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动物学节肢动物门第1页/共38页器官,是运动中心。腹部:由多个体节组成,是生殖和代谢中心。身体的分部在有些类群中有愈合,如甲壳类的头和胸愈合为头胸部。每一体节几乎都有1对附肢,对于运动的增强起了重要作用。它的附肢与环节动物不同:环节动物疣足:是体壁的中空突起,本身及其与躯干部相连处无活动关节,小而运动力不强。节肢动物附肢:实心,内有发达的肌肉,本身及其与身体相连处有活动的关节,十分灵活而且有力,这种附肢称为节肢。附肢的分节以及着生部位的不同,其形态和功能有很大的变化,形成了触角、口器、足、以及第2页/共38页呼吸和生殖等各种形态结构。身体分部和附肢分节是动物进化的一个重要标志。2.具外骨骼和蜕皮现象节肢动物要在陆地上存活,必须制止体内水分的大量蒸发,其包在身体外的角质膜,即外骨骼正是起着这种重要的作用。外骨骼上表皮:最外层,最薄,含蜡层、色素,不透水。外表皮:最坚硬部分,含有钙盐、骨蛋白。内表皮:具柔软、延展性,主要成分为蛋白质、几丁质复合体。第3页/共38页外骨骼分片:在骨片间的节间部分不含外表皮或外表皮不发达,因此较柔软,不防碍身体活动.蜕皮现象:在内分泌激素的调节下,换上柔软多皱的新皮,以适应身体的不断增长。外骨骼的作用:保护内脏器官;防止体内水分蒸发;抵抗不良环境及病毒细菌等的侵染;与附着在体壁内面的肌肉协同完成各种运动,这一点与脊椎动物的骨骼有相似的作用。3.肌肉系统肌肉均为强劲有力的横纹肌,并形成独立的肌肉束,其两端附着在外骨骼的内表面或内突上,靠肌肉束的收缩牵引骨板使身体运动。通过外骨骼的杠杆作用,调整和增强了肌肉运动。肌肉束往往按节成对排列,相互拮抗,例如每只第4页/共38页附肢一般有3对附肢肌,可使附肢朝前后、上下、内外各种不同方位活动。4.体腔和血液循环系统体腔:为混合体腔。胚胎发育过程中,体腔囊断裂解体,并与组织间残存的囊胚腔相互沟通,使最终形成的体腔既来自囊胚腔又来自体腔囊体腔。混合体腔内含有血液,因此又称血腔。开放式循环系统,血压降低,如果附肢折断,可以避免大量出血死亡。血液无色,多为血青蛋白。讨论演化成血腔的机理:目前不清楚,有可能是外骨骼受压——血液流向柔软的部分——使柔软处的血管消失——形成血窦。第5页/共38页5.消化系统口器:不同的取食方式及食物类型,有相应的取食口器,如蝗虫为咀嚼式、蚊类为刺吸式、蝶蛾为虹吸式。消化系统分为:前肠:外胚层内陷形成,取食、磨碎、储存和初步消化的功能。中肠:分泌消化酶,进行消化和吸收。后肠:外胚层内陷形成,对一些离子和水分重新吸收。6.呼吸和排泄为了适应不同的生活环境,呼吸和排泄器官呈现多样性。简单种类:无专门的呼吸器官,靠体表直接与环境进行气体交换,如剑水蚤、蚜虫等。水生种类:第6页/共38页a.鳃:体壁向外的突起,非常薄,便于血液与外界气体交换,如虾的鳃。b.书鳃:体壁向外突起折叠呈书叶状,如鲎。陆生种类a.气管:体壁内陷形成,气管内壁有角质层成螺旋排列,以保持管壁的形状。气管分支,布满全身,微气管伸入组织间,直接与细胞交换。如,蝗虫。b.书肺:体壁内陷折叠如书叶状。如蜘蛛。排泄器官腺体:与后肾管同源特化形成的腺体结构,开口于附肢基部,如甲壳动物的绿腺、颚腺。一般水生种类具有。马氏管:由中肠或后肠演化而来,开口于中后肠第7页/共38页交界处,另一端游离在血腔中,收集血腔中的废物,进入后肠回收水分、排出残渣。这是适应陆生生活的特征。7.神经系统,感觉器官.内分泌系统集中型的链状神经系统,神经节相对集中。脑量大,分为:前脑:是视觉和行为的神经中心。中脑:是触觉的神经中心。后脑:发出神经至上唇和前脑肠。脑是节肢动物的感觉和统一协调活动的主要神经中枢,但并非重要的运动中心,切除昆虫的脑,给以适当的刺激,仍能行走,但不能觅食。具有触觉、味觉、嗅觉、听觉、平衡和视觉等复杂多样的感觉器官,其中最特殊的是复眼。复眼是由数以千计的小眼组成,具有感知外界物体运动、第8页/共38页形状和适应光线强弱以及辨别颜色的功能。出现了内分泌系统,在生殖、发育及代谢等方面起重要调节作用。如,蜕皮激素、保幼激素、脑激素等。目前,已在节肢动物体内发现了与哺乳动物类似的激素及其受体,如卵泡刺激激(FSH)、黄体生成素(LH)以及FSHR和LHR。说明节肢动物可能具有与高等动物(哺乳动物)一样复杂的激素调节体制。8.生殖和发育一般为雌雄异体,并且是雌雄异形。有外生殖器。生殖系统除生殖腺、生殖导管、附属腺体外,高级种类有体外交配和产卵的结构,称为“外生殖器(genitalia)”,它是由一些附肢特第9页/共38页化形成的。陆生种类为体内受精,水生种类有体内和体外受精。生殖方式多种多样:卵生、卵胎生、孤雌生殖、幼体生殖和多胚生殖等方式。胚后发育差异很大,有直接发育和间接发育。间接发育的种类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,除了基本结构相同外,在生活习性、形态机能、生殖方式、发育类型等方面呈现出多样性,从而构成了整个节肢动物的多样性以及在自然界中广泛的适应性,并且使其在种类和数量上属于优势地位。二.节肢动物门的分类第10页/共38页节肢动物是动物界最大的一个门,已知约120万种,占动物总数的4/5。根据异律分节、附肢、呼吸和排泄的情况,将现存种类分为6个纲。1.原气管纲(Prototracheata)又称有爪纲(Onychophora),蠕虫形,身体表面没有明显分节,只有环纹;附肢有爪但不分节;具单眼无复眼,以气管呼吸。具有皮肤肌肉囊、后肾管、混合体腔、开管式循环,介于环节动物和节肢动物之间。全身遍布气孔,气孔不能关闭,易失水分,必须生活在潮湿的地方。已知约70种,我国仅在西藏有记录,如栉蚕(Peripatus)。2.肢口纲(Merostomata)身体分头胸部、腹部和尾剑3部分,头胸部6对附肢,其中第1对为螯肢,后5对为步行足;腹部第11页/共38页附肢7对,后6对成书鳃。生活在海洋中,化石种类有120种,现存活5种,称鲎,我国沿海有中国鲎(Tachypleustridentatus)的分布。3.蛛形纲(Arachnida)身体分为头胸部和腹部;无触角,头胸部有6对附肢,第1对是螯肢,第2对是脚须,后4对为步足;呼吸器官用书肺和气管;排泄用基节腺和马氏管。大多生活于陆地,种类约60000余种,如各种蜘蛛、蝎子、蜱螨。4.甲壳纲(Crustacea)身体分为头胸部和腹部;头胸部有13对附肢,腹部附肢有或无;用鳃呼吸,排泄器官是腺体。生活在海洋、淡水中,极少数生活在潮湿的陆地上。约有35000余种,如各种虾、蟹、水蚤等。第12页/共38页5.多足纲(Myriapoda)身体分为头部和躯干部,躯干部每个体节1—2对足;以气管呼吸,马氏管排泄。分布在陆地潮湿的地方,已知约10500种,主要有蚰蜒、蜈蚣、马陆等。蜈蚣和马陆的比较:蜈蚣第1对附肢末节变为毒爪,每腹节有附肢1对;马陆无毒爪,每腹节有附肢2对。6.昆虫纲(Insecta)是节肢动物门中最大的一个类群,也是动物界中种类最多的类群,已知850000多种,每年还有许多新种发表。三.昆虫纲(Insecta)1.昆虫纲的主要外形特征第13页/共38页身体分为头、胸、腹3部分:头部:是胚胎发育时6个体节愈合形成。有触角1对,复眼、单眼、口器。是感觉和取食的中心。胸部:3个体节组成。有足3对,翅2对。是运动中心腹部:由11节组成。是内脏集中的部位,腹末有外生殖器。是新陈代谢和生殖中心。2.内部结构(见图)
第14页/共38页(1)消化系统:分为前肠:有口、咽、食道、嗉囊、前胃(砂囊)。中肠:胃(分泌消化液,消化和吸收作用),胃盲囊6个(在胃与前肠交界处,增加了消化和吸收的面积)。后肠:末段膨大,称直肠,有6个纵向排列的直肠垫,用以回收水分。消化腺:唾液腺一对,位于胸部腹窦之中,开口于舌后壁基部。分泌消化酶,初步分解食物和湿润食物的作用。(2)呼吸系统以气管呼吸,在身体两侧有2条纵的气管主干,有横气管相互连接,并由主干分出许多分支,愈分愈细,分成许多盲管状的微气管。第15页/共38页气门:是气管与外界的开口,位于身体两侧,胸部2对,腹部8对,按体节排列。第16页/共38页(3)排泄器官为马氏管。(4)循环系统开管式循环系统,仅1条背血管,自腹部直通头部。心脏:8个按体节膨大的心室,每一心室两侧各有1心耳,是血液注入心脏的孔道,其边缘向内突形成瓣膜,使血液不会倒流。动脉:管状。血液循环方向:心室搏动动脉头部血腔向体后行围心窦心耳心室。第17页/共38页第18页/共38页(5)神经系统典型的链状神经系统。(6)生殖系统雌性生殖系统:卵巢1对(有许多卵巢管)、侧输卵管1对、中输卵管1条、纳精囊、阴道、生殖孔、外生殖器。雄性生殖系统:精巢1对,输精管1对、储精囊、射精管、副性腺、外生殖器。3.昆虫纲的分类昆虫纲的分类有各种不同的分类系统,一般根据翅、口器、触角、附肢、变态的类型和特征等,将昆虫纲分成2亚纲34个目。重要的分类特征介绍:(1)口器介绍常见的5种口器.第19页/共38页第20页/共38页第21页/共38页
咀嚼式口器(bitingmouthparts)由上唇、上颚、下颚、下唇、舌组成。上唇:是口器的上盖,呈长方形片状结构,覆盖上颚。上颚:1对坚硬的块状结构,在下唇的下面,用于切断和咀嚼食物。下颚:由轴节、基节、内颚叶、外颚叶和分节的下颚须组成,抱住和协助刮切食物的作用。下唇:由5部分组成,见图,是口器的底板,防止食物下落。舌:上下颚之间的囊状结构,起味觉和帮助运送食物进入口内的作用。如蝗虫的口器属于此类。刺吸式口器(piercing-sucking第22页/共38页mouthparts)为取食植物汁液和动物体液的昆虫特有,能刺入组织吸取营养液。与咀嚼式口器的不同在于上、下颚特化成针状的口针,下唇延长成喙,前肠前端形成强有力的抽吸机构。如蝉和蚊的口器。舐吸式口器(spongingmouthparts)为蝇类所具有,特点是上下颚。上唇和舌形成食物道,下唇延长成喙,末端特化为1对唇瓣,瓣上有许多环沟,两唇瓣间的基部有小孔,液体食物由孔直接吸收,或通过环沟的过滤进入食物道。虹吸式口器(siphoningmouthparts)是蝶蛾类成虫特有的口器,大部分结构退化,仅下颚的外颚叶延长并左右闭合成管状,用时伸出,不用时盘卷成发条状,适于取食花蜜和水滴等液体第23页/共38页食物。嚼吸式口器(chewing-lappingmouthparts)上颚用于咀嚼花粉和筑巢,下颚的外颚叶延长成刀片状,下唇的中唇舌和下唇须延长,吸蜜时下颚和下唇合拢,形成1食物管,不用时各自分开。了解口器的类型不仅可以辨别昆虫的类别,还可以在害虫防治中根据植物的被害状,了解为害植物的昆虫,从而选择合适的农药,比如胃毒剂、触杀剂还是内吸剂。(2)触角由柄节(1节)、梗节(1节)和鞭节(多节)组成.第24页/共38页第25页/共38页第26页/共38页丝状触角——细长如丝,鞭节各节的粗细大致相同,逐渐向端部变细。如蝗虫、天牛。棒状触角——鞭节基部细长如丝,顶端数节逐渐膨大,全形象棒球杆。如蝶类。刚毛状触角——短小,基部1-2节较粗,鞭节细如刚毛。如蝉、蜻蜓。念珠状触角——鞭节各节大小相近,形如圆球,全体象一串珠子。如白蚁。鳃状触角——端部3-7节向一侧延展成薄片壮迭合在一起,状如鱼鳃,如金龟子。具芒状触角——一般仅3节,短而粗,末端一节特别膨大,其上有1刚毛,称触角芒,芒上有许多细毛。如蝇类。羽毛状触角——鞭节各节向两侧突出,形如第27页/共38页羽毛。如蛾类。膝状触角——鞭节向外弯折。如蜜蜂。环毛状触角——鞭节各节有1圈细毛,愈接近基部的细毛愈长。如雄蚊。(3)翅膜翅——翅膜质,薄而透明,翅脉明显可见。如蜻蜓。复翅——翅质地坚韧如皮革,有翅脉。如蝗虫的前翅。鞘翅——坚硬如角质,不用于飞行,起保护作用。如天牛、瓢虫的前翅。半鞘翅——翅基半部为皮革质,端半部为膜质。如蝽象类。鳞翅——翅的质地为膜质,翅上有许多鳞片。如第28页/共38页蝶蛾。毛翅——翅的质地是膜质,翅上有许多毛。如石蛾。缨翅——蓟马类昆虫的前后翅狭长,翅脉退化,翅质地膜质,翅周缘缀有长毛。(4)足由基节、转节、腿节、胫节、跗节、前跗节组成。步行足——各节都较细长,宜于行走。如蝗虫的前2对足。跳跃足——一般为后足特化,腿节特别膨大,胫节细长。如蝗虫的后足。开掘足——一般为前足特化,胫节宽扁,外缘具齿,似钉钯,适于掘土。如蝼蛄的前足。游泳足——后足特化成浆状,扁平,边缘有毛,第29页/共38页适于水中游泳。如龙虱。携粉足——是蜜蜂用以采集和携带花粉的构造,由后足特化,胫节扁宽有长毛,构成花粉蓝。捕捉足——为前足特化,腿节腹面有槽,胫节可以折嵌其内,形似一把折刀,用以捕捉猎物。如螳螂的前足。攀缘足——生活在毛发上的虱类具有,前跗节为一大形钩状的爪,胫节肥大,外缘有指状突起,两者结合时可牢牢抓住寄主的毛发。第30页/共38页(5)昆虫的变态类型增节变态——是一种最原始的变态类型。昆虫纲中只有原尾目属于这一类。成虫和幼虫除大小外在外表上极为相似,体节数随蜕皮增多,最初有节,最后到12节。表变态——是一种原始的变态类型。无翅亚纲中除原尾目以外的各目都属于此类。幼虫和成虫除大小外,在形态上无显著差别,腹部体节数也相同,但成虫期还继续蜕皮。原变态——仅见于蜉蝣目。从幼虫到成虫要经过一个“亚成虫期”,亚成虫与成虫完全相同,仅体色较浅,足较短,呈静休状态,6一般经几分钟到1天就蜕皮变为成虫。不完全变态——幼虫与成虫的形态特征和生活第31页/共38页习性有所不同,因其程度的不同分为:渐变态(如蝗虫)、半变态(如蜻蜓)、过渐变态(如缨翅目)。全变态——从幼虫到成虫中间经历蛹期。如蝇类、蝶蛾。(6)昆虫纲的分目分为无翅亚纲和有翅亚纲,共34个目。仅就重要的目作简要介绍,其它内容我们将在动物野外实习中了解。34个目的检索表见实验指导。四.节肢动物的系统发展节肢动物是由环节动物演化来的。认为海栖的原有爪类是节肢动物的祖先,由此分别朝两个不同的方向演化,一是:有爪纲多足纲昆虫纲,显示了动物由海栖朝陆栖的发展。第32页/共38页无翅亚纲(Apterygota)原始无翅,体弱,微小。1.弹尾目(Collembola):见图,一般1—3微米,触角4—6节,咀嚼式口器,无翅,在第1、3、4腹节上分别有腹管、握沟和弹器,善跳跃,俗称跳虫。生活在潮湿的土壤中。2.缨尾目(Thysanura):见图,中小型昆虫,触角丝状,咀嚼式口器,无翅,腹末端有2条尾须和1条中尾丝。生活在石块及落叶下的湿地,也有在室内咬衣服和书籍的,如毛衣鱼(Ctenolepismvillosa)。有翅亚纲(Pterygota)1.蜉蝣目(Pterygota):小型至中型,复眼大,触角丝状,膜翅,后翅小。1对尾须细长多第33页/共38页节,中间常有1中尾丝。若虫水生;成虫口器退化,不取食,多数存活几个小时。不完全变态。如蜉蝣(Ephemera)。2.蜻蜓目(Odonata):大型,复眼大,触角刚毛状。咀嚼上式口器。膜翅,翅脉网状,各翅均有1翅痣。若虫水生,不完全变态。如,黑眼蜻蜓(Aeschnamelanictera),新豆娘(Caenagrion)。3.直翅目(Orthoptera):中型到大型。触角丝状,多节。咀嚼式口器。前翅为复翅,后翅为膜翅。后足为跳跃足。常有听器和发声器。雌虫产卵器发达。不完全变态。如各种蝗虫、蟋蟀、蝼蛄等。4.竹节虫目(Phasmida):大型。体多为棒第34页/共38页形,也有扁平如叶。触角丝状。口器咀嚼式。翅退化。不完全变态。5.等翅目(
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