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节肢动物门
第七节:
分节的有附肢的原口动物
——节肢动物门(Arthropoda)
节肢动物门是动物界最大的一门,约占动物界总种数的85%;其个体数目亦十分惊人,例如一个蜂群个体总数可达3万多个。
节肢动物对环境具有高度的适应能力,分布极为广泛,凡适合动物生存的环境,几乎都有不同种类的节肢动物。
节肢动物起源于环节动物或类似环节动物的祖先,故环节动物的一些基本结构多见于节肢动物,如两侧对称,身体分节等,但节肢动物还有许多比环节动物复杂的结构,生理机能也发生了相应的变化。
一、节肢动物门的主要特征
1、异律分节:
最前一节为顶节,最末一节为尾节(肛节),中间的才是真正的体节。
异律分节从形态上完善和保证了动物体各种生理机能的协调整合,更有利于动物对环境的适应。
——机能和结构较相同的体节常愈合,形成体区。
如:
昆虫——身体分为头、胸和腹3个体区。
甲壳类、蛛形类、肢口类——身体分为头胸部和腹部2个体区;多足类——身体分为
头部和躯干部2个体区。
蜱螨类——头、胸、腹三部分体节完全愈合。
——形态的分化伴随着机能的进一步分工:
头部——感觉和摄食。
胸部——运动和支持。
腹部——营养和生殖。
2、分节的附肢:
节肢动物的附肢和环节动物一样,也按体节排列,但节肢动物附肢的最大特征是与身体相连处有活动的关节,附肢之间也有关节,并以关节膜相连,节肢动物名由此而来。
其运动力和灵活性都远远超过环节动物。
——附肢的分类:
双肢型——由与体壁相连的原肢及其顶端发出的内肢和外肢三部分组成。
例如虾类腹部的游泳足。
单肢型——由双肢型演变而来,其外肢已完全退化,只保留了原肢和内肢。
如昆虫的3对步足。
节肢动物的附肢,在进化过程中,随着体区的形成,附肢也相应的发生了形态与机能的分化。
如头部的附肢用以感觉,或形成口器以取食;胸部的附肢用以运动与呼吸;腹部的附肢除游泳、爬行外,还有的转化成生殖器,或部分消失。
3、外骨骼及蜕皮现象:
节肢动物的体壁由三部分组成,最外层为(角质膜)表皮,接着是上皮层,最里面为很薄的基底膜。
角质膜十分发达,坚硬厚实,故称外骨骼,是上皮向外分泌形成的,自内而外可分3层:
内表皮——最厚,无色而柔软,具延展曲折性,主要成分是几丁质(甲壳质)和节肢蛋白。
外表皮——因有钙盐沉淀或富于骨蛋白,是外骨骼中最硬的部分。
节间膜和附肢关节之间的外表皮较薄、软,活动形成能动关节,使身体和附肢能自由运动。
上表皮——薄,常含有色素,由蛋白质及脂类物组成,似蜂蜡,有不透水性,可防止体外界水份的进入及体内水份的蒸发。
外骨骼的作用:
保护、支持及运动。
但也限制了动物的生长,因而发生蜕皮现象,周期性地在内分泌激素的控制下,换上柔软而多皱的新皮,以适应身体的间歇性生长。
4、强劲有力的横纹肌:
环节动物的肌肉为平滑肌,分布于表皮细胞之下,构成皮肤肌肉囊。
而节肢动物的肌肉已脱离表皮,形成肌肉束,并附着在外骨骼的内表面,靠肌肉舒缩牵引骨板弯曲或伸直,以产生运动。
它们均为横纹肌,收缩快而有力。
节肢动物的肌肉束一般是按体节成对排列,以便有效快速地完成各种复杂行动,并适应生活环境的需要。
5、混合体腔与开管式循环:
真体腔趋于退化,仅残存于生殖腺腔及某些种类的排泄器官中。
体壁与消化道之间的空腔由部分真体腔及囊胚腔形成,故称混合体腔,又因其中充满血液,也称为血腔。
循环系统由心脏及其向前端发出的1条短动脉构成。
心脏位于消化道背面,是具备多对心孔的管状或囊状结构。
心脏壁由肌肉组成,有搏动能力。
血液从心脏发出经一段动脉流入血腔,直接浸润着各种组织和器官,血腔中的血液又经心孔返回心脏。
由于血液不是始终在血管中流动,要到组织间隙中,所以为开管式循环。
6、高效的呼吸器官:
各类节肢动物出现了专门的呼吸器官。
水生种类——鳃或书鳃。
陆生种类——气管或(和)书肺。
这些呼吸器官都是体壁皮肤的衍生物,鳃和书鳃为体壁外突形成,书肺和气管为体壁内陷形成。
气管在外骨骼内陷的起始端形成气门,内陷的气管越分越细,分支一再扩大成遍布体内的网络,最细小的分枝一直伸入组织内,直接与细胞接触。
节肢动物的气管可直接输送氧给组织,同时也能把组织排放的二氧化碳运出体外,而其他动物的气体运输都要血液循环系统的参与,由此可见陆栖节肢动物呼吸器官在动物界中的高效和独特。
这种结构能有效防止体内水分的蒸发和散失,是节肢动物对陆生生活的一种适应性改变。
7、独特的消化系统:
消化系统由前肠,中肠和后肠组成。
头部的附肢变成口器,适应于不同类型不同的取食方式。
前肠——一部分形成磨胃或砂胃,内有几丁质的齿和骨板等,都用来弄碎食物。
中肠——分泌消化酶,行食物的消化吸收,部分种类还有十分发达的中肠突出物如盲囊和盲管等,以增大消化吸收面积。
后肠——是离子及水分重吸收及粪便的暂存场所。
8、多样的排泄器官:
节肢动物的排泄器官有2种主要类型:
(1)与后肾管同源的腺体结构——如甲壳类的绿腺、颚腺,蛛形纲的基节腺等。
(2)马氏管——马氏管是从中肠与后肠之间发出的多数细盲管,直接浸浴在血体腔内的血液中,吸收大量尿酸等蛋白质分解产物,排泄物经后肠与食物残渣一起由肛门排出。
9、神经系统和感觉器官:
(1)感官——3类
触觉感受器:
最常见的是触毛,分布在身体的表面,感受接触、气流、水流等变化的刺激。
平衡囊和鼓膜听器等都由触角器演变而成。
视觉感受器:
可分单眼和复眼。
化学感受器。
用来辨别不同的化学物质,陆栖种类的化感器分为嗅觉器(主要着生在触角上)和味觉器(位于口腔内和口器上)。
(2)神经系统——与环节动物的链状神经相似,但由于身体异律分节,有些体节发生愈合,因此神经系统也相对集中。
脑发达,且分为三部分:
前脑——视觉和行为中心;中脑——触觉中心;后脑——发出神经到下唇和消化道。
10、生殖和发育:
大多雌雄异体。
生殖系统包括成对的生殖腺、生殖导管,一些高级种类有附肢改变成的外生殖器。
水生种类多体外受精,陆生种类体内受精。
生殖形式多样,多为卵生,也有卵胎生、孤雌生殖、幼体生殖和多胚生殖等形式。
间接发育较普遍。
间接发育者具有不同阶段的发育期和不同形式的幼体和蛹期。
综上所述,节肢动物由于适应不同的生活环境,除基本结构相同外,反映在它们的生活习性、形态机能、生活方式和发育类型等方面各自争奇斗艳、五彩缤纷,从而构成了整个节肢动物的多样性以及在自然界的广泛的生态分布,并且种类和数量上都居于优势地位。
二、节肢动物门的分类:
对节肢动物门的分类目前尚有不同的看法。
(一)原气管纲(有爪纲):
蠕虫状,体不分节,仅表面有环纹。
具1对触角。
附肢也不分节,短而扁但末端具爪。
以气管呼吸,具血腔。
约70种左右,如栉蚕。
(二)肢口纲:
海生大型节肢动物,以书鳃呼吸,附肢在口周围。
头胸部有附肢6对,即1对螯肢和5对步足;无触角,腹肢7对。
现存的仅有3属5种,统称鲎类。
产于我国福建、广东沿海的一种称中国鲎。
(三)蛛形纲:
节肢动物门中仅次于昆虫纲,约8万多种,包括常见的蜘蛛、蝎子、蜱、螨等。
早期的蛛形纲动物是水生的,陆生种类出现得晚,现存的蛛形类除了少数为次生性水生生活外,几乎全部陆栖,以书肺和气管呼吸。
体分头胸部和腹部,不少种类甚至这2个体部也相互愈合。
大多数体节不显,无触角。
头胸部6对附肢,即1对螯肢,1对脚须和4对步足。
腹肢几乎全部退化。
由于进入陆地生活,外骨骼的上表皮中出现了蜡质层以防体内水分的蒸发。
排泄器官既有基节腺,又有马氏管。
出现了陆上的防卫及攻击器官毒腺及丝腺。
生殖系统中也出现了适应陆地生活的交配器官及精子传递结构。
本纲还有寄生种类。
(四)甲壳纲:
生活在海洋或淡水中,用鳃呼吸,有2对触角,身体分头胸部和腹部2部分,背侧有头胸甲。
体节和附肢较多,附肢基本上都是双肢型,但在不同的体区有不同的形态与功能分化。
如:
日本沼虾。
——日本沼虾的身体结构:
身体各节都有1对附肢,共有19对。
附肢多为双肢型,包括头肢5对,胸肢8对,腹肢6对。
头肢:
第一、二对为触角,第一触角又名小触角。
第二触角又名大触角。
第三、四、五对附肢组成口器,依次称为大颚、第一小颚、第二小颚。
胸肢:
前3对为颚足,是摄食的辅助器官。
后5对为步足,用来爬行。
腹肢:
前5对称为游泳足,用来游泳。
最后一对腹肢称尾肢,与尾节共同组成尾扇。
虾靠腹部屈伸和尾扇击水协同作用,使身体迅速后退,以避敌。
(五)多足纲:
身体分头部和躯干部。
头部有3~4对附肢,即1对触角、1对大颚和1~2对小颚。
躯干部有多对步足,每一体节1-2对。
用气管呼吸、马氏管排泄。
多足类已知10500种,几乎全部陆栖,生活在潮湿的生活环境。
如:
马陆、蜈蚣等。
(六)昆虫纲:
昆虫是节肢动物在陆地发展最完善、进化最成功、动物界最繁茂的一纲。
其种类之多、数量之大,是其他任何动物所无法相比的。
已记录的昆虫种类有100万种以上,占动物界总数的2/3。
昆虫分布极广,从热带到寒带,从干旱的沙漠到阴湿的雨林,从高山之巅到盆地荒野,从地表土壤到湖泊水域都有它们生活的踪迹。
唯独海洋是它们没有涉足的领域。
此外很多动植物体表及体内也是多种昆虫的栖息之地。
昆虫食性复杂,植食、肉食、杂食、腐食或寄生都有。
很多为农、林、牧、副、渔及人类保健上的害虫,也有些为益虫或资源昆虫。
代表动物——东亚飞蝗
1、昆虫的形态:
分为头、胸、腹3部分。
头部6节:
包括1对触角、3对口肢及单、复眼,是感觉和取食的中心。
胸部3节:
每节有1对胸足,第2、3胸节背侧各有翅1对,是运动中心。
腹部11节:
是内脏器官所在地,成虫附肢已消失,仅留1对尾须和雌雄外生殖器,为代谢及生殖中心。
雌雄异体、异形,体内受精。
一般为卵生,发育大多经过变态后为成虫。
2、昆虫的口器:
是摄食器官,飞蝗为咀嚼式口器,适于取食固体食物。
由5部分组成。
①上唇——为头部凸出部,悬挂在上唇基下非附肢的一个垂片,内壁为内唇。
可以前后活动,形成口器的上盖。
②上颚(大颚)——1对位于上唇之后呈三角形,具坚硬的齿,适于切碎和咀嚼。
③下颚(小颚)——1对,位于上颚后方,由轴节、基节、内颚叶、外颚叶及下颚须组成。
用于助食和感觉作用。
④舌——在下颚间为一个袋形构造,非附肢结构,上有唾液腺导管开口,有味觉与搅拌食物的作用。
⑤下唇——一对位于下颚后方,左右愈合形成口器的底盖,可防止食物外逸。
除了蝗虫以外其他直翅目昆虫、鞘翅目幼虫、成虫、脉翅目成虫、鳞翅目幼虫及膜翅目多数成虫也都是咀嚼式口器
——由于各种昆虫食性和取食方式不同,口器也特化形成5类。
各类口器都是由咀嚼式这一基本形式演变而来的。
舐吸式:
出现于一些蝇类的成虫。
口器的上、下颚退化,上唇和舌形成食物管,下唇延长成喙,其末端特化为1对唇瓣,瓣上有一系列环沟。
取食时,两唇瓣展开平贴到食物,使环沟的空隙与食物接触,液体食物即顺环沟流往前口而进入食物道。
刺吸式:
以取食植物汁液或动物体液的昆虫所具有,如叶蝉、蚊、猎蝽等。
大体都是由一系列口针(上颚、下颚甚至还有舌和上唇)构成。
口针收藏于由下唇形成的喙鞘内,上颚口针端部有倒齿,是刺入组织的工具。
两侧下颚口针合并时形成两根管道,粗的为食物道,细的为唾液道。
这类昆虫的口内形成了适于抽吸的构造——食窦卿筒。
口针刺入组织后,经食窦卿筒的抽吸作用,汁液由食物道吸入进消化道,并将唾液注入组织内。
具刺吸式口器的昆虫在取食时常伴随着传播疾病。
虹吸式:
是吮吸深藏于花底的花蜜或水及果汁的蝶、蛾类口器。
口器外形象一个盘着的发条,可以自由曲伸。
这种高度特化的喙是由左右下颚外颚叶极度延长合在一起形成的,喙中间是食物道。
整个外颚叶由无数的骨化环紧紧排列而成,环间为膜质,故能卷曲,其抽吸机构由食窦和咽喉前部联合而成。
嚼吸式:
是既能咀嚼固体食物,又能吮吸液体食物的蜜蜂和熊蜂成虫的口器。
它的上颚与咀嚼式口器相仿,但不直接用于取食,而是用以筑巢、防卫或切断长长的花瓣,以便接近蜜腺。
由下颚和下唇
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