歐亞書局 1 生 物 學 《 精華版 》 第七版 Johnson The Living World.

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1 歐亞書局 1 生 物 學 《 精華版 》 第七版 Johnson The Living World

2 歐亞書局 2  學習目標  脊椎動物演化概觀  15.1 古生代  15.2 中生代  15.3 新生代  檢閱脊椎動物  15.4 魚類支配海洋  15.5 兩棲類登陸 P.309 第 15 章 脊椎動物的發展史

3 歐亞書局 3  15.6 爬蟲類征服陸地  15.7 鳥類掌控天空  15.8 哺乳類適應冰冷時期 P.309 第 15 章 脊椎動物的發展史

4 歐亞書局 4 脊椎動物演化概觀 15.1 古生代 P.310  將地球的歷史劃分成大的時間區塊，稱為「代」（ eras ）。「代」進一步劃分為較小的時間塊，稱為 「紀」（ periods ），某些「紀」再劃分成「世」（ epochs ），「世」進一步劃分為「期」（ ages ） 。  所有現存的主要動物群都起源於古生代（ Paleozoic era ）初期的海洋中。  最早的脊椎動物來自約 5 億年前的海洋無顎魚類。

5 歐亞書局 5 P.310

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8 歐亞書局 8 侵入陸地  最早入侵陸地的生物是真菌和植物，大約在 5 億年前 登陸。可能是植物最早以與真菌共生的型式佔有陸地 。最早入侵陸地且可能是最成功的動物是節肢動物， 此門動物有硬殼和有關節的附肢及分節的身體。 P.311

9 歐亞書局 9 大滅絕  物種的多樣性非常明顯的下降現象稱為大滅絕（ mass extinctions ）。地球上曾發生五次大滅絕。  第三次及最嚴重的地球生命史中的大滅絕，發生在二 疊紀，且持續了 1 千萬年，顯示出古生代的結束。  大滅絕留下許多空的生態機會，此因素使得在大滅絕 後生存下來許多植物、動物和其他生物體接著快速地 演化。  我們正生活於新的第六次大滅絕的事件中。全球物種 的數目目前大於以往的數目。 P.312

10 歐亞書局 10 15.2 中生代  中生代（ Mesozoic era ），傳統上分為三個時期： 三疊紀、侏羅紀及白堊紀。  中生代是陸生植物與動物登陸演化的時期。有成功 的爬蟲類，脊椎動物真正成為地球表面的優勢生物 。  由於主要的大滅絕終止於古生代末期，僅有 4% 的物 種倖存於中生代。 P.312

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12 歐亞書局 12 P.313

13 歐亞書局 13 P.313

14 歐亞書局 14 恐龍到底發生了什麼事？  化石記錄顯示恐龍在 6 千 5 百萬年前突然消失，這時期 少於 2 百萬年，牠們的滅絕顯示中生代的結束。最普遍 被接受的說法，是歸咎於當時撞擊地球的小行星。  銥是地球上的稀有元素，但在隕石上極普遍。如果一 個直徑達 10 公里的大隕石在 6 千 5 百萬年前撞擊，必 形成濃密的雲煙，濃煙必含有豐富的銥，當以微粒降 落時，銥元素必然混合在沈積岩層中。濃煙使世界處 於昏暗狀態，又消散得相當慢，或暫時阻斷光合作用 ，而造成許多物種的滅絕。 P.314

15 歐亞書局 15 P.314

16 歐亞書局 16 P.315 15.3 新生代  新生代（ Cenozoic era ）早期是相當溫暖潮濕的 氣候，而逐漸地演變成現今的寒冷乾燥的氣候 。  現今大多數哺乳類動物的目（ orders ）在當時形 成，新生代的前半段是哺乳類動物多樣化的重 要時期。  新生代過去是以棲地明顯地不同為特徵，即使 在很小的區域內，也可進行明顯不同的動物或 植物群的區域演化。

17 歐亞書局 17 P.315

18 歐亞書局 18 P.316 檢閱脊椎動物 15.4 魚類支配海洋

19 歐亞書局 19 魚類的特徵  1. 鰓（ gills ）：魚是水生生物，利用鰓從周圍的水中 獲取溶氧。  2. 脊柱（ vertebral column ）：所有的魚類都具有環 繞著背神經索的脊柱所形成的內骨骼。  3. 血液循環為單循環（ single-loop blood circulation ）：血液由心臟泵出，流到鰓中。來自鰓的含氧血流 經身體的其他部分後，再流回心臟。  4. 營養素缺乏（ nutritional deficiencies ）：魚類自身 不能合成芳香族胺基酸，必須從食物中獲取此胺基酸 。 P.316

20 歐亞書局 20 P.317 最初的魚類  最早的硬骨魚類是無顎魚類（ jawless fishes ），意指身上有 骨質的甲板覆蓋。  最後被一種新出現、沒有顎的獵食性魚類所取代。沒有顎的 新魚類，叫無顎類（ agnathans ），現今倖存下來的種類如 盲鰻（ hagfish ）和寄生的八目鰻（ lampreys ） 。 顎的演化  顎可能是由身體最前端的一列由軟骨所構成的弓形支柱（紅 色和藍色）演化而來，用於加強固定鰓裂之間的組織，並支 撐裂隙的打開。  在過去的 2 億 5 千萬年間，所有悠游於全球海洋和河川中的 有顎魚類，都是鯊魚（以及鯊魚的近親魟魚）或硬骨魚類。

21 歐亞書局 21 P.317

22 歐亞書局 22 P.317

23 歐亞書局 23 鯊魚  鯊魚以相當輕及強而有彈性的軟骨構成骨骼，取 代了早期魚類的厚重硬骨骨骼，解決了水中快速 而靈活游泳的難題。  鯊魚極度適應其捕食者的生活，因其具有複雜的 感覺系統。在一定距離，鯊魚能利用其高度進化 的嗅覺偵測獵物，同時，稱為側線的感覺系統使 鯊魚能感覺水的擾動。 P.318

24 歐亞書局 24 P.318

25 歐亞書局 25 硬骨魚類  硬骨魚類（硬骨魚綱）以相當不同的方式解決了在水中快 速和靈活游泳的難題。硬骨魚類仍然具有身體浮力，因為 牠們具有泳鰾（ swim bladder ），泳鰾是調節浮力的氣囊 ，魚類可以輕易地停留在水體的不同深度。  硬骨魚類演化的成功是因為一系列重要的適應，包括鰾及 鰓蓋的形成。除了泳鰾之外，硬骨魚類還擁有許多使其成 為水中優勢生物的特徵。牠們具有高度進化的側線系統（ lateral line system ），側線系統是感覺系統，可以偵測水 壓的改變，及捕食動物與獵物在水中的移動。硬骨魚類也 具有硬板狀的鰓蓋（ operculum ），位於頭的兩側，覆蓋 著鰓。鰓蓋的活動可引起水流以流過鰓。 P.318

26 歐亞書局 26 P.318

27 歐亞書局 27 P.319

28 歐亞書局 28 P.319  青蛙、蠑螈和蚓螈等脊椎動物， 皮膚保持濕潤，牠們 是倖存且演化相當成功的兩棲類（ amphibians ）。 兩棲類的特徵  1. 四肢（ legs ）  2. 肺（ lungs ）  3. 皮膚的呼吸（ cutaneous respiration ）  4. 肺靜脈（ pulmonary veins ）  5. 部分分隔的心臟（ partially divided heart ） 15.5 兩棲類登陸

29 歐亞書局 29 P.320

30 歐亞書局 30 兩棲類的發展史  現存兩棲綱中的三個目包括：無尾目（ Anura ）：青 蛙及蟾蜍；有尾目（ Urodela ）：蠑螈與水螈；裸蛇 目（ Apoda ）：蚓螈。  在大多數潮濕的棲地，特別是在熱帶地區，兩棲類通 常是現今最多，且最成功的脊椎動物。 P.320

31 歐亞書局 31 P.321

32 歐亞書局 32 P.321

33 歐亞書局 33 爬蟲類的特徵  1. 羊膜卵（ amniotic egg ）： 兩棲類無法完全 成功地在陸地上生活的原因，是必須在水中產卵 以避免受精卵乾燥。大多數爬蟲類所產的卵是不 透水的，含有營養來源（卵黃）以及由四層膜組 成的一系列結構，包括：絨毛膜、羊膜、卵黃囊 和尿囊。  2. 乾燥的皮膚（ dry skin ）  3. 胸呼吸（ thoracic breathing ） P.320 15.6 爬蟲類征服陸地

34 歐亞書局 34 P.321

35 歐亞書局 35 P.321 爬蟲類的發展史  爬蟲類有三個分支形成，分支一：「帆背」（ sail-back ） 的盤龍類（ pelycosaurs ）開始興起乃至繁盛。  最鼎盛時期曾佔全部陸生脊椎動物的 70% 。獸孔目爬蟲類 （ therapsids ）約在 2 億 5 千萬年之前取代了盤龍類，牠 們比爬行笨拙的盤龍類更具有直立的站姿。  第二個分支在 2 億年前演化成烏龜的祖先。烏龜保留了三 疊紀時期的特徵，大多未改變，使烏龜成為非常古老的爬 蟲類的分支。  第三個爬蟲類的分支演化成蛇、蜥蜴、大蜥蜴，及海洋爬 蟲類的祖先，包括魚龍（ ichthyosaurs ）和蛇頸龍（ plesiosaurs ）， 乃至祖龍類（ archosaurs ）。

36 歐亞書局 36 P.322

37 歐亞書局 37  鳥類（ birds ） 約在 1 億 5 千萬年前，自小型的兩足恐龍類 演化而來。 鳥類的特徵  1. 羽毛（ feathers ）：羽毛具兩項功能：提供振翅飛翔與 保溫。  2. 飛行骨骼（ flight skeleton ）  鳥類似哺乳類，是內熱型（ endothermic ）。新陳代謝所 產生的熱能可維持高的體溫。鳥類所維持的體溫，明顯地 比大部分的哺乳類還高，較高的體溫容許較快速的新陳代 謝，可滿足其飛翔時大量的能量需求。 P.322 15.7 鳥類掌控天空

38 歐亞書局 38 P.322 鳥類的發展史  最古老的鳥類有明顯的化石，是始祖鳥（ Archaeopteryx ） 。 在始祖鳥出現後的數百萬年的白 堊紀早期，多樣化的鳥類的分支已經演化，具有許多 現代鳥類擁有的羽毛。

39 歐亞書局 39 P.323

40 歐亞書局 40 15.8 哺乳類適應冰冷時期 哺乳類的特徵  1. 乳腺（ mammary glands ）：雌性哺乳類具有乳 腺，乳腺產生的乳汁能夠哺育快速生長的幼仔。  2. 毛髮（ hair ）：在所有現存的脊椎動物，只有哺乳 類具有毛髮，主要的功能是隔熱。  3. 中耳（ middle ear ）：所有的哺乳類都有三塊中耳 骨，是爬蟲類的顎演化而來。藉由放大聲波撞擊鼓膜 所引起的震動。 P.323

41 歐亞書局 41 哺乳類動物的發展史  最早的哺乳類動物，自獸孔目爬蟲類演化而來。  在恐龍繁盛長達 1 億 5 千 5 百萬年的時代，哺乳類動 物為較小的一群生物。在白堊紀時期， 6 千 5 百萬年 前，當時恐龍和其他許多陸生和海洋哺乳類滅絕，哺 乳類快速地演化成高多樣性。 現代哺乳類的其他特徵  內熱恆溫（ endothermy ）：內熱恆溫的特性是哺乳類 的重要適應，可使其不分晝夜的任何時間，及自沙漠 到凍原的任何不利的環境中，都可活動。 P.323

42 歐亞書局 42 P.323

43 歐亞書局 43  牙齒（ teeth ）：爬蟲類有同齒形的齒列，所有個體的 牙齒都相同。然而，哺乳類具異齒形的齒列，含有不 同類型的特化牙齒以適應不同取食棲地。  胎盤（ placenta ）：大多數哺乳類動物，雌性動物的 子宮可提供胚胎發育，其胎盤可提供營養，直到將幼 兒產出。  蹄（ hooves ）與角（ horns ）：角質（ keratin ）是毛 髮的蛋白質，也是構成腳爪、指甲及角的物質。此堅 硬的角質墊可保護腳趾避免受到衝擊。 P.324

44 歐亞書局 44 P.324

45 歐亞書局 45  單孔目動物（ monotremes ）：卵生哺乳類（ Egg- Laying Mammals ）。是現今僅存的單孔目動物。單 孔目有許多爬蟲類特徵，包括產生有殼的卵，但也有 兩項哺乳類動物的特徵包括毛髮及有功能的乳腺。  有袋類（ marsupials ）：有袋哺乳類（ pouched mammals ）與其他哺乳類主要的不同是胚胎發育的 方式。  胎盤哺乳類（ placental mammals ）：哺乳類產生真 正的胎盤，在整個胚胎發育期都依賴胎盤照顧，即稱 為胎盤哺乳類。 P.324

46 歐亞書局 46 P.324