真体腔不分节的动物 ——软体动物门(Mollusca) 进化地位 软体动物属于原口动物,出现了真体腔,但一般不发达,只在围心腔以及生殖腺和排泄管腔处有真体腔。 出现了所有的器官系统,海生种类一般有担轮幼虫期。
生物学特征 身体两侧对称或次生性不对称。 具有三个胚层和不发达的真体腔。 身体分为头、足、内脏团和外套膜四个部分,常有贝壳。 排泄系统为后肾型。 出现循环系统和呼吸器官。 间接发育种类具有担轮幼虫期。
身体结构 头部:一般来说,底栖或附着生活的类群头部不发达或退化消失,如石鳖、河蚌。活动的类群头部明显并有发达的感觉器官,如蜗牛、乌贼。 足:形状多样,螺、石鳖的足块状;双壳类的足斧状;角贝的足柱状;乌贼和章鱼的足与头部愈合,环绕头部分裂成若干条长腕;固着生活种类(如牡蛎)足退化。
河蚌(无齿蚌)外部形态
软体动物(双壳类)内部结构 1 无头,示斧状足
内脏团( visceral mass ) :在足的背面,容纳消化、生殖等内脏器官。 外套膜(mantle):由背侧皮肤伸展而成,一般包裹内脏团、鳃甚至足。外套膜与内脏团、鳃、足之间的空隙称为外套腔(mantle cavity),内侧纤毛摆动造成水流,对各种生理活动有重要作用。 外套膜外侧表皮常分泌石灰质形成贝壳。
贝壳:体表具一个或多个保护性外壳。有的种类无壳,还有的种类具内壳。 贝壳从外向内分为三层: 角质层薄,颜色多样,由贝壳素构成,保护钙质不被酸溶解。 棱柱层很厚,由柱状碳酸钙晶体构成,呈方解石结构。 珍珠层由片状碳酸钙晶体构成,呈文石结构,能折光反射,有珍珠光泽。
贝壳与外套膜横切面
贝壳的形成: 外套膜边缘加厚形成三个皱褶,最外的皱褶分泌贝壳硬蛋白,形成角质层。 外套膜边缘在角质层内面分泌方解石结构的碳酸钙,形成棱柱层,不再加厚。 整个外套膜外层细胞可以分泌文石结构的碳酸钙,形成珍珠层,可不断加厚。 软体动物的外套膜中如果进入了异物,就会刺激珍珠层分泌,将其包裹起来,逐渐形成珍珠。
贝壳和外套膜的切面图 外套膜外表皮 外套膜纹 外套膜肌 棱柱层 珍珠层 结缔组织 外套膜环肌 外套膜内褶 外套膜中褶 角质层沟 外套膜外褶
消化系统 由口、口腔、胃、肠、肛门构成。 双壳纲头部退化,没有口腔,其他软体动物均有口腔,口腔内有唾液腺,口腔壁有颚和齿舌(radula),颚位于口腔前背部,有刮食物的作用,齿舌为软体动物特有的器官,位于口腔底部,由有规律排列的角质齿片组合而成。摄食时由于肌肉的伸缩,使角质齿片作前后方向活动而将食物锉碎舐食。
胃的典型结构包括晶杆、晶杆囊和胃盾。 几丁质的胃盾保护胃的分泌细胞。 多数植食性种类的胃的一部分呈囊状,称为晶杆囊,内有一胶质棒状的晶杆(crystalline style),晶杆末端在胃内搅动并且放出消化酶,帮助消化。(也有论点是储存养分的) 肝脏开口于胃或肠的前端,头足类还有胰脏,均可分泌消化液。 肛门通常位于外套腔出水口附近。
软体动物(双壳类)内部结构 2 示消化、呼吸、循环系统
呼吸系统 水生种类以外套膜形成的鳃进行呼吸。 鳃是外套膜内壁的突起,内有血液流动。鳃丝长有纤毛,并有几丁质的结构支持。水流通过外套膜内壁和鳃丝上面纤毛的打动,从外界按一定方向流经鳃,与鳃内血流进行气体交换,然后流出体外。 陆生种类(如蜗牛)以外套膜形成的“肺”进行呼吸。
软体动物(双壳类)内部结构3 示呼吸器官瓣鳃的结构
无齿蚌(河蚌)的瓣鳃结构
循环系统 一般是血液从心耳进入心室,经由动脉流入组织间血窦,再经静脉流回心耳。血液循环过程不是始终在封闭的血管中流动,这种循环方式称为开管式循环。 开管式循环血液携带氧气和输送营养的效率不如闭管式循环高,不能满足快速运动种类的需要。 头足纲动物的血液循环则是闭管式的,以适应在水中快速捕食和躲避敌害。
河蚌的心脏结构: 心脏位于围心腔中,由二个心耳和一个心室构成。 心耳三角形漏斗状,壁薄,不能搏动,两端分别与心室和静脉相连并有瓣膜,可防止血液倒流。 心室卵圆形,壁厚,肌肉发达,可搏动,心室前后端分别与前、后大动脉相连。心室的中央被直肠穿过。
河蚌的血液循环路线: 心室收缩,将血液送至前、后大动脉,后大动脉的血液流经外套膜动脉和血窦进行气体交换,最后由外套膜静脉回到心耳。前大动脉的血液先经小动脉到各器官和组织间的血窦中,然后经肾静脉入肾脏,排出代谢废物后,经入鳃静脉入鳃,进行气体交换,最后经出鳃静脉回到心耳。
排泄系统 后肾型,由中胚层和外胚层共同形成。肾脏是一个两端开口的管状构造,一端以肾口开口在围心腔(即真体腔),一端以肾孔开口在外套腔。 肾口具纤毛,收集体腔液中的代谢产物。肾口之后的腺体部富含血管,血液中的代谢产物通过渗透作用进入肾脏,再流经管状部(膀胱),最后由肾孔排放入鳃上腔(河蚌),随水流排出体外。
神经系统 一般包括脑(cerebral)、足(pedal)、侧(pleural)、脏(visceral)四对神经节;神经节(ganglion)之间由两条神经索连接。 头足类神经系统发达,神经节多集中在食道周围形成脑,并有一个中胚层分化的软骨匣包围。
感觉器官 软体动物的头部有触角和眼。 脑下面有一对平衡囊,司平衡感觉功能。 外套膜也有感觉功能(比如河蚌入水口处的感觉乳突)。 头足类的眼与脊椎动物的眼构造上十分相近。
生殖系统和发育 软体动物有雌雄同体的,也有雌雄异体甚至雌雄异形的。有的种类是体外受精,有的种类是体内受精。 海产种类常有担轮幼虫(trochophore)和面盘幼虫(veliger)期,头足类受精卵直接发育。陆生种类直接发育。 卵裂方式多为螺旋卵裂,头足类是盘裂。
软体动物的担轮幼虫和面盘幼虫
分类 软体动物现存约11.5万种,根据身体构造分为七个纲:单板纲、多板纲、无板纲、腹足纲、双壳纲、掘足纲和头足纲。 原始软体动物出现在前寒武纪浅海中,身体卵圆形,两侧对称,有一对触角,体背有一个扁平的壳,壳下面有由体壁延伸形成的外套膜,外套膜与内脏团间形成外套腔。
单板纲(Monoplacophora) 长期被认为是化石种类,1952年在哥斯达黎加附近3350m深海发现生活的个体,称为新蝶贝。 身体两侧对称,体背有1个扁平盾状壳,头部不发达。外套沟中有5-6对单栉鳃,具1对心室,2对心耳,6对肾。某些器官重复排列,类似分节现象。
多板纲(Polyplacophora) 全部海生,目前记录600多种。常见种类如分布于潮间带的石鳖。 头部不明显,身体扁平,卵圆形,背面有8个复瓦状排列的贝壳,体长2-12cm,足块状,雌雄异体,以齿舌刮取礁石上的海藻为食,发育过程有担轮幼虫期,无面盘幼虫期。
无板纲(Aplacophora) 全部海生,目前记录约250种,我国南海的龙女簪是无板纲动物。 身体蠕虫状,穴居或爬行,体表无贝壳,体壁中有角质或石灰质的骨刺,腹面中间常有一条由外套膜下卷形成的纵沟,头部不发达,体长5cm左右,多数雌雄同体。
腹足纲(Gastropoda) 广泛分布在海洋、淡水和陆地。目前记录75000种现存种类。 头部明显,身体左右不对称,神经扭转成“8”字形,有些种类又有反扭转现象,足块状,多具螺旋形壳,雌雄异体或同体,有的种类有卵胎生现象,海产种类有担轮幼虫与面盘幼虫期。
腹足纲不对称体制的起源与进化: 寒武纪早期地层中的化石表明,当时一 些腹足类的壳是对称的。现代胚胎学和比较形态学的研究也表明,腹足类胚胎发育到担轮幼虫时期也一直是对称的,发育到面盘幼虫时身体才出现了扭转。这说明早期腹足类的体制是两侧对称的,现在不对称的体制是后来的进化过程中形成的,因而是次生性不对称。
古生物学证据表明,腹足类祖先在背方有一个扁平、简单的贝壳,随着腹足类祖先身体的增长,以及头部和内脏团需要缩入贝壳下,使身体背部不断隆起,贝壳也随身体的隆起增加了高度,逐渐成为长圆锥形。为了减少水中运动阻力,贝壳发生旋转倒伏。但是这样使外套腔被压在壳下,使得原来从前到后的水流受阻,影响了呼吸和排泄等生理活动。
接着腹足类身体发生了扭转,出水口从身体后方转到了前方,外套膜和内脏团也发生180度扭转,这样身体一侧器官的发育受到阻碍,该侧的鳃、心耳和肾逐渐退化消失,原来平行的两条神经索则扭转成为“8”字形。腹足类不对称体制就这样形成了。 旋转和扭转是两个不同的过程,化石证据表明旋转的发生早于扭转。扭转过程是从寒武纪开始到奥陶纪末完成的,大约经历了几千万年。
腹足纲次生性不对称体制的形成
不对称体制形成后,有些种类(后鳃类)由于目前尚无法确定的原因,贝壳出现退化,于是内脏发生了反扭转,外套腔开口连同鳃和肛门等再转回到身体后端,原来被扭成“8”字形的神经索也恢复了平行。但是已经退化消失的器官则不能重新发生了,所以虽然后鳃类的外形又成为两侧对称,但是内脏器官仍然是左右不对称的。
双壳纲(Bivalvia) 多数海生,少数淡水生,现存30000种。 身体侧扁,一对发达左右壳包围身体,头部退化,无口腔和齿舌,足斧状,原始种类为栉鳃,高等种类为瓣鳃,海产种类多有担轮幼虫和面盘幼虫,淡水种类有的具钩介幼虫。
掘足纲(Scaphopoda) 海产,穴居,现存约350种,如角贝。 有一个两端开口的牛角形管状壳,足柱状,无鳃,雌雄异体。有担轮幼虫和面盘幼虫。
头足纲(Cephalopoda) 海产,现存650种,化石种类9000多种。 运动迅速,外套膜肌肉发达,足特化成腕和漏斗,闭管式循环系统,有中胚层形成的软骨匣保护脑,原始种类有外壳,多数种类的壳被外套膜包被或退化。
思考题: P112,No.1,2,4,5,7