精(pseudofertilization,merospermy)或称雌核
24、发育(gyno-geniosis)。有两种类型:一种是交配后精子进入卵子,但两性核并不融合;另一种虽然也进行交配,但卵子的发育并没有精子的参与。在这两种情况下,交配或者精子仍是刺激卵子发育所必需的,可以看做是两性生殖到孤雌生殖的过度类型。孤雌生殖(parthenogenesis)是线虫比较常见的一种繁殖方式,即在没有雄性或雄配子参与的情况下,雌配子可直接发育为子个体。线虫孤雌生殖卵的形成有有丝分 裂 和 减 数 分 裂 两 种 方 式,均 属 产 雌 孤 雌 生 殖(thelyotokous)。8)、发育和生活史 线虫的受精卵通常排到环境中开始发育,有些线虫的受精卵在母体的子宫内已开始分裂,产
25、出时已处于二细-精品文档-仅供参考学习第 15 页 胞、四细胞或多细胞期了,也有些线虫在产出时已发育为幼体,即是卵胎生(ovoviviparoty)。线虫是直接发育,初孵幼体除大小和性器官的成熟度与成虫不同外,没有明显的差别。幼体(我国学者常称为童虫)需经四次蜕皮(molting)才能发育为成体,第 1、第 2 次蜕皮有时在卵壳内完成。动物寄生线虫往往具有比较复杂的生活史。有的只有1 个宿主,其生活史中有 1 个自由生活的阶段(卵或幼体);有些则需要 2 个或几个中间宿主,生活史中也具有1 个自由生活的阶段。也有些线虫没有在环境中自由生活的阶段,始终在不同的宿主体内生活。图 21-9 是一种常
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