脊椎动物的比较解剖

脊椎动物的比较解剖

摘要：目的通过对脊椎动物各纲代表动物的形态解剖和各系统的横向比较来揭示脊椎动物各器官系统的演化途径和规律。方法以脊椎动物为材料，以解剖学为基础，用比较和实验分析的方法研究现代各类群动物形态结构和生理机能的异同。结果脊椎动物的大部分器官和系统在演化过程中越来越发达，但也有一些出现退化。结论器官和系统不管是进化还是退化都是为了适应其生活习性，是其生活环境选择的结果。

关键词：脊椎动物比较解剖演化规律

脊椎动物在动物界中最高等的，现存的大多数动物都属于脊椎动物，这些动物不论在外部形态还是内部结构以及生活方式上都存在极为显著的差异。从鱼纲到哺乳纲，虽然他们的结构发生了巨大的变化，但这些变化并不是无章可循的，它们各个器官和系统的演化是遵循一定规律的。为了找出这些规律并揭示它们之间的进化关系，我选择了脊椎动物各纲的代表动物进行了解剖并将其结构进行横向比较。

1.实验材料和方法

1.1实验动物鲫鱼，蟾蜍，家鸽，实验室饲养的小白鼠

1.2．观察各个实验动物的外部形态，了解适应其生活习性的结构。

1.3．动物解剖前处理用镊子柄在新鲜鲫鱼的头骨上敲几下将其敲晕，蟾蜍则用双毁髓

法将其处死，家鸽用窒息法将其处死，小白鼠用乙醚麻醉致死。

1.4．实验动物的解剖打开各实验动物的腹腔，观察各个系统，重点观察了消化系统，

呼吸系统，循环系统。

2.实验结果

2.1 消化系统

2.1.1 口腔从鱼到哺乳动物，它们的口腔结构发生了很大的变化下面是其中的一些结构的演化。

2.1.1.1 牙齿牙齿的进化历程是：由同型齿到异型齿；又多出齿到再出齿；由端生齿或侧生齿到槽生齿；有数量多而不恒定到数量少而恒定；有着生部位广泛（上下颌、犁骨、颚骨、副蝶骨）到仅着生于上下颌。

2.1.1.2 舌鱼类有舌，但不能活动只能帮助吞食；无尾两栖类以上舌都能自由伸缩，有的还成为捕食器；鸟类的舌较硬因为上面覆有角化的上皮；哺乳类的舌与其它动物不同的是上面有味蕾，它们是味觉感受器。

2.1.1.3 口腺鱼类没有口腺，两栖类开始有口腺，爬行类的口腺比较发达，鸟类中食古鸟类的口腺发达，但他们的口腺仅仅就是为了湿润食物以助于吞食，而哺乳动物的口腺中则含有消化酶，此时在口腔中则有了化学消化。

2.1.2 食道、胃、肠解剖的几种动物的这些结构如下图

蟾蜍小鼠

家鸽鱼

从这几幅图看出来这些结构是越来越趋于复杂化，另外在不同的动物中还出现一些特殊结构，鱼类有幽门忙囊，从爬行开始有盲肠，鸟类有嗉囊并且其胃分成了两部分即肌胃和腺胃分别进行物理消化和化学消化，在哺乳动物中有一些动物还有反刍胃。

2.2 呼吸系统解剖发现鱼没有肺，其与呼吸相关的器官是鳃和鳔，两栖类的虽然有肺，但这种肺不完善，分支很少所以其呼吸效率很低。而鸟类的肺有气囊这个特殊的结构，这是鸟类的结构基础。哺乳动物肺的结构更加完善，出现各级支气管，有肺泡、肺囊等结构。2.3 循环系统主要观察了心脏和动脉弓的演化。鱼纲：属于简单的类型，其本身只有一个

心房和一个心室。连接心房的有一个静脉窦，连接心室的有一个动脉圆锥（软骨鱼类）或动脉球（硬骨鱼类）。血液循环为单循环。心脏内的血，完全是缺氧血。两栖纲：心脏由静脉窦、二心房、一心室和动脉圆锥组成。血液循环由单循环变为不完全双循环。动脉弓数目减少，保留三、四、六对。爬行纲：心脏静脉窦退化而成右心房的一部分，动脉圆锥退化消失，除心房具有分隔外，心室具不完全分隔，动脉弓仍保持颈动脉、体动脉弓和肺动脉。血液循环仍为不完全的双循环。鸟纲和哺乳纲：心脏已分隔为二心房、二心室。静脉窦完全退化，鸟类左体动脉弓退化，右体动脉弓保留。哺乳类保留左体动脉弓，是完全的双循环。

演化图如下：

心脏的分腔是为了更好的实现分流，使得动脉血和静脉血完全分开。

2.4 排泄系统排泄系统中主要观察了肾，从羊膜动物开始出现了后肾，纵剖小鼠的肾脏，

其矢状切面如图

（模式图）

可以看到皮质、髓质、肾盂。

3.讨论

陆栖的脊椎动物它们的呼吸方式越来越趋于完善化。体现在以下几个方面：

（一）肺吸氧面积的逐渐扩大

无尾两栖类：肺内壁呈蜂窝状，但肺的表面面积还不大，如蛙肺的表面面积与皮肤表面积的比例是2∶3。皮肤还是呼吸的辅助器官。

爬行动物：肺虽然和两栖类一样仍为囊状，但其内壁有复杂的间隔把内腔分隔成蜂窝状小室，与空气接触的面积大为扩大。爬行动物的成体既没有鳃呼吸，也没有皮肤呼吸。

鸟：肺为一对海绵状体，肺的内部由各级支气管形成一个彼此吻合相通的网状管道系统，这种结构完全不同于两栖类和爬行类的空心囊状肺。体积虽然不大，但是和气体接触的面积极大，是鸟类特有的高效能气体交换装置。鸟肺的另一特点是有许多气囊，起到辅助呼吸的作用。

哺乳类：肺内部是一个复杂的支气管树，支气管入肺后，一再分支，在最后微支气管的末端膨大成肺泡囊，囊内壁分成许多小室，每个小室称肺泡（alveolus）。肺泡的出现大大增加了肺和气体接触的总面积。人体的肺泡总数超过7亿，总面积在50平方米以上。哺乳类肺泡的总面积约为身体表面的50—100倍。

（二）呼吸的机械装备愈益完善

两栖类的呼吸动作——吞咽式呼吸

这种呼吸动作是借助于口咽腔底部的上下动作来完成的。其呼吸动作示意图如下：

两栖动物的这种呼吸方式和其胸廓的缺失是有关的。

鸟类的呼吸动作——双重呼吸

鸟类的这种呼吸方式之所以被称为是双重呼吸是因为在呼气和吸气时，在肺内均能进行气体交换，它存在的一个重要的结构基础是鸟类的许多气囊。双重呼吸的效率高于其他的呼吸方式，这是为了适应鸟的飞翔而存在的。鸟类在飞行时需要大量氧气，双重呼吸满足了这一要求，所以鸟类不会因为激烈飞行而窒息。

哺乳动物的呼吸动作——胸式呼吸、腹式呼吸

哺乳动物的呼吸是依靠胸腔的扩大与缩小来完成的，一方面依靠肋骨位置的改变，一方面也有赖于横膈的升降。胸腔和腹腔就是以横膈为界。膈肌收缩，横膈下降，胸腔扩大，反之膈肌舒张，膈肌上升，胸腔缩小。

（三）呼吸道和消化道渐趋分开

两栖类：呼吸通道和食物通道在口腔处形成交叉。爬行类的鳄和哺乳类，由于形成了完整的次生腭，内鼻孔后移，使呼吸道和消化道完全分开。

（四）呼吸道进一步分化，发声器渐趋完善

两栖类：呼吸道仅为短的喉头气管室，喉头和气管的分化不明显。自两栖类开始有声带作为陆生脊椎动物的发声器官。

爬行类：气管长，呼吸道有了明显的气管和支气管的分化。支气管是从爬行类才开始出现的。鸟类：气管以完整的骨质环支持，发声器（鸣管）位于支气管分叉的地方而不在喉部，鸣管外侧附有特殊的鸣肌，鸣肌的收缩可以调节鸣膜的紧张程度，从而使鸣声发生多样性的变化。哺乳类：喉头构造复杂化，支持喉头的软骨除构状软骨和环状软骨外，新增加了甲状软骨及会厌软骨。声带位于喉部（区别于鸟类）。吞咽食物时，喉门为会厌软骨所盖，避免食物误入气管。

通过对这些动物的解剖可以看到它们的呼吸结构越来越完善，呼吸的效率也在提高，特别是两栖动物以后口腔和咽腔分开，使得消化和呼吸的通道分开，解决了吞咽时会影响呼吸的问题，这是一个进步。从呼吸系统来看，器官系统的演化是为了适应其生活环境而进行的。

参考文献：

[1] 姚锦仙，程红.脊椎动物比较解剖学实验（第2版）.北京：北京大学出版社，2008

[2] 刘凌云，郑光美.普通动物学实验指导（第3版）.高等教育出版社，2010

[3] 刘凌云，郑光美.普通动物学（第4版）.高等教育出版社，2009

[4] 杨安峰，程红，姚锦仙.脊椎动物比较解剖学（第2版）.北京大学出版社，2008